稀油火烧油层物理模拟

注空气开发主要分为稀油注空气低温氧化以及稠油火烧油层2种技术。针对轻质原油火烧油层技术开展研究,采用热重/差示扫描量热同步热分析仪研究稀油高温氧化放热特性和反应动力学参数;在实验压力为5 MPa条件下采用高压燃烧管研究稀油高温火烧前缘传播稳定性以及稀油火烧油层基础参数。研究结果表明:测试稀油高温氧化活化能为148 kJ/mol,与文献中稠油高温燃烧反应活化能相近;人工点火后,稀油可以形成稳定的高温氧化前缘,实现稳定的高温燃烧驱替,前缘温度高达500℃;出口CO₂浓度和燃料的视H/C原子比进一步证明,燃烧前缘处的反应类型为高温氧化反应;稀油火烧油层驱油效率达92%,空气/油比为858 m³/t,具有较高的驱油效率和较低空气/油比。     

郑408块火驱物理模拟结果与模型解析解差异分析

为了研究敏感性稠油油藏火烧驱油机理，针对郑408火驱先导试验区块的现场实际，采用真实地层岩心和地层原油，进行了室内火烧油层物理模拟实验。火驱实验结果与所建立的干武燃烧一维数学模型解析计算结果相比较，存在较大差异。经理论分析认为，在高含水饱和度油藏火烧过程中，存在着湿武燃烧机理，促使火烧前缘超越式推进。该燃烧机理有助于提高火驱效果。     

新疆重18区超稠油火驱燃烧特性物理模拟研究

超稠油资源量大可以作为稠油开发的接替资源。火驱技术是提高原油采收率的重要方法之一,室内实验证明,其采收率可达到70%~80%,有望作为超稠油开发的接替技术。本文以新疆凤城重18区蒸汽吞吐后的原油为研究对象,进行了一维燃烧管物理模拟实验,求取超稠油火驱燃烧基础参数,并对超稠油燃烧特性和火驱燃烧前缘传播的稳定性进行了分析。实验中求得视H/C原子比为1.27,燃烧过程中高温氧化反应起主导作用;燃料沉积量为26.64 kg/m~3,火驱前缘趋于稳定。火驱实验驱油效率达到91%,空气油比为1 022 m~3/t,具有较高的驱油效率和较低的空气油比。     

湿式燃烧的实验研究

利用火烧油层燃烧管物理模拟技术,对胜利油区河口油田稠油进行了湿式燃烧实验。研究了湿式燃烧条件下的燃料消耗量、视氢碳原子比、燃烧前缘推进速度和空气需要量等参数,以及注水量与注空气的比值对火烧油层性能的影响。结果表明,湿式燃烧较干式燃烧可以更有效地回收已燃区的热量,并大大降低燃料消耗与空气需要量,提高了采收率。通过湿式燃烧的实验研究,为火烧油层在现场进行湿式燃烧实验提供了设计参数。     

火驱储层区带特征实验研究

利用一维和三维火烧油层驱油物理模拟实验装置,研究了稠油油藏直井井网火驱过程中各个地层区带的宏观热力学特征以及压力场、温度场、饱和度场分布规律。研究表明,从注气井到生产井可依次将地层划分为已燃区、火墙（燃烧带）、结焦带、油墙、剩余油区5个具有明显热力学特征的区带。结焦带为火驱过程提供固态燃料,高含油饱和度油墙是地层中压力梯度最大的区带,是注气压力的集中消耗带。保持一个稳定的油墙是确保火驱前沿持续推进、实现稳产和提高采收率的必要条件。     

稠油油藏注蒸汽开发后期转火驱技术

通过室内一维、三维物理模拟实验和油藏数值模拟,系统研究了稠油油藏注蒸汽后期转火驱开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:注蒸汽后期地层次生水体的存在会降低火驱燃烧带峰值温度、扩大热前缘波及范围,其干式注气过程同样具有湿式燃烧的机理,由次生水体造成的高含水饱和度对单位体积地层燃料沉积量、氧气消耗量等燃烧指标影响不大。三维物理模拟实验火驱最终采收率可以达到65%,火驱过程中有明显的气体超覆现象,油层最底部存在未发生燃烧的结焦带,但结焦带中大部分原油已被驱扫,剩余油饱和度低于20%。结合稠油油藏注蒸汽后期的储集层特征和现有井网条件,对火驱驱替模式、井网、井距和注气速度等进行了优化,并筛选了点火、举升、防腐等关键工艺技术。研究结果应用于新疆H1井区火驱矿场试验中,目前矿场试验初见成效。图10表4参20     

火烧油层技术综述

在国内外火烧油层技术文献调研的基础上,结合辽河油田近几年火烧油层物理模拟、数值模拟、火驱跟踪效果评价及跟踪调控措施研究取得的一系列成果,对火烧油层技术进行了全面的概括和总结.火烧油层技术又称火驱,是一种能大幅度提高稠油油藏采收率的开采技术,按注入空气和燃烧前缘的移动方向分为正向燃烧和反向燃烧,随着辽河油田对火驱技术认识的加深及水平井技术的发展,将水平井与火驱技术相结合,在直井网火驱的基础上发展了稠油直井-水平井组合火驱技术,从而扩大了火驱的适用范围,为稠油油藏转换开发方式提供了有力的技术支持.     

烟道气强化蒸汽驱提高稠油油藏采收率实验

为了搞清烟道气与蒸汽混合注入稠油油藏进一步提高采收率机理,进行了烟道气强化蒸汽驱模拟实验研究。利用PVT装置研究了不同温度、压力条件下,烟道气在原油中的溶解特性及原油物性变化特征,开展了烟道气强化蒸汽驱一维管式驱替实验与三维物理模拟实验。通过一维驱替实验,可确定不同温度条件下烟道气强化蒸汽驱比单纯蒸汽驱的驱油效率增加值,并优选了最佳注入温度;利用三维物理模拟实验,对比了蒸汽驱转烟道气强化蒸汽驱的生产动态变化规律及温度场扩展特征,分析了厚层油藏内热采过程中不同流体组分的分布特征。基于三维物理模拟实验结果,利用数值模拟方法优化设计了厚层稠油油藏水平井热采开发的布井模式。结果表明:高温降黏助驱、CO_2溶解降黏和N_2分压增容是稠油油藏烟道气强化蒸汽驱提高稠油采收率的机理。     

胜利油田稠油热采工艺现状及发展方向

重点介绍了胜利油田水驱普通稠油油藏、热采普通稠油油藏、高含水特稠油油藏以及超稠油油藏的开发现状及面临的主要矛盾。根据胜利油田稠油油藏的特点、开发现状及国内外经验,提出了进一步开展完善配套蒸汽驱、高温堵调、化学辅助热采和火烧驱油等技术的研究。     

注空气全温度域原油氧化反应特征及开发方式

通过模拟实验揭示了从30℃到600℃的注空气全温度域原油氧化反应特征,将原油注空气氧化反应划分为溶解膨胀、低温氧化、中温氧化和高温氧化4个温度区间,总结了不同温度区间的氧化反应机理。根据原油氧化特征结合矿场试验成果,提出稀油油藏注空气开发技术划分为减氧空气驱和空气驱,稠油油藏注空气火驱技术划分为中温火驱和高温火驱。稀油油藏温度低于120℃,应选择减氧空气驱,高于120℃,可直接采用空气驱开发;普通稠油油藏燃烧前缘温度低于400℃可选择注空气中温火驱开发,普通稠油油藏和胶质、沥青质含量较高的特/超稠油油藏,燃烧前缘温度高于450℃可选择注空气高温火驱开发。中国石油天然气股份有限公司近10年的攻关和开发试验证实,空气与其他气体驱油介质相比在技术、经济和气源等方面具有明显优势,不仅适用于低/特低渗透稀油油藏、中高渗透稀油油藏,也适用于稠油油藏,是一种很有潜力的新型驱油介质。图6表1参31     

郑408块火烧驱油工程设计

在国内外筛选评价标准的基础上,结合物理模拟试验对郑40块油藏地质条件进行综合筛选和评价,综合论证了敏感性稠油油藏火烧驱油的可行性,详细分析了影响火烧驱油的主要因素,根据物理模拟结果和国内外经验,选取了开展火烧驱油试验的最佳井区。以油藏数值模拟为手段,针对敏感性油藏特点,进行火烧驱油方案优化设计,优化主要参数。现场实施效果良好,为同类油藏的开发提供了借鉴和指导。     

胜利油田稠油未动用储量评价及动用对策

胜利油田稠油资源丰富,经过多年技术攻关和开发建设,仍有近3.20×10⁸t探明储量未得到有效动用。为实现不同类型稠油未动用储量的有效开发,系统分析了储量特点及开发难点,将其划分为敏感稠油、深层低渗稠油、特超稠油、边底水稠油和超薄层稠油5种类型,综合应用物理模拟、数值模拟、室内实验等方法,制订了不同类型未动用储量的开发对策。研究表明:敏感稠油油藏可采用适度出砂、稠油降黏冷采、火烧油层等技术,深层低渗稠油油藏可采用压裂辅助增溶降黏、降黏引驱技术开发,特超稠油油藏可采用E-SAGD、HECS强化采油技术提高原油流动性,边底水稠油油藏可通过底水蒸汽驱、降黏冷采、微生物采油技术减少边底水对开发的影响,薄层稠油油藏主要考虑短半径水平井、压裂+降黏冷采技术增加单井控制储量。研究形成的技术与认识对国内外相似储量的动用有一定的指导和借鉴意义。     

厚层稠油油藏直平组合火驱机理研究与试验

针对厚层稠油油藏常规直井火驱火线超覆严重、纵向动用程度差、采出程度低等问题,采用数值模拟方法,明确直平组合火驱中火线波及规律,分析直井、水平井在不同阶段的生产特征,明确直井、水平井作用机理.研究结果表明:采用直平组合火驱的井网模式改变了原有直井的火驱流场,起到向下牵引火线作用,提高了纵向波及体积;采用直平组合式井网进行...     

稠油火驱过渡金属钴盐催化氧化实验

针对新疆红浅火驱工业化试验区稠油二次点火难的问题,开展过渡金属盐催化氧化稠油实验研究,评价过渡金属盐促进重质油火驱前缘稳定推进的效果.利用一维燃烧管开展火驱物理模拟实验,分析钴盐对稠油火驱前缘峰值温度和前缘推进的影响;采用同步热分析仪(TG-DTA)测定稠油氧化反应过程,建立稠油催化氧化动力学方程,计算稠油燃烧过程中低...     

不同碳原子数烃类对火驱燃烧效果的影响

利用火驱技术进行油田开发,保持高温燃烧前缘稳定推进对开发效果至关重要,而在地下多孔介质中维持火驱前缘稳定燃烧的地层燃料,是由不同碳原子数烃类构成的,火驱开发效果的好坏则主要取决于原油中是否有足够的燃料维持燃烧。不同类型油藏由于烃类含量不同,能够为火驱燃烧提供的燃料量差异也较大,从而使最终开发效果的差别也较大。为了分析在火驱过程中不同烃类的燃烧性能,通过一维物理模拟实验研究了不同烃类对燃烧效果的影响。实验结果表明：碳原子数为C₅-C₁₆的烃类是主要的被驱替组分,碳原子数为C₁₇-C₂₃的烃类部分可以充当燃料提供能量,碳原子数为C₂₄₊以上的烃类是火驱的主要燃料。     

稠油开采技术现状与发展方向初步探讨

世界上已发现的原油资源中,稠油储量占比超过2/3。由于稠油黏度高、流动性差,开采难度大,对技术要求高。针对中国稠油油藏类型多和深度变化大的特点,分析总结了国内外稠油开采现状和提高开采效率的主要技术方向,结合现场生产动态,探讨了现有商业化开采技术对不同类型稠油油藏的适应性、应用潜力和面临的主要技术挑战。研究结果表明,蒸汽吞吐仍然是中国稠油开采的主要方式,但大部分油田已经进入到蒸汽吞吐开采的末期,开采效率低,目前成熟接替技术(蒸汽驱、SAGD和火烧油层)的适用油藏范围有限,急需研发新的接替技术;中深层稠油开发技术系列较为成熟,但针对深层、超深层和复杂类型(如裂缝/溶洞性)稠油油藏的提高采收率技术尚不成熟,加强井下产生蒸汽、溶剂辅助、原位改质和气化等前沿技术的研究更具现实意义和应用前景。研究成果对拓展稠油开采技术研究领域和方向具有借鉴和指导作用。     

超稠油低温氧化和裂解成焦实验

针对辽河油田锦91区块超稠油火驱过程所形成的氧化炭和裂解炭的基本性质和火驱燃烧特征认识不清的问题,利用高温高压反应釜装置开展超稠油低温氧化和裂解实验,并采用气相色谱仪、场发射扫描电镜、能量色散X-射线光谱仪和热重分析仪分析产出气组成、焦炭的微观形貌、元素含量和热重损失,并运用等转化率法(Friedman和OFW)求解焦炭燃烧活化能。结果表明:经历250 ℃低温氧化后,超稠油部分转化为氧化炭;经历400 ℃裂解后,超稠油转化为裂解炭和改质油。氧化炭中氧和硫元素的相对含量明显高于裂解炭。氧化炭表面呈粒度大小不一的焦炭微粒相互融并的微观形貌,且随着温度升高,氧化炭的多孔结构愈发明显;裂解炭呈不规则的块状微观形貌,且随着温度升高,裂解炭表面出现很多凸起状颗粒。氧化炭的生成有助于建立燃烧前缘;裂解炭的燃烧活化能更低,有助于维持燃烧前缘稳定推进。该研究对超稠油火驱开发具有一定的理论指导意义。     

重质油掺水乳化燃烧技术

对重质油掺水乳化燃烧技术进行了探讨.包括油包水型乳化重油和水包油型乳化重油各自的微爆机理,掺水量对乳化重油粘度的影响,乳化重油粘度与温度间的关系,掺水量对乳化重油稳定性的影响,掺水量对热效率及烟气温度的影响,掺水量与节油率的关系以及乳化剂的选择和研制.重质油掺水乳化燃烧技术的应用,缓解了燃料油紧缺矛盾,为资源合理利用提供一条切实有效的途径.