热作用条件下烟道气与轻质原油混相规律

通过细长管混相驱替实验开展高温高压条件下烟道气与不同类型轻质原油的热混相规律研究。在高温高压条件下烟道气可以与轻质原油实现混相驱替;相同温度条件下,烟道气驱油效率与压力呈近线性关系;相同压力条件下,随温度增加驱油效率先平缓增加,然后急速增加,驱油效率快速达到90%以上,实现混相驱,驱油效率急速增加过程与稀油轻质组分随温度增加发生蒸馏相变有着密切关系;相同压力条件下,原油越轻,烟道气与原油的最小混相温度越低,越容易实现混相,注空气热混相驱替开发效果越好;高温高压条件下轻质原油与烟道气的混相更多体现的是超临界状态的高温相变特征,与常规高压条件下CO₂的接触抽提混相存在较大差异。     

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。     

轻质油藏注富气驱提高采收率室内研究

高含水中后期油藏、注水困难的强水敏油藏和低渗透油藏,注水无法有效提高其采收率,为了实现油藏的高效开发与继续稳产等问题,进行了注富气驱提高采收率室内研究。由于烃气具有油藏原油的某些特性,注入时不伤害地层,已成为提高其原油采收率的重要技术手段。试验对所配制的原油进行了高压物性分析与长细管驱替试验。室内研究结果表明,随着注入富气摩尔分数的增加,原油泡点压力升高,黏度降低、膨胀能力增大,原油的物性可以得到很好的改善,同时对于试验的轻质油藏,富气驱的最小混相压力为34.74MPa,非混相驱虽然可以很大程度提高原油采收率,但与混相驱相比,注入富气量多,周期更长。采用富气混相驱不仅可以很好地改善原油物性,也可以进一步提高原油采收率。     

高含水油藏注气驱提高采收率技术研究

针对高含水中后期油藏以及注水困难的水敏油藏难以实现高效开发与持续稳产的问题,通过PVT釜高压物性实验与长细管驱替实验进行了注富气与CO_2驱提高采收率室内评价研究。实验对原油进行了PVT高压物性分析,研究了注入不同摩尔分数比例的CO_2和富气时,原油饱和压力、降黏效果和膨胀能力的变化规律,并对比分析采用连续注气与交替注气下,高含水油藏的驱油效果。长细管实验对比分析了注CO_2和富气在原油中的最小混相压力及混相驱替效率,CO_2在原油中的最小混相压力为14.27 MPa,富气在原油中的混相压力为34.74 MPa。对原油物性与驱油效率的分析表明,注富气可以较好地提高轻质油藏原油的采收率。与水驱相比,采用连续注气与交替注入,富气驱均可以提高采收率28%以上,且交替注入的效果更好。     

稠油冷采泡沫油溶解气驱油藏开发动态数值模拟

稠油注蒸汽等热采开发方式面临着油层出砂、气窜和采油成本高等问题,而稠油冷采过程中形成的泡沫油,则使稠油油藏具有采油速度快、采收率高和生产气油比低等特点。在论述STARS模拟泡沫油机理及模型局限性的基础上,建立了稠油冷采泡沫油溶解气驱油藏模型。模拟结果表明,与常规溶解气驱油藏相比,泡沫油溶解气驱油藏具有生产气油比上升缓慢、累积产油量高等特点;在油相中气泡形成频率一致的情况下,气泡破裂速度越快,生产气油比越大,产油量越低;原油粘度越高,地层渗透率越低,开发效果越好,稳产时间越长。     

油藏注空气提高采收率技术应用分析

为有效提高重油油藏及深层低渗透轻质油藏原油采收率,通过文献调研,研究并分析了国外注空气采油应用现状及技术效果。结果表明,采用火烧油层或THAI技术可使重油油藏采收率分别达到50%及80%,COSH技术尚处于室内研究阶段,理论上效果最好。对于重质油藏火驱项目,气油比是最重要的参数,一般介于1 246 m3/m3~4 094 m3/m3,对于深层低渗透轻质油藏高压注空气项目,烟道气驱及热效应对空气驱提高采收率的贡献分别占69%与26.7%。我国重油油藏及西部低渗透轻质油藏可借鉴国外类似地区空气驱项目的成功经验,筛选适宜的火驱技术,进一步完善并推广我国注空气采油技术。     

注空气提高低渗透油藏采收率实验及低温氧化反应特征

空气驱是一种有效提高低渗透油藏采收率的方法。针对目前空气驱油生产特征不明确的问题,采用长岩心驱替实验,研究不同注入压力下的空气驱油效果和低温氧化反应特征。研究发现,空气驱油存在明显的“气窜拐点”。气窜发生前,采出程度随注气量的增加迅速增加,一旦发生气窜,采出程度的增加明显放缓。注气压力越高,“气窜拐点”出现越早,提高采收率效果越差。原油组分分析结果表明：在油藏温度下,随着注气量增加,产出原油中的轻质组分减少,重质组分增加,驱替过程中发生了低温氧化反应;注入压力越高,低温氧化反应越充分,采收率越高;对高含水油藏进行空气驱,低温氧化反应十分微弱,无法形成烟道气驱;水驱达到经济极限后转空气驱,采收率可提高近10百分点。研究成果为低渗透油藏开发后期注空气提高采收率提供了理论依据。     

不同油品注空气氧化动力学特征

基于热分析技术确定稀油、普通稠油、特稠油3种油品注空气过程中4个反应阶段的温度区间,阐述不同油品在不同氧化阶段的氧化反应特征,根据动力学模型,采用微分法计算3种油品各反应阶段的氧化动力学参数。结果表明:低温阶段,稀油质量损失率最多,放热峰值最高,随着黏度增加,3种油品初始放热点升高,自燃点降低,高温氧化阶段特稠油放热峰为稀油的4.4倍;稠油相对稀油活化能整体偏高,低温氧化阶段活化能随着原油黏度增加而增加,高温氧化阶段活化能随着稠油黏度增加而减小;不同类型油藏可选择不同的注空气开发方式:轻质油藏低温氧化反应比高温燃烧更明显,推荐采用稀油注空气提高采收率,随着黏度增加,稠油油藏高温下放热峰值增加,更适合火驱开采实现高温氧化。     

鄯善油田注空气提高原油采收率实验研究

为了确定轻质油藏注空气提高原油采收率技术在吐哈油田提高采收率的可行性，吐哈针对鄯善油田等轻质油藏开展了注空气低温氧化室内实验研究。通过实验及研究表明鄯善油田注空气后油藏中可以发生低温氧化反应，且氧化随温度升高加速进行，最终可建立稳定的氧化前缘。研究确定了鄯善油田地层条件下空气的氧化特性；温度变化与氧化能力的关系；氧化前缘的建立及推移速度；取得了低温氧化反应动力学参数活化能E、预幂率指数K。得到了反应热、反应系数，确定了注空气低温氧化采油的驱油效率，为轻质油藏注空气提高原油采收率研究和矿场实施提供了理论依据。     

轻质油藏注空气提高采收率的影响因素研究

针对WX轻质油藏,采用数值模拟和物理模拟方法进行了轻质油藏注空气、天然气动态驱油实验,结果表明,较高的油藏温度、压力及较低的注入压差有利于注入空气与原油发生氧化反应,提高轻质油藏注入空气的采油效果。由于原油的低温氧化效应,以及气体对原油中轻质组分的抽提作用增强了空气驱的驱油能力,空气驱提高采收率幅度与天然气驱基本相当。综合提高采收率成本和经济效益等因素,注空气驱技术有助于提高WX轻质油藏的开发效果。     

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     

低渗透油藏CO2驱提高原油采收率评价研究

在国内外相关文献调研的基础卜对CO2驱工艺技术研究进行了系统阐述。分析了注CO2气驱的增油机理、驱油类型、注气方式等。增油机理主要包括降粘作用、改善原油与水的流度比、膨胀作用、降低界面张力等;驱油类型主要包括混相驱、近混相驱、非混相驱等;注入方式包括连续注CO2气体、注碳酸水、水-CO2气体段塞交替注入等。对低渗透油藏CO2驱油效率进行了矿场可行性分析,说明CO2驱在低渗透油藏开发中具有巨大潜力,对我国低渗透油藏注CO2开发具有一定的指导意义。     

低渗透油藏空气驱原油氧化机理实验

为深入探究低渗透油藏空气驱开发过程中原油的氧化特征及其影响因素,评价其驱油效果,以新疆油田低渗透油藏为研究对象,开展原油组分分析、原油氧化特征、空气驱及空气泡沫驱等实验,系统研究了不同条件下原油氧化特征及规律。实验结果表明:相同条件下,油砂比纯油样静态氧化反应速率大,反应充分,且反应速率与反应压力、温度、作用时间呈正相关;油藏温度下,原油经历氧化反应后轻重比减小,主峰碳增加;反应温度对空气驱原油动态氧化特征有较大影响,温度越高耗氧量越大,反应越充分;空气驱具有较好驱油效果,但易发生气窜;泡沫驱可有效封堵气窜通道,扩大空气波及体积,改善空气驱效果。研究成果对空气驱理论研究及应用具有借鉴意义。     

轻质油藏注空气驱现场应用研究

国内外都开展过轻质油藏注空气采油现场试验,但应用条件差别较大。分析了美国及中国轻质油藏注空气驱应用现状。其中,美国以高压注空气进行二次采油为主,油藏温度高、埋深大、油质轻,利于低温氧化及混相;我国以空气/泡沫调驱或空气-水交替注入为主,主要用于低渗透轻质油藏稳油控水,虽然油藏温度及埋深普遍较低,产出气中氧含量均低于5%,确保了注空气采油过程中的安全。受油藏条件及气源影响,未来我国空气/泡沫驱将发挥重要作用。     

挥发性油藏CO2驱动态混相特征

挥发性油藏地层能量充足,原始地层压力高,常规水驱开发难以实施。CO_2驱以其良好的驱油特性在该类油藏中得到了应用,但由于挥发性原油气油比高,溶解气中甲烷含量高,导致CO_2驱混相压力高,使得其驱油效果受到一定的影响。通过室内实验和数值模拟,研究挥发性油藏注CO_2过程中的动态混相特征,并剖析衰竭开发转CO_2驱界限。结果表明:挥发性油藏存在着适度衰竭转CO_2驱"脱气降混"机理,即随着地层压力的降低,原油中甲烷成分部分脱出,有助于CO_2驱最小混相压力的降低。另外,其脱气降混程度与其原油类型和溶解气油比有关,原油越接近于凝析油,气油比越高,混相压力降低程度越大;反之,原油越接近于黑油,气油比越低,混相压力降低程度越小。结合动态混相机理,提出了挥发性油藏衰竭开发转CO_2驱界限,即气油比越高,其转驱界限越低,脱气后CO_2混相驱补充地层能量幅度越小;反之,转驱界限越高,补充地层能量幅度越大。     

吐哈盆地鄯善油田注空气实验研究

为了研究注空气开采技术在我国轻质油藏应用的可行性,开展了吐哈盆地鄯善油田轻质油藏注空气低温氧化室内实验。研究表明鄯善油田注空气后油藏中可以发生低温氧化反应,且氧化随温度升高加速进行,最终可建立稳定的氧化前缘。研究确定了鄯善油田地层条件下空气的氧化特性、温度变化与氧化能力的关系、氧化前缘的建立及推移速度。取得了低温氧化反应动力学参数活化能和预幂率指数。得到了反应热和反应系数,确定了注空气低温氧化采油的驱油效率,为轻质油藏注空气开发技术的矿场实施提供了可靠的依据。     

注空气开发低渗透稀油油藏的适用性探讨

随着低渗透稀油油藏的储量比例逐年增加,注空气驱油技术越来越被人们所关注,然而空气驱并不适合所有的低渗透油藏。为了增加注空气开发低渗透稀油油藏的成功性,在调研国内外油田高压注空气、空气泡沫驱以及部分稀油注空气点火现场试验的基础上,总结了空气驱开发低渗透油藏的实例经验及油藏参数,对比分析了不同注入方式的空气驱开发低渗透稀油油藏的适用性以及长庆低渗透油田空气驱开发的潜力,提出了一套采用不同空气驱注入方式开发不同参数低渗透稀油油藏的参考方案,为一段时期内开发低渗透稀油油藏提供了借鉴作用和依据。     

低渗透油藏注空气提高采收率物理模拟实验

为了确定轻质油藏注空气提高原油采收率技术在海塔油田贝中次凹区块应用的可行性,根据注空气的主要技术原理,设计了水驱和空气驱驱油效率对比实验、细长管空气驱低温氧化实验、燃烧管空气驱高温氧化实验和产出气体溶胀实验.研究表明:海塔油田空气驱比水驱驱油效率高22.19％;注空气后油藏中可以发生低温氧化反应,且氧化随温度升高加速进...     

轻质油藏注空气低温氧化机理数值模拟

为了探讨油藏注空气的氧化机理,在原油氧化实验的基础上,建立了低温氧化动力学模型,运用热采数值模拟技术,研究了高含水期油藏注空气后含油饱和度、温度、气体运动和原油粘度的变化规律,对比了烟道气成分和注.入气体对采收率的影响。模拟结果表明,注空气后含油饱和度明显降低,氧化前缘的最高温度可达190℃,原油消耗氧气量为589m³/m³(标准状况下)。氧气在到达生产井之前基本耗尽,注空气驱油技术是安全的。注空气形成的烟道气中N₂与CO₂体积比越小,采收率越高。     

注空气开发中地层原油氧化反应特征

通过分析中国不同类型油藏注空气开发的技术优势,依据室内实验和现场试验的研究成果,阐述了轻质油和稠油不同氧化阶段的氧化反应特征。研究认为,不同氧化阶段地层原油的氧化反应特征存在明显差异：在中低温氧化阶段,氧气直接与原油接触,温度越高氧化反应越强;无论轻质油还是稠油,高温氧化阶段氧化反应的主要对象是焦碳而不是原油。进一步提出了划分轻质油和稠油氧化反应4个阶段的温度区间,轻质油比稠油中温氧化反应的起始温度低,放热量大,轻质油比稠油更容易诱发氧化反应;轻质油高温放热峰值（8.06 mW/mg）略高于中温放热峰值（6.42 mW/mg）,而稠油高温放热峰值却是中温放热峰值的5倍,稠油注空气火驱开发应该以实现高温氧化为主要目标。因此,根据油藏温度和油品性质等关键指标可选择空气驱或火驱等注空气开发方式：当油藏温度小于120℃时,由于氧化放热不明显,为了避免注空气开发的爆炸风险,应以减氧空气驱有效补充地层能量的开发方式为主;当油藏温度大于120℃时,在油藏条件下原油就可发生明显的氧化反应,此时可实施不减氧空气驱,充分利用原油氧化反应放热提高采收率;对于油藏温度小于120℃的稠油油藏,可通过电加热器等人工手段实现高温点火,进行高温火驱开发。