利用加速量热仪测定原油氧化动力学参数

在注空气提高石油采收率技术研究中,原油氧化动力学参数既是基础数据,同时也能评价该技术在矿场应用的可行性。为明确原油氧化动力学特征,采用加速量热仪法,在高压绝热条件下研究原油的氧化特征。结果表明,通过加速量热实验可确定原油点火温度;运用动力学理论对实验数据处理,推导出原油氧化动力学特性数学模型,得到动力学参数的计算方法,进而求出原油的活化能和指前因子。与热重分析法和差示扫描量热仪等常规方法相比,加速量热仪法更接近地层实际条件,原油氧化动力学参数测定结果更准确,具有良好的推广价值和应用前景。图9表2参13     

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。     

吐哈盆地鄯善油田轻质油藏注空气开发机理研究

为了探讨轻质油藏注空气提高采收率的机理,在注空气室内实验研究的基础上,运用热采数值模拟技术．研究了鄯善油田不同开发阶段注空气后油藏内原油低温氧化反应过程、相态变化规律及分布特征、油藏能量的变化规律;同时研究了油藏温度、油藏压力和空气注入速度等因素对轻质油藏注空气开发效果的影响,阐明了注空气开发的主要驱油机理,即烟道气驱和附加的热效应,对轻质油藏注空气开发矿场试验具有一定的指导作用。     

胜利油田注空气提高采收率数模研究

根据胜利油田轻质油样的室内氧化实验，通过拟合动态氧化实验产出的O2与CO2含量，建立其低温氧化(LTO)动力学模型，并结合组分模型、PVT模型及相渗模型，研究低渗透油藏注空气低温氧化工艺的数值模拟方法；以胜利渤南油田罗36块为例，初步评价了油藏参数、开发参数及工艺参数等因素对注空气驱油效果的影响，同时分析了注空气提高采收率机理，并对比注空气与氮气工艺的驱油效果及经济可行性，对注空气开发矿场试验具有一定指导作用。结果表明，实验模拟与实际气体含量拟合较好，从而确定动力学参数；油藏初始温度、初始含油饱和度等是影响注空气效果的重要参数，而油藏倾角、网格大小、射孔位置等对采收率也有影响；注空气相对于氮气而言成本低，驱油效果好。     

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。     

稠油高压火驱氧化特性实验研究

稠油氧化特性研究是火驱提高采收率矿场设计的依据和基础,但截至目前,有关压力对稠油高压火驱的研究相对较少。为了明确压力对稠油火驱氧化特性的影响,并有效减少高压火驱的不利影响,以鲁克沁稠油为例,基于热重实验和差示扫描量热实验,研究不同压力下的稠油氧化热失重以及放热等变化特性,首先计算不同压力下的动力学参数,得出各氧化阶段的活化能、反应焓;其次,通过燃烧管实验,评价了不同压力下的火驱燃烧效果及稳定性。研究结果表明：压力升高加快了稠油氧化反应速率,增加了放热量,复杂体系的氧化路径有所改变,反应动力学表征参数需进行高压修正;并且压力升高使火线推进速率加快,燃烧前缘温度较常压火驱升高300 ℃以上,燃烧稳定性变差;10%减氧高压火驱燃烧稳定,有效抑制高压反应速度过快导致的燃烧不稳定性。     

高压注空气工艺采油机理的数值模拟和实验评价

本文阐述了在实验室条件下建立一个合适的高压注空气数值模型实验和油藏模拟方法,确定了烟道气驱和氧化反应对整个采油过程的作用.对两种轻质原油进行了量热实验、PVT、烟道气驱替和燃烧管实验,以此来确定油藏模拟中每种驱替机理的采收率.利用贝雷砂岩岩心进行了两相和三相(轻油、烟道气、水)驱替,分析特定条件下饱和度、压力、温度和相组成对原油采收率的影响.燃烧管实验的热采模拟器是根据单个实验和历史拟合的数据建立的.使用历史拟合的相对渗透率曲线的燃烧管实验模拟表明,单一的烟道气驱不能解释实验过程中所观察到的高采收率.     

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。     

轻质油低温氧化反应实验研究

低渗、特低渗油藏注水开采的采收率较低,而空气注入油藏后具有驱替作用和低温氧化作用,能有效提高采收率。为此,通过对长庆油田安234-47区块的油样进行注空气静态氧化实验,运用压力降法计算反应速率,通过改变压力、温度等外界条件,研究低温氧化反应的影响因素。结果表明,目标油藏可以发生低温氧化反应,注空气技术可行;耗氧速率受温度和压力的影响均较大;反应后原油黏度增加,物性变差。     

中原油田空气泡沫调驱提高采收率技术

通过物理模拟实验和数值模拟方法,研究了中原油田胡12块原油的氧化性能与氧化规律,确定了低温氧化动力学参数,评价了中、高渗透非均质油藏空气泡沫的封堵特性与调驱效果,优选了空气泡沫调驱的注采方案。矿场先导性试验结果表明,胡12块原油具有良好的氧化性能,在中、高渗透非均质油藏中,空气泡沫-空气-水交替注入效果较好。说明空气泡沫调驱提高采收率技术是安全可行的。     

Effect of oil-solubility catalysts on the low-temperature oxidation of heavy crude oil

Due to low oil recovery factor in heavy oil reservoir, air injection with catalyst becomes a competitive technology to effectively reduce viscosity of crude oil as a result of the low cost and small environment pollution. This paper determined the feasibility of air injection with catalyst in a heavy oil reservoir through static and dynamic experiments. The results indicated that under the effect of catalyst, oxidation between heavy oil and air could significantly reduce the viscosity of crude oil. The optimal catalyst contained 0.7?wt. % oil-solubility organic acid copper and 0.5?wt. % sodium hydroxide. With the oxidation time increasing, viscosity of crude oil decreased and oil recovery factor increased. With temperature increasing, viscosity of crude oil decreased sharply and oil recovery factor increased. The oil recovery factor of air huff-n-puff process was 30.2%. Air injection with catalyst in the reservoir is a promising technology.     

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。     

高压气溶胶酸压增产技术原理及现场应用

河南油田进入开发后期的高含水阶段后,主力油层水淹严重,挖潜增产对象逐渐向物性差、能量低、难开采的非主力油层转移。CO2高压气溶胶酸压技术正是一项融合酸化、压裂于一体,通过CO2汽化膨胀、强力压裂造逢、酸蚀裂缝岩壁,达到增加地层能量,改善储层物性及流体性质的增产技术。文中介绍了CO2高压气溶胶的作用机理和所选区块典型井原油室内试验的适应性。室内试验及现场应用结果均表明,该技术能提高地层原油的渗流能力,增产效果显著,具有广阔的推广应用前景。     

Thermal kinetics investigation on light oil oxidation during high-pressure hypoxic air injection process

In this work, the effects of oxygen concentration and reservoir cutting on thermokinetic characteristics of light oil were analyzed using thermogravimetry (TG/DTG). Results show that three consecutive oxidation reactions of distinct chemical mechanism (low-temperature oxidation [LTO], fuel deposition [FD], and high-temperature oxidation) are detected for all tested samples. Hypoxic air weakens the LTO and FD process and causes a poor FD performance, while reservoir cutting positively influences the thermal characteristics of oil. Kinetic parameters comparison exhibits that the positive effect of reservoir cutting on oil oxidation is significantly stronger than the negative impact caused by hypoxic air. The existence of reservoir cutting greatly reduces the activation energy of oil oxidation in hypoxic air environment, which is a positive signal for the implementation of high-pressure hypoxic air injection process.     

Effect of calcite on crude oil combustion characterized by high-pressure differential scanning calorimetry (HP-DSC)

The influence of calcite on crude oil combustion was studied using high-pressure differential scanning calorimetry (HP-DSC). Calcite had a small effect on the low-temperature oxidation (LTO), but it had a strong promotion on fuel deposition (FD) and high-temperature oxidation (HTO). It significantly enhanced the formation of fuel and its combustion with a significant shift of FD and HTO intervals into lower temperature ranges, thus improving the combustion efficiency of crude oil. The promotion of calcite on crude oil combustion was more related to its specific surface area, rather than its catalytic effect on decreasing activation energy.     

冷1块稠油低温空气氧化物模研究

为了进一步发展注气提高采收率技术,提高超稠油油藏的开发效果,采用低温空气氧化驱油物理模型实验,研究建立了二组线型物理模型,开展了冷1块稠油注空气驱油实验。实验研究了冷1块稠油与空气发生低温氧化的温度、产出含氧量,并对其原油低温氧化采油的可行性进行了分析。实验结果表明：随着温度的升高,冷1块稠油低温氧化的采出程度增大;将空气中的氧消耗到安全值以内,浸泡的时间随温度升高不断减少;冷1块进行注空气吞吐可以采出6．86％-10．24％的原油,技术上是可行的。     

ע������������������������ز������о�

注空气低温氧化开采轻质油气藏技术是一项提高采收率的新技术。注空气具有气源丰富、成本低的优点，近年来注空气低温氧化技术越来越受到人们的关注。文章针对某轻质油藏进行了注空气低温氧化过程模拟，考察了驱替过程中油层温度、含氧剖面、产出气体组成、气体对轻质组分抽提、原油密度等的变化情况，由此认识到该轻质油藏可以进行注空气低温氧化采油。驱替过程中存在机理包括：热效应不是此油藏提高采收率的主要因素，其升温速率仅为0.0017℃/min，不足以使油层温度急剧上升；氧气在油层中被消耗，生成了CO₂，采出气中CO₂含量高达8％,注空气过程实现了间接的烟道气驱；气体对原油产生了抽提作用，表现出烟道气驱的特征；由于烟道气的溶解，原油密度降低；当注入1.2PV空气时，该油藏获得了63.17％的原油采收率，注入0.8PV后，增产效果已不明显，可转为注其他物质。     

The mechanism of the oxidation of light oil

High pressure air injection (HPAI) has been proven as an enhanced oil recovery process in many fields. The reactions associated with crude oil and oxygen are the main difference between HPAI and other gas injection processes. In order to study the reaction schemes, different experiments, such as the combustion tube, kinetic cell, accelerating rate calorimeter, and thermogravimetry analysis, are conducted. In this paper, a reaction scheme is build that includes three classes of reactions: low-temperature oxidation, cracking, and combustion. We then use simulation models with the proposed reaction scheme included to history match the data from a combustion tube experiment and a kinetic cell experiment. It is demonstrated that the reaction scheme is valid. Based on this study, lumping the crude oil into four pseudocomponents brings a good matching result, and the kinetic parameters are obtained through matching the experimental results.