高压注空气提高采收率的影响因素研究

近年来,高压注空气法在轻质油油藏中的应用取得了显著效果,并受到广泛关注。本文回顾高压注空气技术的发展过程及其最新进展,列举了几个典型的注空气项目及其主要参数。分析高压注空气技术的驱油机理认为,轻质原油注空气是一种以烟道气驱与热效应作用为主的驱油方式。基于对美国大量注空气项目的地质特征分析,总结了注空气项目的地质影响因素及油藏筛选标准,包括室内筛选标准和矿场筛选标准。从生产井、注入井及其他生产设施等方面,分析注空气安全方面存在的主要问题和解决措施。室内实验和矿场应用结果表明:高压注空气驱油技术是一项经济有效的提高采收率方法,特别适用于低渗透、高压、深层、轻质油油藏,既可用于注水后油田的三次采油,也适用于注水困难的低渗油田的二次采油,还可以与注水技术并用,保持地层压力及重力稳定驱油。备受关注的注空气安全问题也逐渐得到缓解,高压注空气技术前景广阔。

注空气低温氧化提高轻质油气藏采收率研究

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 .0 0 17℃ /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 6 3.17%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。

注空气驱油可燃物爆炸极限的计算与防爆措施研究

目前安全防爆问题是限制注空气驱油大范围应用的主要因素,在梳理单组分和多组分可燃气体的爆炸极限计算方法的基础上,对比了不同组合方法计算结果的差异性,从爆炸原因和点火能量等方面分析了不同节点的风险等级,并制定了针对性的防爆措施。结果表明,对于含惰性气体的多组分爆炸极限计算,含碳原子法加查图法的计算效果最佳,爆炸下限和爆炸上限的平均相对误差分别为4.35%、5.32%,与实验值的吻合性最好;生产井发生爆炸的主因是气窜,注入井发生爆炸的主因是油气入侵,地面管线发生爆炸的主因是油气泄漏;可从监测临界氧含量、监测井下温度、配置回流阀和封隔器、优化点火方式、优化地面管线布局、保持井筒内正压等方面完善防爆措施。

低渗透油藏注空气开发驱油机理

采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到有效补充或维持油层压力的作用。空气中的氧气与原油发生低温氧化反应,消耗掉氧气形成氮气驱,同时产生大量热量和二氧化碳,部分油藏温度升高到200℃左右。氮气驱对空气驱总采收率的贡献为69%,温度升高和二氧化碳对采收率的贡献分别为26.7%、4.3%。应用实际低渗油藏模型研究了空气驱、氮气驱和水驱的采收率,空气驱30 a的采收率达到了21.5%,较水驱30 a年采收率10.6%提高了1倍,开发效果得到明显改善。空气驱是低渗油藏改善开发效果、提高采收率的有效方式。

注气提高采收率技术的挑战与发展——注空气低温氧化技术

由于空气气源丰富,成本低廉,注空气技术已引起人们的广泛关注。对我国油田开展注空气低温氧化技术的潜力进行了广泛、深入的分析,结果表明该技术在我国的应用前景十分广阔。研究指出,注空气低温氧化技术不但可以解决我国储量丰富的低渗透油藏所面临的开发难题,而且可以进一步提高聚合物驱后油藏的采收率。随着技术进步,注空气低温氧化技术是我国乃至全世界注气提高采收率技术发展的必然趋势。此外,还论述了注空气低温氧化技术的原理、评价方法等方面的内容,预测了该技术的发展趋势。

注空气过程轻质原油低温氧化动力学

对于埋藏较深且注水困难的低渗透油藏,空气驱可作为二次采油方法。空气驱过程中地层内部分原油将和空气中的氧气发生低温氧化(LTO)反应生成烟道气(主要是N2、CO2)和油的氧化产物。通过分析轻质原油低温氧化机制,提出改进的低温氧化反应模型;采用小型台架反应器实验求取改进模型的动力学参数(Arrhenius活化能及频率因子),并利用热采数值模拟方法对氧化管(OT)实验进行历史拟合和验证,同时考察储层岩心对原油低温氧化的影响。结果表明,有储层岩心参与的反应和纯油相比具有较低的Arrhenius活化能和较高的反应频率因子。

注空气开采过程中稠油结焦量影响因素

通过建立油藏高温、高压反应模拟实验装置,物理模拟了稠油注空气开采过程中焦炭的生成过程,研究了反应气氛、温度、压力以及空气通风强度对稠油生焦量的影响。研究表明:在空气气氛下,原油低温氧化显著促进了焦炭生成,5 MPa反应压力下,每克稠油最高焦炭生成量为0.375g,是氮气气氛下最高生焦量的2.5倍,焦炭初始生成温度受低温氧化影响比氮气条件降低了近200℃。随压力升高,加剧的低温氧化反应提高了焦炭生成量,但是5 MPa后压力影响不再显著。随空气通风强度增加,生焦量并非持续增加,而是在33.4 N·m3/(m2·h)附近存在极值。进一步对比分析了焦炭的高温氧化消耗与原油组分蒸馏失重对焦炭生成量的影响。其结果表明,焦炭氧化是空气气氛下温度自225℃升高至300℃过程中焦炭净生成量减少的主要原因。在氮气气氛下,随温度升高至450℃,加剧的原油热解缩聚反应增加了生焦量,但温度进一步升高引起焦炭自身热解失重,生焦量降低。另外,实验还发现,当温度超过200℃时,反应管内油砂中心温度超过外壁面加热控制温度。分析表明,超温现象由原油组分的低温氧化和部分活性较强的焦炭高温氧化引起,因此该稠油存在油层自燃点火的应用潜力。

中原油田注空气驱油试验研究

在分析中原油田开发特点的基础上,对已应用的提高采收率技术进行了分析,指出了存在的问题,提出应用注空气驱技术可进一步提高油藏采收率。介绍了空气驱低温氧化机理,建立了室内试验装置。针对胡12块油藏原油,研究了不同压力、温度下注空气动态驱油情况。分析了压力、温度等因素对气体突破时间、突破时气体含氧量和驱油效率的影响。试验结果表明:注入温度一定时,随着无因次压力的增加,气体突破时间缩短,突破气体含氧量增加,气体突破时驱油效率降低;无因次压力一定时,随着温度的升高,气体突破时间缩短,突破气体含氧量降低,气体突破时驱油效率增加。该试验对中原油田安全、有效地应用注空气驱油技术具有重要的指导意义。

油田注空气工艺防爆实验的研究

通过实验,研究可燃气体(甲烷)的爆炸极限规律和加入惰性气体(氮气)后可燃气体临界氧含量的变化规律,测定在特定条件下甲烷的爆炸极限范围和安全氧含量,根据实验结果,确定氧含量的安全标准并提出相应的事故预防与控制措施,确保注空气采油技术实施过程中的风险处于可控制范围内,使注空气采油技术得到更广泛的应用。

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O2与CO2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。

低渗透油田注空气提高采收率技术

注空气驱油是低渗透油田进一步挖掘剩余储量的经济而有效的方法。该文较系统地介绍了国外注空气开发低渗透轻质油油藏提高采收率技术的室内驱油机理研究、注空气配套工艺技术及其防腐防爆具体措施和项目实例研究 。

轻质油藏高压注空气加速量热分析实验研究

研究了鄯善轻质油藏实施注空气提高采收率的可行性,进行了鄯善油田原油同空气接触的加速量热分析实验研究,研究了高压注空气提高采收率时鄯善轻质油藏油样在油藏条件下能否自燃的问题,获得了原油与空气反应的动力学参数。研究表明,在油藏温度和压力下,鄯善轻质油藏油样等温老化7.6天后仅使温度增加8～10℃,没有观测到自燃;实际油藏能保持较好的绝热条件,在加速量热分析等温老化中没有观测到自燃并不排除在现场条件下可能发生自燃;鄯善油样与空气的氧化反应,在150～350℃有很高的反应速率,存在键断裂反应;油-空气0级反应的活化能为73.0kcal/mol。研究结果为今后开展注空气设计、优化注空气工艺提供理论和技术依据。

注空气低温氧化驱油室内实验与油藏筛选标准

对于低渗透油藏和注水开发后期油藏来说,注空气低温氧化提高采收率技术是一种经济、有效的方法。通过注空气低温氧化静态实验和注空气动态驱油实验,进行注空气技术可行性研究,评价不同油品的低温氧化性能,结合应用实例,建立了注空气目标油藏筛选标准,如油藏温度、油藏厚度、原油性质等。产出气中氧气的体积分数低于5%的实验结果表明,开展注空气提高采收率技术安全、有效,具有推广应用的价值。

注空气采油油井产出气体燃爆特性

注空气采油工艺过程中存在产出气爆炸等安全问题,在分析产出气-空气混合物爆炸体积分数极限主要影响因素的基础上,利用Le Chatlier公式和图版计算混合物的爆炸体积分数极限,估算临界氧含量,采用圆柱状爆炸容器,在20～90℃、0.2～1.2 MPa下对产出气-空气混合物进行燃爆特性试验,确定爆炸体积分数极限范围、临界氧含量及爆炸区域,制定油井氧含量的安全标准。结果表明：可燃产出气的爆炸体积分数极限和临界氧含量受温度、压力、氧含量、点火能量、位置和惰性气体等因素的影响;爆炸范围随温度、压力和氧含量的升高而变宽,危险性增大;临界氧含量随温度、压力的升高而降低;高温高压模拟工况条件下,爆炸范围和氧含量随惰性气体体积分数的增加迅速减小,惰性气体体积分数和氧含量对爆炸体积分数下限影响较小,而对体积分数上限影响很大。

注空气驱油室内实验研究

通过室内注空气动态驱油实验 ,模拟了原油在不同温度、不同注入压差等条件下的低温氧化过程 ,检测和分析了采出气体的含氧量变化 ,进一步研究了空气驱低温氧化机理。实验结果表明 ,在同一温度下 ,随着注入压差的增大 ,气体突破时间缩短 ,突破驱油效率及含氧量降低 ;在注入压差一定时 ,随着温度的升高 ,气体突破驱油效率增加 ,含氧量降低 ,低压差下气体突破时间延长 ,高压差下气体突破时间缩短。在低压差、高温油层中采用空气驱油 ,产出气体可控制在安全极限范围内。

稠油注空气催化氧化采油催化剂的制备与评价

注空气催化氧化采油技术是一项提高稠油采收率的创新技术,因其气源丰富、成本低,越来越受到人们关注。该文针对SZ36-1稠油,制备了5种油溶性催化氧化催化剂——过渡金属环烷酸盐,并加以筛选,得到环烷酸铜催化效果最佳。对稠油注空气催化氧化条件进行了初步评价。在催化剂用量为原油质量的0.2%,反应温度100℃,反应时间3 d的条件下,稠油酸值从3.96 mg KOH/g上升至13.50 mg KOH/g,黏度由2.004 Pa.s上升到11.48 Pa.s,尾气中φ(O2)由21.0%降至10.0%。向氧化油中分别加入氧化油质量1.2%的助剂SW-1和质量分数40%的水,保温50℃搅拌,生成大量表面活性剂,形成O/W乳化油,黏度最终降至0.067 Pa.s,总降黏率达到96.66%。

油藏注空气提高采收率开采技术

注空气提高原油采收率技术已经在国外多种油藏和各种地质条件下得到了成功应用,其特点是操作成本低、注入能力强、驱油效率高、储量动用程度大。系统介绍了国外注空气开发稀油油藏、稠油油藏、沥青质油藏的成功实例以及我国油藏注空气开发的技术现状,分析了注空气技术的机理、提高采收率效果及成功应用的关键因素,对我国各类适合注空气的油藏开发调整具有一定借鉴意义。

超稠油油藏蒸汽辅助重力泄油后期注空气开采技术

利用室内实验方法研究注空气低温氧化对超稠油黏度、组分的影响程度以及低温氧化前后驱油效率的变化特点,以此为基础,利用数值模拟方法探讨蒸汽辅助重力泄油(SAGD)后期注空气开发的可行性、实施方式与实施效果。实验研究表明,对于辽河油田杜84块兴Ⅵ组直井水平井组合SAGD试验区,汽腔温度150～250℃,注空气发生低温氧化,低温氧化后原油黏度大幅升高,驱油效率急剧下降。模拟了SAGD后期3种开发方式,即蒸汽+空气低温氧化、单纯空气低温氧化和单纯空气高温燃烧,通过对比生产动态曲线、剩余油分布等发现,在SAGD后期采用注空气高温燃烧方法能够有效避免蒸汽热损失,最大程度采出剩余油,延长油藏开发时间。

低渗油藏注空气低温氧化数值模拟研究

针对胜利油田低渗透油藏注空气低温氧化提高采收率,基于室内实验和数值模拟相结合的手段,通过拟合氧化实验的压力降、产出气体含量,建立了注空气低温氧化(LTO)模拟模型,评价了注空气效果影响因素的敏感性及作用机理,对比了注空气与注N2的驱油效果及经济可行性。实际应用表明,模拟与实验结果吻合较好,数值模拟方法可行;胜利油田渤南罗36断块注空气效果影响因素的重要性大小依次为注气速度、油藏温度、剩余油饱和度、油藏倾角、射孔位置等;注空气相对于注N2而言成本低,驱油效果好。为胜利油田低渗油藏注空气动态监测及方案调整提供了依据,对注空气提高采收率开发方案的制订及优化具有借鉴意义。

注空气开采海上稠油井筒传热模型研究

为计算海上稠油井筒中的热量损失,在基本假设条件下,运用质量传递和热量传递原理对井筒传热过程进行分析,计算井筒总传热系数,并建立了数学模型。把整个井筒划分为等距的微元,在横向上根据能量守恒定律得出计算公式;在纵向上通过积分的方法计算出各个区域的热量损失。实例计算结果显示,根据井底需要的温度可为井口注气参数提供依据,为进一步从技术、经济等角度分析注空气采油井井筒传热奠定了基础。