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。

采用催化剂提高稠油产量的燃烧管实验

本文对改善稠油燃烧的催化剂进行了评价。在燃烧过程中使用催化剂的主要目的是提高油藏中原油的流度比。实验中将催化剂放入盛有取自墨西哥湾的12.5°API稠油的燃烧管中进行评价。有机金属催化剂在低浓度下就可以就地改进原油性质,省去了地面改质原油设备的资金投入。

火烧油层传热特性室内实验研究

利用室内实验和数值模拟研究火烧油层采油过程中的燃烧及传热机理。在室内燃烧管火烧油层驱替实验中,对温度、压力及产出物进行实时监测与采集,采用多点温度波动信号的时间序列为判定条件,对于不同位置的温度序列计算其分形维数,并将结果与湍流燃烧火焰温度和流化床床层波动信号分形维数对比,分析火烧油层的传热机理。对比结果表明,火烧油层燃烧与流化床燃烧和湍流火焰燃烧存在本质区别,其传热方式主要以导热和气液相之间的热交换为主。

稠油油藏火驱驱替特征实验研究

火驱驱替特征是火驱的复杂物化过程和油藏地质条件综合作用的结果,是火驱方案设计和跟踪调控的重要基础。利用一维热跟踪补偿燃烧管实验装置,对比分析了不同性质稠油线性火驱的驱替特征,并与烟道气驱驱替特征进行对比。结果表明:原油黏度对火驱产液速率影响较大,黏度较低时火驱初期产液速率较高,大部分原油在中前期采出;黏度较大时,初期产液速率较小,甚至不产液,大部分原油在火驱中后期产出。火驱阶段含水率主要由地层初始含水饱和度(火驱前含水饱和度)决定。当地层初始含水饱和度高于束缚水饱和度时,火驱初期含水率较高,之后逐渐降低并趋于稳定。火驱初期(注气量小于1 PV)的生产动态特征与烟道气驱相近。在持续开发过程中,火驱仍保持稳定的采油速度,而烟道气驱采出程度增幅放缓。火驱开发的原油采出程度与累积注气量呈近似线性的关系,表明要保证火驱开发的效果则需保证相应的注气量。

基于实验的原油氧化速率分析及应用

火烧油层作为一种利用燃烧重质组分加热地层以达到原油驱替的热力采油技术,热效率高且驱油效果明显,受到越来越多的关注。但目前火驱成功应用并不广泛,主要在于缺乏对火驱不同氧化阶段原油氧化速率认识,难以形成较为合理的注气速度,通过静态反应釜实验,测量低温阶段的压力随时间变化,进一步利用压降法计算出低温氧化反应速率,同时通过燃烧管实验,测量高温阶段反应前后的氧气含量的变化,根据气体状态方程得到高温氧化反应速率,并根据不同阶段的反应速率,结合火驱现场实际给出合理的注气速度,为后续火驱方案设计提供借鉴和指导。

火驱阶段特征对比与分析

燃烧阶段的划分对火驱有着重要的意义,可以指导现场的生产设计与调控。而以往燃烧阶段划分方法的阶段特征较为片面,没有考虑到多方面因素,其参数指标的适用性不强。为了得到更全面的火驱燃烧阶段划分及驱油特征,通过一维燃烧管实验、数值模拟与火驱现场实例的对比分析,研究了不同火驱的阶段特点,并将不同火驱过程中的生产动态、燃烧前缘推进特征进行对比论证,从中选取了生产井的产量增加倍数、含水率、空气油比、氧气含量、燃烧前缘推进速度等10个参数进行阶段性分析,得到阶段性特征,并将其作为阶段划分对比的指标,将富氧燃烧火驱、常规火驱分为4个阶段,蒸汽吞吐后火驱分为5个阶段,并建立了较为完善的燃烧阶段划分的参考标准,为现场生产提供参考。

火烧油层技术研究现状与应用前景

火烧油层燃烧复杂,难以精确描述。介绍了从室内研究向现场推广的综合研究流程及利用等转化率分析判定火烧油层成功与否的方法,回避了因碳氢化合物氧化反应模拟困难而导致的难以准确建立燃烧速度方程的问题。总结了利用SARA组分模型研究组分效应及组分对反应路径影响的实验,研究表明沥青质最难氧化,饱和烃最易氧化;高氧气浓度有利于提高采收率,抑制高温裂解反应。分析了考虑含水的燃烧管实验,证实湿式燃烧热能利用率更高,在建立火烧油层模拟模型时要考虑含水的影响。介绍了利用圆锥形燃烧反应器进行燃烧管实验研究最小空气通量的方法,在空气通量低至3m3/(m2·h),实验压力3.55MPa时不仅维持了阿萨巴斯卡沥青砂燃烧前缘的推进,而且70%的初始油以液态产出。概述了火烧油层与SAGD相结合,采用富氧燃烧工艺或在注入介质中加入催化剂、泡沫等应用前景。

海上稠油油田火烧油层数值模拟

渤海BHN35油田采用多元热流体吞吐开发,目前已进入第2轮吞吐阶段,表现出井底流压低、气窜等现象,需要积极研究后续接替技术。采用数值模拟技术研究了该油田火烧油层的可行性,建立了考虑重质油、中质油、焦炭和溶解气4组分的化学反应方程式,拟合了室内一维燃烧管实验结果,确定了化学反应方程配平系数、指前因子、活化能、反应热等关键参数;应用矿场模型预测了该油田火烧油层方案的生产效果,推荐采用水平井井网、顶部和中部2条火线同时燃烧的方式开发,并指明了下一步攻关方向。该研究对海上油田火烧油层技术实施具有积极的推动作用。