空气驱油可燃气体爆炸安全风险分析

目的目前,安全问题仍然是限制空气驱大规模应用的主要原因,为此进行了针对其爆炸极限计算方法的研究。方法通过对6种可燃气体的单组分计算方法、单组分文献值与2种多组分计算方法进行组合,得到了14种计算组合,将其与国内某油田3口井的爆炸实测值进行比较,以判断哪种组合适应性最好。结果含碳原子单组分燃气计算法与多组分燃气计算中查图-理·查特里修正法组合得到的计算结果整体误差相对较小,更符合爆炸极限实测值。结论可为C_(1)~C_(3)轻烃体积分数达90%以上的井流物的爆炸极限理论计算方法的选择提供参考。

玉果油田果8区块减氧空气驱低温氧化对采收率的影响

注减氧空气是低渗透油藏有效的开发手段,减氧空气可在地层条件下与原油发生低温氧化反应,提高采收率。针对玉果油田果8区块目前减氧空气驱提高采收率机理认识不完善的问题,采用等温氧化实验和长岩心驱替实验探究原油氧化过程和生成物质对提高采收率的影响。等温氧化实验结果表明,稀油的低温氧化过程产生了沉积物质,随着温度升高,氧化程度明显提高,89℃时原油氧化生成重质组分沉积量为1.25×10^(-3)g/g,100℃时为3.43×10^(-3)g/g,120℃时为5.02×10^(-3)g/g。长岩心驱替实验结果表明,不同氧化温度下重质组分沉降对采收率存在影响,随着温度升高,气窜时机变晚,波及效果变好,最终采收率有所提高,温度为89℃、100℃和120℃时的最终采收率分别为52.77%、58.89%和65.23%。

N80钢在模拟减氧空气驱生产井中的腐蚀行为

为了探究N80钢在减氧空气驱生产井中的腐蚀行为,基于灰色关联分析法,分析了国内某减氧空气驱生产井的腐蚀主控因素,并以油藏模拟结果作为室内模拟参数,采用动态失重法结合金相显微镜、XRD、3D形貌等相关表征,研究了不同生产时期N80钢的腐蚀行为。结果表明:氧含量对减氧空气驱生产井腐蚀的敏感性最大,在含氧工况下,N80钢的腐蚀速率显著增加,氧含量3%(0.3 MPa)时的腐蚀速率是不含氧的5倍左右。在驱油初期,腐蚀为CO_(2)主导的局部腐蚀,腐蚀产物主要为致密的FeCO_(3)。随着注气时间的延长,井筒内为CO_(2)/O_(2)均衡环境,腐蚀转变为二者共同作用,腐蚀产物为FeCO_(3)和疏松多孔的Fe_(2)O_(3)。在持续注气3年后,生产井内为高O_(2)+低CO_(2)环境,致密的FeCO_(3)遭到破坏,腐蚀坑横向发展,腐蚀转变为由O_(2)主导的全面腐蚀。

减氧空气驱套管寿命校核方法与实践应用

减氧空气驱油工艺可有效提升油井产量,但也加剧了井内流体对套管的腐蚀,是后续生产重大风险源之一。从套管设计问题切入,考虑磨损、腐蚀引起壁厚损失,得出老井套管剩余壁厚;开展多种套管钢材挂片腐蚀实验,给出了适用于目标油田减氧空气驱的套管寿命校核图版,对套管使用寿命进行预测。结果显示,Cr钢对减氧空气驱腐蚀有一定的抑制作用;在减氧空气驱生产工况下原井套管无法长期生产。

尕斯区块高温高盐油藏减氧空气驱泡沫体系配方优化

青海油田尕斯E_(3)^(1)油藏为典型的高温高盐油藏,经过数十年开发,面临含水快速上升、产量快速递减、稳产难度大等开发难题,转换开发方式、实施减氧空气泡沫驱成为该油藏进一步提高采收率的重要技术方向,但常规发泡体系存在耐温抗盐性差的问题,在尕斯E_(3)^(1)油藏不具备适用性。针对尕斯区块E_(3)^(1)储层条件,以FC发泡剂(主要组分为十六烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基硫酸钠)为基础,通过对纳米SiO_(2)颗粒进行聚苯乙烯改性合成得到新型泡沫稳定剂,两者复配形成FC-W耐温抗盐泡沫体系。静态评价实验表明:160℃时体系综合值为25℃时的90.9%,15×10^(4)mg/L矿化度下体系综合值为蒸馏水条件的94.8%,耐温性和耐盐性较FC泡沫体系显著提高。动态模拟显示:泡沫段塞后气驱,气驱波及体积可扩大9.4%。泡沫段塞后持续水驱,水驱采收率可继续提高20个百分点,体系扩大波及体积和提高洗油效率的能力突出。研究成果表明新型耐温抗盐泡沫体系在该油藏开展减氧空气泡沫驱具有良好的适应性。

注减氧空气驱油对不同管材的腐蚀行为分析

为了扩展注减氧空气驱油的适应范围,降低气驱腐蚀对油田生产的影响,采用灰色关联分析法确定地面和井筒管线腐蚀主控因素,利用挂片失重法衡量不同氧含量下、不同管材的腐蚀速率及制气成本的关系,通过宏观观察、扫描电镜、能谱分析、激光共聚焦显微镜等手段,考察了无水和气水混注工况对腐蚀类型和腐蚀发展的影响,统计了两种工况下的均匀腐蚀速率和点蚀速率,并对3种管材的腐蚀机理进行分析。结果表明,注减氧空气驱油腐蚀的主控因素为氧含量,同时受温度、压力的影响程度也较大;将临界氧含量控制在6%左右,可以兼顾安全、经济和腐蚀控制的要求;20^(#)、N80和13Cr等在气水混注工况下的腐蚀程度较重,以局部腐蚀和点蚀为主;且该工况不影响腐蚀产物类型,只影响腐蚀产物多少;无水和气水混注工况下的点,蚀速率均较大,在含水、高温、高压等作用的耦合下存在一定的穿孔风险。

油田注减氧空气驱油安全氧含量确定实验研究

为保证注空气驱油井的安全生产,通过理论分析与实验结果相结合,对现场实测可燃气体的燃爆特性进行分析,得到不同温度、压力作用下的安全氧含量,并对其进行非线性回归拟合。结果表明,利用化学方程法和作图法的安全氧含量分别为10.06%和12.45%,与高温高压条件下的实验结果相差较多;随着温度和压力的增加,实验测定的安全氧含量逐渐减小,在30 MPa、120℃的条件下,安全氧含量为7.72%;可根据不同工况下的安全氧含量制定报警值,结合可燃气体报警装置对注采过程中的不安全因素进行监控。

泡沫辅助减氧空气驱采出液脱水及消泡特性研究

为了掌握泡沫驱残留药剂对采出液地面处理工艺的影响,以现场泡沫辅助减氧空气驱采出液和模拟采出液为对象进行了脱水和消泡等实验。采用SVT-20N旋转滴测量仪、TA DHR-2流变仪、泡沫测试分析装置等仪器和破乳脱水标准方法,测定了发泡剂和稳泡剂对油水界面性质的影响,评价了发泡剂、稳泡剂、破乳剂、处理温度对采出液破乳脱水和消泡特性的影响,得出了发泡剂和稳泡剂对采出液破乳脱水和消泡特性的影响规律,优化了现场泡沫辅助减氧空气驱采出液的分离脱水条件。通过实验与结果分析,采出液的发泡剂残留质量浓度为10 mg/L左右;发泡剂的残留会显著降低油水界面张力,并增加消泡时间,稳泡剂主要表现为发泡剂的辅助药剂;当发泡剂质量浓度为10 mg/L,或5 mg/L发泡剂+100 mg/L稳泡剂时,脱水60 min后的含水率仍高于0.5%,此时需要升高温度或者增加破乳剂投加量;当发泡剂残留质量浓度超过150 mg/L时,消泡时间会超过10 min,此时需增加温度促进采出液的消泡。掌握泡沫驱药剂对采出液破乳脱水和消泡特性的影响规律,可为现场泡沫辅助减氧空气驱采出液的脱水和消泡提供参考。

注空气驱油中油井伴生气爆炸极限实验研究

利用高温高压爆炸实验装置对不同温度、压力条件下油井伴生气的燃爆特性进行了研究,得到了爆炸极限的变化规律和安全氧含量。结果表明,初始温度和初始压力的升高均会扩大伴生气的爆炸极限范围,1 MPa、40℃时的爆炸极限为2.41%~27.23%,而20 MPa、120℃时的爆炸极限变为1.02%~61.52%,范围变宽;爆炸下限和爆炸上限分别对温度和压力变化较为敏感;随着氧气浓度的减小,爆炸极限交汇一点,得到安全氧含量7.8%。研究结果可为注气吞吐过程的安全控制提供实际参考。

轻质油藏空气驱机理数值模拟

在前人提出的原油氧化-燃烧反应历程基础上,建立了轻质油藏空气驱原油反应历程,采用数值模拟方法研究了未注水和高含水油藏空气驱油效果。研究表明:注水开发前后油藏空气驱中普遍存在气体超覆现象,储集层非均质性越强气体超覆越明显,但O2产出浓度始终较低。对于未注水开发油藏,高注气速率下原油容易实现自燃且保持较高的温度峰值,并维持长时间稳定的燃烧峰面;注气速率对燃烧峰面推进速率的影响存在一个临界值,高于临界注气速率时,随注气速率增加,原油采收率增幅不明显。相同注气速率下,注水开发后的油藏空气驱采收率比未注水开发油藏低6.3%,气油比显著增加,地层水采出程度也较高,可采取聚合物凝胶封堵、空气泡沫/凝胶复合调驱等措施,使生产井气油比或产水量降至合理范围。

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。

注空气驱油中的腐蚀及缓蚀剂加注工艺

介绍了中原油田注空气驱油过程中的腐蚀现状,给出了适用于注气井和生产井缓蚀剂的预膜量和正常加注量的计算公式。根据缓蚀剂的加注方式和现场的生产条件,设计并绘制出适用于生产井、注气井的缓蚀剂注入工艺流程图。对缓蚀剂的加注工艺管理提出了建议。

超低渗裂缝性油藏泡沫辅助空气驱油实验

鄂尔多斯盆地南部红河油田长8油藏为典型的超低渗裂缝性油藏,水驱开发中注入水沿裂缝窜流,导致油井水淹。泡沫辅助空气驱油技术是利用空气作为驱替介质,同时采用泡沫作为调剖剂来封堵裂缝,从而达到提高采收率的目的,是非均质性强、高含水油藏提高原油采收率最有发展前景的技术之一。为此,对超低渗裂缝性油藏泡沫辅助空气驱油进行了研究。实验表明,红河油田长8油藏原油在油藏条件下能发生低温氧化反应,同时泡沫对高渗透率地层具有较好的封堵性能,能有效地防止注入空气窜流;相比于水驱,泡沫辅助空气驱油技术能大幅度提高原油采收率,同时气体突破时氧气含量在甲烷-空气混合物的爆炸极限以下。

特低渗透油田注空气驱油调研及认识

海塔油田经过近十年的勘探开发,年产油已达80×104t,成为大庆油田外围上产的主产区。但海塔油田探明储量中特低渗透储量比例高,渗透率小于2×10-3μm2的储量接近一半。针对海塔油田特低渗透储量比例大,常规注水开发难以有效动用的实际,积极探索特低渗透油田难采储量有效动用新途径。通过国内外文献调研,对特低渗透油田注空气技术,包括适用条件、注入方式和用量、跟踪分析调整、应用效果、采油工艺及地面设备等进行调研,为特低渗透油藏实施注空气驱油提供借鉴。同时,结合海塔油田的实际,在国内海拉尔油田优选出先导试验区,开展注空气驱现场试验,见到了初步效果。试验结果表明,海拉尔油田注空气驱油具有一定的可行性,可以有效动用部分难采储量,加快海塔油田上产步伐。可见,对于特低渗透油藏,空气驱的技术经济效益明显好于水驱,注空气开发技术可作为一项战略性技术储备,为提高特低渗透油藏最终采收率提供技术支撑。

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。

潜山油藏减氧空气驱室内实验研究——以辽河油田S625区块为例

为改善辽河油田潜山油藏S625区块注水开发中后期产量递减快、采收率低、注水难度大等问题,在室内采取不同含氧量减氧空气配置实验方法,并借助物理模型、高温高压PVT等实验装置,开展减氧空气驱实验。结果表明,地层温度压力下,静态低温氧化后原油中轻质组分减少,重质组分增加;随含氧量增多,氧化程度增强,O_(2)利用率与转化率升高,产出气中CO_(2)含量增加,但不高于0.6%。油藏温度较低时(110℃),随含氧量增多,低温氧化作用对驱油效率贡献率增大,但含氧量变化对气驱驱油效率影响不明显。在地层温度下注减氧空气比单纯注氮气对原油膨胀性能好,低于饱和压力时,随着压力增加,原油溶解能力增强;同一压力下,含氧量越多,原油溶解能力越强,体积系数越大,有利于提高原油采收率。

泡沫辅助减氧空气驱关键技术及应用

泡沫辅助减氧空气驱技术突破单一气驱局限性,综合气驱和泡沫驱的技术优势,具有快速补充地层能量、提高波及体积的双重效果,又克服了空气气窜的缺点。通过对气液比、注采比等关键技术参数优化,在特低渗油藏历经十年的现场应用表明,该技术在扩大波及体积、提高地层能量和采收率方面效果显著,且未发生气窜,具有较强的技术适应性和良好的推广应用前景。

油藏中后期减氧空气驱提高采收率机理研究

尕斯库勒油田E 13油藏已经进入高含水时期,储采失衡加剧,综合含水率达到了80%以上,原油产量下降,经济效益变差。为了提高油藏原油采出程度、改善油藏开发效果,调研了国内外减氧空气驱的机理研究以及现场试验的资料,建立了以油藏真实孔渗饱数据为基础的一维条形地层机理模型,并选取该油藏Y12-27井组进行了减氧空气驱可行性验证。研究表明:纵向顶部减氧空气驱驱油效果优于水驱和氮气驱;驱替压力对原油采出程度影响不大;注水转注气可以提高原油采出程度;对于减氧空气驱,由于低温氧化反应的作用,氧气浓度对原油采出程度有一定影响,但比较微弱,其中,氧气浓度为10%时,驱替结束采出程度最高;尕斯库勒油田E 13油藏属于注水开发“双高”油藏,适用于减氧空气驱;对于该油藏Y12-27井组,顶部减氧空气驱驱油效果好于水驱和氮气驱,建议氧气浓度超过10%时采取关井等措施。

减氧空气驱低温氧化反应机理研究--以尕斯库勒油田E3^1油藏为例

尕斯库勒油田E3^1油藏中原油属性为轻质油藏,该油藏已经进入高含水时期,储采失衡加剧,综合含水率达到了80%以上,原油产量下降,经济效益变差。为了解决这一问题,采取了减氧空气驱注气提高采收率的方法提高原油采出程度。低温氧化反应为轻质原油和空气中的氧气发生氧化反应。为了研究低温氧化反应的主控因素和提高原油的采出程度,针对尕斯库勒油田E3^1油藏建立水平方向和纵向的一维条形地层,分析不同低温氧化反应的机理模型,不同温度和不同氧气摩尔浓度对尕斯库勒油田E3^1油藏采出程度的影响。结果表明:温度对油藏采出程度有一定影响,表现为温度越高,氧化反应越充分,反应速度越快,采出程度越高;不同的低温氧化反应机理模型对原油采出程度有略微影响,但不明显;氧气摩尔浓度的变化对原油采出程度无明显变化。

红河油田长8油藏减氧空气驱注气参数综合优化

为探索并研究减氧空气驱提高裂缝-致密油藏采收率的可行性,以增油量、换油率、吨油成本为评价指标,应用双重介质多组分数值模型,综合室内实验、油藏工程等方法和现场实施工艺条件,开展了减氧空气驱注气参数的优化研究。结果表明:注入氧含量为5.00%的减氧空气,产出气氧含量最高为3.95%,安全可控且减缓腐蚀速率,可以达到最佳的经济效益;优化空气/泡沫段塞比为5︰1,可较好地起到延缓气窜及扩大波及体积的作用;优化单井日注气量为1.5×10^4 Nm^3,注气压力为20~25 MPa,总注入气量控制为4000×10^4 Nm^3。该研究成果在试验井组应用,预测能取得较好的经济效益,为深化减氧空气驱应用研究,提高裂缝型-致密油藏的采收率奠定了技术基础。