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火烧油层室内实验及驱油机理研究

刘其成  
【摘要】:火烧油层是一种具有明显技术优势和潜力的采油方法,具有油藏适应范围广、物源充足、采收率高、成本低的优势。但由于火驱机理十分复杂,火驱油藏工程设计及矿场动态管理上还存在很多问题,特别是对储层中发生的燃烧和驱油过程缺乏直观准确的认识,很难采取有效手段准确判断地下燃烧状况、监测和控制火驱前缘。因此,开展火驱机理和实验研究十分必要。 合适的相似准则是开展比例物理模拟的基础。国外学者提出的相似准则,都是建立在简化火烧条件的基础上提出的,没有考虑燃烧反应动力学参数等。由于火烧油层机理的复杂性,若不考虑燃烧反应动力学等参数,就无法有效地认识火烧驱油机理、预测火驱效果、优化火烧驱参数。因此,本项目在综合考虑燃烧特性的基础上,建立了火烧油层4相7组分数学模型,提出了以油的燃烧转化率为主线的燃烧动力学模型及燃油比、输氧准则,创建了火烧油层物理模拟相似准则。该相似准则是迄今为止考虑影响因数最多的相似准则群。 火驱物理模拟装置是直观准确认识千米地下发生燃烧和驱油过程最为有效手段。针对国内外已有模型模拟压力低、模型较小的现状,自主研制了一套大型多功能火烧油层比例物理模拟装置。物理模型最高工作温度1000℃,最高工作压力15MPa,可开展多井组、多方式火驱模拟研究,在技术及功能上达到了国际先进水平。 实验研究了火烧油层物理模拟实验方法,解决了油层点火、注气操控、复杂气体分析、火驱前后原油性质变化等多项技术难题,并开展了多组火烧油层物理模拟实验,为驱油机理研究奠定有力基础。 实验研究了不同原油(曙1-38-330超稠油、高3-2-75井普通稠油;冷37-45-562井特稠油天然油砂和高检1井普通稠油天然油砂)燃烧基础特性,分析了其原油的点火温度、通风强度、氧气利用率、视H/C原子比等燃烧指标,比较了不同油品燃烧前缘推进速率,预测了火驱的驱油效率。 通过比例模拟实验研究了火驱推进过程中温度场发育和不同燃烧区带的分布特征,不同油层厚度火驱波及状况和驱油效果,尝试了厚油层火驱改善火线波及范围、提高采出程度的调控方法。同时,在试验中发现了能反映火驱燃烧深层机理的重要标记化合物,进而揭示了燃烧反应过程中原油粘度、密度降低等参数变化的主要原因。 本项目取得的成果为高3-6-18块、冷41块火驱试验方案的编制、现场合理实施提供可靠的依据。


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