文摘

在中国新疆油田现场试验表明,重油的粘度有一定影响燃烧动力学和注采火驱的性能。本研究中的实验使用一维燃烧管研究温度、气体成分、和空气注入压力和生产性能的重油粘度不同的火灾洪水。结果表明,1180 - 22500年石油粘度mPa·s可以实现稳定的燃烧,和O₂内容产生的气体在稳定燃烧阶段< 0.5%。重油的粘度越高,温度越高,燃烧区,范围越小温度升高的未燃烧区。空气注入压力会迅速增加,直到一个稳定渗流通道形成,然后,它会下降到接近地层压力水平。高粘度重油需要更高的空气喷射压力和将保持在高压阶段更长一段时间。低粘度重油含水率低的早期火灾洪水、大型石油产量,低而稳定的床比。高粘度重油含水率的增加迅速的早期火灾洪水,然后逐渐减少,所以一个好的床比只能获得火中、晚期的洪水。因此,火灾洪水可能更适合应用在普通重油和一些额外的重油粘度较低的水库。

1。介绍

火驱是一种重要的重油热回收的方法。它的特点是储层的适应性,足够的材料来源,低成本,高恢复[1]。大量的现场试验和工业应用进行了在罗马尼亚,美国,加拿大,印度和其他亚洲国家(2- - - - - -4]。在中国新疆、胜利、辽河油田也进行火驱现场试验(5,6]。大多数中国的重油油藏砂岩储层胶结松散,通常有一个高孔隙度、高渗透率。储层的物理性质一般不火驱发展的主要约束条件。火驱的主要限制是重油的粘度7- - - - - -15]。与大多数其他国家进行火灾水库的洪水与地层原油粘度小于5000 mPa·年代,重油的粘度在一些火驱测试领域在中国达到20000 mPa·s。正常的火驱生产也可以实现,但周围生产井的有效时间推迟了4 - 6个月(7,16]。这表明重油的粘度有一定影响燃烧动力学和火驱的注采参数,从而导致高风险和难以掌握的经济高粘度重油火灾洪水(17]。本研究的目标是进行一维燃烧管测试使用重油具有不同粘度和澄清的影响粘度在温度、气体成分、空气注入压力、火灾洪水和生产参数以提供依据稠油储层火驱方案的制定和支持油田建设的设施。

2。实验

2.1。实验仪器

实验研究中进行了使用一个实验平台,可以耐高温和高压力。这个平台主要是由注射系统,一维燃烧管,一个数据采集控制系统,和一个输出系统(图1)。

它可以监视燃烧温度,成分产生的气体,液体的流动和组合,在燃烧过程和其他参数。有16个核心温度传感器均匀分布在燃烧管的中心,和16墙温度传感器和加热块上均匀分布的燃烧管的外壁。因此,燃烧管壁的温度可以实时调整根据核心温度,从而消除填砂模型之间的温差和外部环境,实现pseudoadiabatic条件和准确地模拟非等温位移的过程。燃烧管的长度是115厘米,内径是5厘米,体积2256毫升,最高温度电阻为650°C,最大的阻力是15 MPa的压力。每个加热瓦的宽度是7厘米。产生气体的监测组件是O₂、有限公司₂、有限公司

2.2。实验方法

2.2.1。实验材料

选择四种重油,脱水后的粘温曲线测量图所示2。石油样品和水库信息展示在表1。

2.2.2。提前点火

填充后的燃烧管模型与80 - 100目石英砂在室温条件下,该模型被疏散和饱和地层水。然后,模型被加热到50°C到饱和油,实现最初的油和水饱和度。的过程如下。(1)的输出端连接到真空泵,燃烧管模型和注入端阀门被关闭。真空泵打开到真空的程度低于10 Pa。输出端阀被关闭,注入端是连接到地层水,最后注射阀被打开,地层水自动吸入燃烧管模型。(2)注入模型连接到泵,和地层水注入20毫升/分钟的流量,直到输出端不断排放水和泡沫流出。地层水的体积测量注入和生产,和孔隙度计算。(3)模型是加热到50°C,然后重油注射5毫升/分钟的流量取代饱和地层水,直到没有更多的水。注射的量和生产重油和生产水测量,和初始含油饱和度计算。 (4) The model was left to stand for 24 hours and prepared for ignition.

四组实验的实验参数表2。

2.2.3。点火和燃烧

首先,加热瓦被打开加热燃烧管50°C,和背压模型的输出端设置为2 MPa。当燃烧管的整体温度达到50°C,点火器是开启和点火器温度设置为500°C。点火器温度达到500°C时,空气注入燃烧管0.7升/分钟的速度,和空气的通风强度为21.4 m³/ (m²·h)。

在实验过程中,温度变化的核心温度传感器燃烧管被记录。每个传感器的温度达到峰值时,第一和第二分隔符之间的阀门打开,第一分离器的生产液体释放到第二个分离器,和阀门被关闭。最后,阀门在输出端产生的二级分离器开了收集液体。这个过程保证在初选中产生气体分离器在实验中,不断收集和气体成分可以检测到在线气体成分分析仪和没有受到外部空气的影响。

3所示。结果与讨论

3.1。温度

燃烧温度参数的四组实验展示在表3。管,因为最终的表面模型的影响点火器和法兰的散热,最终表面附近的温度变化时不同温度变化稳定燃烧。为了更好地分析燃烧参数稳定燃烧过程中,燃烧时温度传感器之间的数据4达到顶峰,十三个达到顶峰时刻温度传感器分析,结果如表所示4。结果发现,在相同的实验条件下,重油的粘度直接影响燃烧速度和峰值温度在火灾面前洪水。重油的粘度越高,降低燃烧速度和峰值温度越高。这是由于燃料火驱过程中产生的主要是可口可乐的石油裂化的组件。原油粘度较高的包含更大的组件,和更大的组件参与反应在燃烧燃料产生更多的火灾洪灾。更多的燃料消耗更多的热量被释放。因此,原油的粘度越高,火灾洪水峰值温度越高,油耗越高(18- - - - - -20.]。

燃烧管当传感器的温度分布曲线如图8达到峰值温度3。可以看到,当燃烧前沿先进相同的距离时,重油的粘度越高,温度越高在燃烧区和较小的未燃烧区温度的范围增加了。

这表明在实验用低粘度油,更多的热量被转移到未燃烧区。此外,一系列的未燃烧区温度升高超过50°C小于28厘米(四个加热块的宽度)在所有四组实验。这表明,虽然靠近燃烧的重油的粘度前显著降低高温火灾洪水期间,大部分剩余的重油的温度并没有增加多少。因此,火灾的高温粘度减少机制洪水只有一个在附近的石油燃烧方面显著的影响。仍然需要一个大压差将远离燃烧的石油流。

图48显示了传感器的温度变化曲线为不同的实验。在燃烧前达到温度测量的点,它主要依赖于传热增加温度,温度上升缓慢。燃烧前沿进展后测温点所在区域,测量点周围的重油燃烧产生热量,和温度测量时候迅速增加。当燃烧前沿温度测量的点,温度迅速下降一段时间,然后,慢慢地下降。有一个清晰的边界之间的传热和燃烧加热阶段加热阶段。实验用低粘度重油进入燃烧阶段在一个较低的温度,和实验稠油需要达到一个更高的温度才开始燃烧。

3.2。气体成分

在线气体探测器组件是用于分析在实验期间,产生的气体成分和平均气体成分的稳定燃烧阶段报告在表5。燃烧开始后,O₂四组实验的内容很快跌破0.5%,和有限公司₂内容迅速上升到14%左右。在实验中产生的气体与稠油高有限公司₂浓度和较低的啊₂和CO浓度。的差异产生的气体可能不是那么明显的油田由于长期注入井和生产井之间的距离21- - - - - -23]。然而,阿₂内容将一直保持在一个安全的范围内如果能保持燃烧。

3.3。注射压力

空气注入压力随时间的变化如图的四组实验5。空气注入压力迅速增加后的开始实验。重油的粘度越高,形成的流动性差,和更高的压差是所需的石油流。注采压差超过8 MPa。注入压力达到峰值后保持一段时间,直到燃烧产生的烟气先进模型的输出端。一个稳定的渗流通道形成后,压力迅速下降,然后,注射压力仍然接近背压。实验用低粘度油很快就进入了压降阶段,但高粘度实验需要更长一段高压注气。这是因为在高压空气的体积减少,所以在标准条件下,需要更多的空气,形成一个稳定的渗流通道。即使在渗流通道的形成,实验的注入压力与稠油比实验用低粘度油。因此,高粘度火灾洪水具有较高的需求关于空气压缩机的性能和稳定性。

3.4。生产性能

输出液体收集在实验中被重和脱水,重油和水的质量是衡量获得燃烧管的生产性能实验(24]。含水曲线如图所示6,洪水效率曲线如图7。重油的粘度有显著影响的生产性能火灾洪水。低粘度实验在早期阶段,低含水采油率高,更快的提高驱油效率。在高粘度的早期实验中,驱油效率缓慢增加,含水率迅速增加。然而,含水率逐渐降低了下半年的实验,和驱油效率提高得更快。因此,低粘度重油关于中间的脱水能力有更高的要求和后期阶段的火灾洪水。虽然高粘度实验产生较少的液体在早期阶段,它需要更高的脱水能力,而含水率降低了在以后的阶段。在油田开发中,必须注意粘度的影响在生产性能和合理分配和构造原油处理设施。

注入压缩空气火驱的主要费用,所以床率是一个重要的参数评估火驱在油田应用的经济效益。累计床比(AOR)曲线的四组实验如图8。重油的粘度越低,床率越低。原油粘度较低的流动性增加进一步的作用下产生的烟气燃烧,所以得到了更好的产出和司令部在早期阶段的实验。与高粘度重油不能获得良好的生产只有烟气的作用下,它需要燃烧所产生的热量来降低粘度。因此,一个更好的优势逐渐得到燃烧前沿先进的中期和后期阶段的实验。从床的角度比,火驱的经济效益重油粘度较低的更稳定,而火灾洪水重油粘度更高的企业无法获得良好的经济效益在火驱的开始。因此,火灾洪水可能更适合应用在普通重油和一些额外的重油粘度较低的水库。

4所示。结论

(1)根据燃烧管的温度和气体组分数据实验,发现重油粘度1180 - 22500 mPa·s 50°C可以维持一个稳定的点火和燃烧。重油的粘度越高,燃烧更多的燃料将会参与反应,这也将导致更高的峰值温度和较长的试验时间(2)在实验中产生的气体与稠油高有限公司₂浓度和较低的啊₂和CO浓度。气体成分的差异可能不是那么明显的油田由于长途注入井和生产井之间。然而,阿₂内容将一直保持在一个安全的范围内如果能保持燃烧(3)火驱后开始,空气注入压力上升迅速,高压力保持一段时间,然后,压力逐渐下降到接近地层压力水平。重油的粘度越高,压力就越大,时间越长就会维持在高压阶段(4)重油的粘度对火灾洪水的生产性能产生重大影响。随着重油的粘度增加,流体生产初期减少和含水率的增加,从而导致增加床比早期的阶段。因此,火灾洪水可能更适合应用在普通重油和一些额外的重油粘度较低的水库

数据可用性

所有数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(51774256)。作者要感谢重油复苏的重点实验室,中国石油天然气集团公司,技术支持。