方118区块空气驱室内实验研究

2022-09-10

X油田八面台区块位于吉林省镇赉县境内, 东邻嫩江, 南为老X油田。区域构造位置位于松辽盆地南部中央坳陷区龙虎泡-大安阶地上的一个局部构造, 东临古龙凹陷, 西与西部斜坡区相连, 是松辽盆地南部较为有利的油气聚集区, 主要开采层位主要为高台子油层和扶余油层。八面台区块随着开发的逐渐深入, 开发中暴漏出一系列问题:比如产量递减幅度大, 目前产油量仅为开发初期的1/5;注水压力高, 注水不见效;已动用的低渗透储层青一段高台子油层和泉四段扶余油层采出程度低, 采油速度低。因此对于渗透率较低油藏, 在常规注水开发很难形成新的有效驱替体系, 亟需攻关新的驱替方式。

1 低渗透油藏注空气生产机理

当原油与空气接触时, 可以与空气中的氧气发生低温氧化 (LTO) 反应, 也可以发生高温氧化反应 (HTO或ISC) 。氧气与烃类物质之间的主要有两种反应, 即 (1) 加氧反应; (2) 热裂解 (断键) 反应。与稠油高温燃烧不同, 对于稀油, 加氧反应主要在150℃以下。此时反应的生成物主要是各种羧酸、醛、酮等烃类氧化物。

针对方118试验区实际情况, 主要开展了原油低温氧化静态实验、细长管低温氧化动态驱替实验、氧化动力学参数测试、爆炸极限研究四个方面的研究工作。

2 空气驱室内试验及数模

2.1 地层水、地层油低温氧化实验

原油能否发生低温氧化反应, 是空气驱提高采收率的必要前提, 同时也是保证该项技术安全性的一个重要因素, 若能够发生低温氧化, 其应相应测试氧化动力学参数, 为油藏数值模拟提供必要可靠的计算参数。

色谱分析结果有少量的烷烃气体, 其中油样闪蒸气的油气比为11, 这也表明空气能够在原油中溶解, 另外, CO2在原油中的溶解度较大, 原油低温氧化产生的CO2大部分溶解于原油, 这对原油降粘有一定的作用, 折算结果认为一个体积原油在7天之内能消耗48.57体积空气中的氧气 (10.2体积) , 并且产生1.85体积的CO2和0.52体积的CO。

地层水的存在会对原油氧化速率产生一定的影响。根据实验结果从中可以看出, 含水时反应速率比不含水时要大, 这说明水的存在对氧化反应有促进作用, 实际油藏是高含水油藏, 说明含水也是提高氧化速率的有利因素。

2.2 温度和压力对低温氧化影响

本次模拟地层条件, 分别做了不同温度和压力条件下的实验, 结果如图3-1。

从图上可以看出, 在同等条件下, 随着温度的升高, 氧化速率逐渐增大, 随着压力的升高, 氧化速率逐渐增大。

2.3 原油氧化动力学参数测试实验

验曲线如图3-2所示, 放热曲线如图3-2所示:

利用加速量热仪和热重差热分析仪测试得到氧化动力学参数结果:活化能E=90063.5J/mol, 指前因子为261924, 为数值模拟提供所需参数。

2.4 爆炸极限测试

由于产出气、天然气成分比较复杂, 而各个油井的气体含量及成分也不一样, 因此燃爆特性实验中选用甲烷代表可燃气体进行实验。实验测得的空气-甲烷爆炸区域和氧气含量的关系 (温度范围为20-90℃, 压力范围为0.2-1.2MPa) 。由于大港油田港东一区一产出气甲烷含量92.07%, 乙烷含量5.06%, 地层压力65℃, 该实验条件和该区块具有一定的一致性, 可以为制定安全氧含量提供依据。

实验中测得甲烷气中安全氧含量为12.35%, 国外现场试验制定安全氧气含量为5%, 国内大部分油田根据国外的标准, 再加一个安全系数, 取3%为安全氧含量标准, 即当监测到生产井内氧气浓度达到或超过3%时应启动安全预警措施。

模拟现场生产条件, 初始温度90℃, 初始压力1.2MPa以下时, 甲烷与空气爆炸混合物中甲烷的爆炸范围在4.74%-16.58%。临界氧含量值11.71%。