輕質(zhì)油低溫氧化反應(yīng)實驗研究

1、輕質(zhì)油低溫氧化反應(yīng)實驗研究摘要：低滲、特低滲油藏注水開采的采收率較低，而空氣注入油藏后具有一般的驅(qū)替作用和低溫氧化的作用，能夠有效的提高采收率。為此，通過靜態(tài)氧化實驗，對長慶油田安234-47區(qū)塊的油樣進(jìn)行注空氣氧化，運(yùn)用壓力降法計算反應(yīng)速率，通過改變壓力、溫度等外界條件，研究低溫氧化反應(yīng)的影響因素。結(jié)果表明，目標(biāo)油藏可以發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，注空氣技術(shù)可行；耗氧速率受溫度和壓力的影響均較大；反應(yīng)后原油黏度增加，物性變差。關(guān)鍵詞：低滲油藏；低溫氧化；反應(yīng)速率；影響因素；長慶油田experimental on oxidation reaction rate by air injection in l

2、ight-oil reservoirs abstract: the recovery of low and extra-low permeability reservoirs is very low by water injection. air injection has two effect ions: gas drive and low temperature oxidation, so it can effectively enhance oil recovery. this paper studies on the static oxidation experiment betwee

3、n the crude oil from an 234-47 of changqing oil field and air. with the drop of pressure before and after the experiment, we can calculate the reaction rate. by changing temperature and pressure, we can find influencing factors. the result shows that the crude oil could realize the lto reaction, and

4、 the air injection technique is feasible in the targeted reservoirs. lto reaction rate is greatly affected by reservoir temperature and pressure. the viscosity of crude oil was increased after the experiment. the result has the function of guidance for field application.key words: low permeability r

5、eservoirs; low temperature oxidation; reaction rate; influencing factors.引 言長慶油田安234-47區(qū)塊屬于特低滲油藏（滲透率為0.10.310-3um2），注水存在“注不進(jìn)，采不出”的現(xiàn)象，采收率很低。空氣驅(qū)作為一種新型的三次采油技術(shù)，越來越多的被應(yīng)用于特低滲油藏。將空氣注入油藏時，氧氣和原油發(fā)生低溫氧化反應(yīng)（lto）1。在反應(yīng)過程中，消耗氧氣生成碳的氧化物(co和co2)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量促使輕質(zhì)組分蒸發(fā)，在油層內(nèi)生成的co、 co2以及由n2和輕烴組分等組成的煙道氣能夠較好的驅(qū)替原油2。因此，空氣驅(qū)是間接的煙道氣驅(qū)，

6、但它又綜合了多種驅(qū)油機(jī)理。注空氣具有成本廉價、氣源豐富、對地層要求低等特點3，是開發(fā)低滲油藏的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。本文主要是研究不同條件下原油耗氧量，產(chǎn)出物中氣體及原油組分含量的變化，以此來計算氧化速率，評價原油的氧化性能，分析注空氣的可行性。1 實驗部分1.1 實驗材料與裝置本實驗為原油的靜態(tài)氧化實驗，原油：長慶油田安234-47區(qū)塊的油樣；注入氣體：高壓干燥空氣。實驗儀器：高壓空氣瓶：提供具有一定壓力的空氣；平流泵、中間容器：給注入空氣增壓，以達(dá)到實驗所需壓力；耐高壓反應(yīng)容器（由可承受最大工作壓力為50mpa的 316型不銹鋼材料制成）：靜態(tài)氧化管；油浴鍋：控制反應(yīng)溫度；集氣袋：收集反應(yīng)后

7、的氣體；o2、co2分析儀：檢測反應(yīng)后氣體中o2、co2的含量4。1.2 實驗流程實驗裝置見圖1。靜態(tài)氧化管裝入一定量的原油，將高壓空氣瓶中的空氣注入到中間容器，通過平流泵對中間容器中的空氣加壓，將高壓空氣注入靜態(tài)氧化管，設(shè)定油浴鍋的溫度為實驗所需溫度，待到壓力表2的示數(shù)達(dá)到所需壓力，反應(yīng)開始5。定時檢測并記錄壓力表2的示數(shù)變化，壓力停止變化時，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)后的氣體裝入集氣袋，用o2、co2分析儀檢測出o2、co2的含量；收集反應(yīng)后的原油，進(jìn)行族組分實驗，測出其中各組分的含量6。高壓空氣瓶集氣袋六通中間容器平流泵靜態(tài)氧化管油浴鍋壓力表1壓力表2圖1 實驗流程假設(shè)低溫氧化反應(yīng)的方程式為7：

8、（1）采用壓力降法計算氧化反應(yīng)速率，即： （2）設(shè)反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量分別是n1和n2，則有： （3）由（2）、（3）式可得： ，mol （4）反應(yīng)速率為：氧氣消耗量/（反應(yīng)時間*油的體積）2 實驗結(jié)果分析2.1 氧化速率的分析油樣靜態(tài)氧化實驗結(jié)果見表1。表1油樣靜態(tài)氧化實驗數(shù)據(jù)實驗編號壓力/mpa溫度/反應(yīng)后o2的含量/%反應(yīng)后co2的含量/%反應(yīng)速率/（10-5molo2/hr-mloil）1156019.70.071.432176019.50.092.793196019.40.103.594157519.40.114.355177519.30.136.346197519.00.166.

9、957159018.80.205.248179018.70.217.489199018.50.257.51可以看出，反應(yīng)速率與壓力和溫度的變化有關(guān)：（1）溫度的影響。從表1中的1組、4組和7組進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，溫度升高時，反應(yīng)速率明顯增加，溫度從60變?yōu)?5時，反應(yīng)速率增加的幅度較大，而目標(biāo)油層的溫度恰為75，說明此油層的溫度能較好的使原油和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)。從表1中也可以看出o2的消耗量、co2的生成量都隨溫度的增加而增加。（2）壓力的影響。通過4組、5組和6組進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)速率都是隨著壓力的增大而增大，壓力增加時，氧氣更多的溶解于原油，有利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行8；對比各實驗溫度時的3個壓力可發(fā)

10、現(xiàn)，1517mpa時的反應(yīng)速率增加較為明顯，目標(biāo)油藏的壓力是16.8mpa，因此能較好的進(jìn)行氧化反應(yīng)，適合空氣驅(qū)。2.2 原油族組分的變化對第5組原油實驗前后進(jìn)行族組分分離實驗，實驗結(jié)果見表2。表2 原油族組分分析油樣飽和烴含量/%芳香烴含量/%膠質(zhì)含量/%瀝青質(zhì)含量/%反應(yīng)前48.229.115.37.4反應(yīng)后46.724.320.48.6可以看出，反應(yīng)后油樣中的飽和烴含量略有減少，瀝青質(zhì)含量略有增加；變化較為明顯的是芳香烴和膠質(zhì)，因此主要是芳香烴參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成膠質(zhì)，由于膠質(zhì)含量增加因此反應(yīng)后的原油黏度增大，物性變差9-10。3 結(jié)論及建議（1）安234-47區(qū)塊的輕質(zhì)原油能與空氣發(fā)生自發(fā)

11、的低溫氧化反應(yīng)，且此區(qū)塊的地層條件（75，16.8 mpa）適合空氣驅(qū)。（2）溫度越高，壓力越大，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行，在75、17 mpa時氧化速率有明顯的躍升。（3）參與氧化反應(yīng)的原油組分主要是芳香烴，反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成膠質(zhì)，使原油的黏度增大，物性變差。參考文獻(xiàn)：1 劉遙，劉易非，陳艷，等.輕油注空氣靜態(tài)低溫氧化實驗研究j.特種油氣藏，2010，17（3）：97-98.2 于洪敏，任韶然，牛保倫，等.輕質(zhì)油藏注空氣提高采收率氧化反應(yīng)速率實驗研究j.石油化工高等學(xué)校學(xué)報，2010，3（23）：56-57.3 fassihi mr, yannimaras. economics of light oil

12、 air injection projects c. spe 35393,1996.4 王杰祥，徐國瑞，付志軍，等.注空氣低溫氧化驅(qū)油室內(nèi)實驗與油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)j.油氣地質(zhì)與采收率，2008，1（15）：70-71.5 s r ren，m greaves，r r rathbone. air injection lto process: an ior technique for light-oil reservoirs c.spe57005，2002：91-92.6 greaves m ren rathbone s r. air injection technique (lto process) for ior from light oil reservoirs oxidation rate and displacement studiesc.spe40062，1998：479-499.7李松林,王東輝, 陳亞軍.利用高壓注空氣技術(shù)開發(fā)低滲透輕質(zhì)油油藏j.特種油氣藏, 2003 , 10( 5) : 35-37.8