轻质油低温氧化反应实验研究

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1、轻质油低温氧化反应实验研究摘要：低渗、特低渗油藏注水开采的采收率较低，而空气注入油藏后具有一般的驱替作用和低温氧化的作用，能够有效的提高采收率。为此，通过静态氧化实验，对长庆油田安234-47区块的油样进行注空气氧化，运用压力降法计算反应速率，通过改变压力、温度等外界条件，研究低温氧化反应的影响因素。结果表明，目标油藏可以发生低温氧化反应，注空气技术可行；耗氧速率受温度和压力的影响均较大；反应后原油黏度增加，物性变差。关键词：低渗油藏；低温氧化；反应速率；影响因素；长庆油田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 言长庆油田安234-47区块属于特低渗油藏（渗透率为0.10.310-3um2），注水存在“注不进，采不出”的现象，采收率很低。空气驱作为一种新型的三次采油技术，越来越多的被应用于特低渗油藏。将空气注入油藏时，氧气和原油发生低温氧化反应（LTO）1。在反应过程中，消耗氧气生成碳的氧化物(CO和CO2)，反应产生的热量促使轻质组分蒸发，在油层内生成的CO、 CO2以及由N2和轻烃组分等组成的烟道气能够较好的驱替原油2。因此，空气驱是间接的烟道气驱，

6、但它又综合了多种驱油机理。注空气具有成本廉价、气源丰富、对地层要求低等特点3，是开发低渗油藏的一种经济有效的方法。本文主要是研究不同条件下原油耗氧量，产出物中气体及原油组分含量的变化，以此来计算氧化速率，评价原油的氧化性能，分析注空气的可行性。1 实验部分1.1 实验材料与装置本实验为原油的静态氧化实验，原油：长庆油田安234-47区块的油样；注入气体：高压干燥空气。实验仪器：高压空气瓶：提供具有一定压力的空气；平流泵、中间容器：给注入空气增压，以达到实验所需压力；耐高压反应容器（由可承受最大工作压力为50MPa的 316型不锈钢材料制成）：静态氧化管；油浴锅：控制反应温度；集气袋：收集反应后

7、的气体；O2、CO2分析仪：检测反应后气体中O2、CO2的含量4。1.2 实验流程实验装置见图1。静态氧化管装入一定量的原油，将高压空气瓶中的空气注入到中间容器，通过平流泵对中间容器中的空气加压，将高压空气注入静态氧化管，设定油浴锅的温度为实验所需温度，待到压力表2的示数达到所需压力，反应开始5。定时检测并记录压力表2的示数变化，压力停止变化时，反应结束。将反应后的气体装入集气袋，用O2、CO2分析仪检测出O2、CO2的含量；收集反应后的原油，进行族组分实验，测出其中各组分的含量6。高压空气瓶集气袋六通中间容器平流泵静态氧化管油浴锅压力表1压力表2图1 实验流程假设低温氧化反应的方程式为7：

8、（1）采用压力降法计算氧化反应速率，即： （2）设反应前后气体的物质的量分别是n1和n2，则有： （3）由（2）、（3）式可得： ，mol （4）反应速率为：氧气消耗量/（反应时间*油的体积）2 实验结果分析2.1 氧化速率的分析油样静态氧化实验结果见表1。表1油样静态氧化实验数据实验编号压力/MPa温度/反应后O2的含量/%反应后CO2的含量/%反应速率/（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，反应速率与压力和温度的变化有关：（1）温度的影响。从表1中的1组、4组和7组进行对比发现，温度升高时，反应速率明显增加，温度从60变为75时，反应速率增加的幅度较大，而目标油层的温度恰为75，说明此油层的温度能较好的使原油和空气进行氧化反应。从表1中也可以看出O2的消耗量、CO2的生成量都随温度的增加而增加。（2）压力的影响。通过4组、5组和6组进行对比发现，反应速率都是随着压力的增大而增大，压力增加时，氧气更多的溶解于原油，有利于氧化反应的进行8；对比各实验温度时的3个压力可发

10、现，1517MPa时的反应速率增加较为明显，目标油藏的压力是16.8MPa，因此能较好的进行氧化反应，适合空气驱。2.2 原油族组分的变化对第5组原油实验前后进行族组分分离实验，实验结果见表2。表2 原油族组分分析油样饱和烃含量/%芳香烃含量/%胶质含量/%沥青质含量/%反应前48.229.115.37.4反应后46.724.320.48.6可以看出，反应后油样中的饱和烃含量略有减少，沥青质含量略有增加；变化较为明显的是芳香烃和胶质，因此主要是芳香烃参与反应，转化成胶质，由于胶质含量增加因此反应后的原油黏度增大，物性变差9-10。3 结论及建议（1）安234-47区块的轻质原油能与空气发生自发

11、的低温氧化反应，且此区块的地层条件（75，16.8 MPa）适合空气驱。（2）温度越高，压力越大，越有利于反应的进行，在75、17 MPa时氧化速率有明显的跃升。（3）参与氧化反应的原油组分主要是芳香烃，反应后转化成胶质，使原油的黏度增大，物性变差。参考文献：1 刘遥，刘易非，陈艳，等.轻油注空气静态低温氧化实验研究J.特种油气藏，2010，17（3）：97-98.2 于洪敏，任韶然，牛保伦，等.轻质油藏注空气提高采收率氧化反应速率实验研究J.石油化工高等学校学报，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，徐国瑞，付志军，等.注空气低温氧化驱油室内实验与油藏筛选标准J.油气地质与采收率，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) f

13、or IOR from light oil reservoirs Oxidation rate and displacement studiesC.SPE40062，1998：479-499.7李松林,王东辉, 陈亚军.利用高压注空气技术开发低渗透轻质油油藏J.特种油气藏, 2003 , 10( 5) : 35-37.8 张霞林，张义堂，吴永彬，刘双双.油藏注空气提高采收率开采技术J.西南石油大学学报，2007，6（29）：81-84.9 程月，袁鉴，张锁兵，等.低温氧化对原油组成的影响J.化学研究，2007，1（18）：68-69.10Moschopedis S E, Speight J G. Oxidation of petroleum fractions J . Fuel , 1973, 52-83 .