方118區塊空氣驅室內實驗研究

陳昌軍(吉林油田勘探開發研究院，吉林 松原 138000)

X油田八面臺區塊位于吉林省鎮賚縣境內，東鄰嫩江，南為老X油田。區域構造位置位于松遼盆地南部中央坳陷區龍虎泡-大安階地上的一個局部構造，東臨古龍凹陷，西與西部斜坡區相連，是松遼盆地南部較為有利的油氣聚集區，主要開采層位主要為高臺子油層和扶余油層。八面臺區塊隨著開發的逐漸深入，開發中暴漏出一系列問題:比如產量遞減幅度大，目前產油量僅為開發初期的1/5；注水壓力高，注水不見效；已動用的低滲透儲層青一段高臺子油層和泉四段扶余油層采出程度低，采油速度低。因此對于滲透率較低油藏，在常規注水開發很難形成新的有效驅替體系，亟需攻關新的驅替方式。

1 低滲透油藏注空氣生產機理

當原油與空氣接觸時，可以與空氣中的氧氣發生低溫氧化(LTO)反應，也可以發生高溫氧化反應(HTO或ISC)。氧氣與烴類物質之間的主要有兩種反應，即(1)加氧反應；(2)熱裂解(斷鍵)反應。與稠油高溫燃燒不同，對于稀油，加氧反應主要在150℃以下。此時反應的生成物主要是各種羧酸、醛、酮等烴類氧化物。

針對方118試驗區實際情況，主要開展了原油低溫氧化靜態實驗、細長管低溫氧化動態驅替實驗、氧化動力學參數測試、爆炸極限研究四個方面的研究工作。

2 空氣驅室內試驗及數模

2.1 地層水、地層油低溫氧化實驗

原油能否發生低溫氧化反應，是空氣驅提高采收率的必要前提，同時也是保證該項技術安全性的一個重要因素，若能夠發生低溫氧化，其應相應測試氧化動力學參數，為油藏數值模擬提供必要可靠的計算參數。

色譜分析結果有少量的烷烴氣體，其中油樣閃蒸氣的油氣比為11，這也表明空氣能夠在原油中溶解，另外，CO2在原油中的溶解度較大，原油低溫氧化產生的CO2大部分溶解于原油，這對原油降粘有一定的作用，折算結果認為一個體積原油在7天之內能消耗48.57體積空氣中的氧氣(10.2體積)，并且產生1.85體積的CO2和0.52體積的CO。

地層水的存在會對原油氧化速率產生一定的影響。根據實驗結果從中可以看出，含水時反應速率比不含水時要大，這說明水的存在對氧化反應有促進作用，實際油藏是高含水油藏，說明含水也是提高氧化速率的有利因素。

2.2 溫度和壓力對低溫氧化影響

本次模擬地層條件，分別做了不同溫度和壓力條件下的實驗，結果如圖3-1。

從圖上可以看出，在同等條件下，隨著溫度的升高，氧化速率逐漸增大，隨著壓力的升高，氧化速率逐漸增大。

圖3-1不同溫度、壓力條件下原油低溫氧化體積變化曲線

2.3 原油氧化動力學參數測試實驗

驗曲線如圖3-2所示，放熱曲線如圖3-2所示:

圖3-2實驗溫度壓力和放熱曲線

利用加速量熱儀和熱重差熱分析儀測試得到氧化動力學參數結果:活化能E=90063.5J/mol，指前因子為261924，為數值模擬提供所需參數。

2.4 爆炸極限測試

由于產出氣、天然氣成分比較復雜，而各個油井的氣體含量及成分也不一樣，因此燃爆特性實驗中選用甲烷代表可燃氣體進行實驗。實驗測得的空氣－甲烷爆炸區域和氧氣含量的關系(溫度范圍為20-90℃，壓力范圍為0.2-1.2MPa)。由于大港油田港東一區一產出氣甲烷含量92.07%，乙烷含量5.06%，地層壓力65℃，該實驗條件和該區塊具有一定的一致性，可以為制定安全氧含量提供依據。

實驗中測得甲烷氣中安全氧含量為12.35%，國外現場試驗制定安全氧氣含量為5%，國內大部分油田根據國外的標準，再加一個安全系數，取3%為安全氧含量標準，即當監測到生產井內氧氣濃度達到或超過3%時應啟動安全預警措施。

模擬現場生產條件，初始溫度90℃，初始壓力1.2MPa以下時，甲烷與空氣爆炸混合物中甲烷的爆炸范圍在4.74%-16.58%。臨界氧含量值11.71%。

2.5 完成儲層建模、數模工作

在地質研究成果基礎上重新建立了三維地質模型，模型面積2.1km2。確定空氣驅注入方式、注入參數。

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