[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)油藏原油低溫氧化速率預(yù)測及安全防范方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410174648.0
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN105019889B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁高富;羅超光;馮勛偉;劉新華;張佐柵;李益在;梁德成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所11218
• 代理人: 郭韞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油開采工程領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)油藏原油低溫氧化速率預(yù)測及安全防范方法，適用于注空氣、空氣-泡沫補充油藏地層能量和提高采收率。

背景技術(shù)

注空氣和空氣泡沫是輕質(zhì)油藏提高采收率新技術(shù)，空氣泡沫主要用于處于開發(fā)后期的“三高”油田降水穩(wěn)油和提高采收率；注空氣主要用于注水補充能量困難的低滲、特低滲油藏和缺水地區(qū)如中國西北地區(qū)油田大規(guī)模注氣補充地層能量開發(fā)，對提高油田產(chǎn)量和采收率具有重要意義。

由于空氣來源廣、不受地域和空間的限制、氣源最豐富、成本最廉價(與CO₂、N₂和煙道氣相比)。注空氣適用的油藏種類、深度、范圍較為廣泛。

與注其它氣體不同的是,注空氣的整個過程存在著原油中的伴生氣(天然氣)與空氣發(fā)生爆炸的風(fēng)險，因此注空氣的安全性問題一直是大家關(guān)注的焦點和最擔(dān)心的問題。但天然氣爆炸必須具備三個條件：

1)第一個條件是合適的天然氣濃度：空氣中(氧濃度21％)天然氣濃度在3.21％～10.32％范圍內(nèi)，濃度大于或小于這個范圍都不會爆炸；

2)第二個條件是合適的氧濃度：大于10％～11％；

3)第三個條件是高溫火源的存在。

所謂“合適濃度”是指可以發(fā)生爆炸的濃度。每種燃料氣體在氧氣中，都有一個可以發(fā)生爆炸的范圍。超過這個范圍，即使用很強的點火源也不能激發(fā)爆炸。這個濃度范圍叫爆炸極限。

三者缺一即不可能發(fā)生爆炸。因此在實際應(yīng)用中，只要嚴格控制氧和天然氣的有效濃度范圍，就完全可以消除安全隱患。

室內(nèi)實驗研究和現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，在注空氣過程中，原油與空氣中的氧發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，隨溫度的升高，氧化反應(yīng)速率有規(guī)律地呈指數(shù)上升，遵循Arrhenius經(jīng)驗公式：k＝k₀ e^–Ea/RT，隨著反應(yīng)時間的延長，逐漸消耗掉空氣中的氧從而使生產(chǎn)井產(chǎn)出的天然氣和空氣混合氣中的氧含量達到安全氧范圍內(nèi)。

如何預(yù)測注入空氣中的氧與原油發(fā)生低溫氧化反應(yīng)從而使氧含量在安全范圍內(nèi)的反應(yīng)時間是確保注空氣項目安全和安全預(yù)防措施合理的一個關(guān)鍵所在。

目前預(yù)測一個油藏注空氣后低溫氧化達到安全氧時間的方法通常是：對于需要注空氣的油藏通過原油低溫氧化室內(nèi)實驗來了解。典型實驗包括：

(1)加速測熱計實驗：

測定注入的空氣能否與原油在油藏條件下發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)、原油能否自燃的實驗，確定油藏原油與空氣的反應(yīng)活性，確定氧化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。

(2)小等溫反應(yīng)器實驗：

開展小等溫反應(yīng)器實驗，測定不同壓力、溫度、水、油飽和度、空氣注入速度、富化氣對反應(yīng)速度的影響。確定氧化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，確定油藏原油與空氣的反應(yīng)活性。

(3)高壓氧化管實驗：

測定油的產(chǎn)量、氣突破時間和突破后產(chǎn)出氣體的組成。

(4)等溫?zé)煹罋怛?qū)實驗：

在油藏溫度壓力條件下，模擬煙道氣的掃油過程，確定原油采收率。

(5)絕熱空氣驅(qū)實驗：

模擬油藏內(nèi)高溫氧化前緣的驅(qū)替情況。

(6)等溫空氣驅(qū)實驗：

當(dāng)熱效應(yīng)不是提高采收率的主要因素時，模擬油藏溫度下空氣的掃油過程。通過室內(nèi)實驗室進行低溫氧化實驗時間漫長，工作量大，成本高，并且不是每一個油藏均具有進行室內(nèi)實驗的條件，影響和限制了注空氣和空氣泡沫驅(qū)的礦場應(yīng)用，不利于大規(guī)模推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種一種輕質(zhì)油藏原油低溫氧化速率預(yù)測及安全防范方法，確定油井產(chǎn)出氣達到安全氧所需氧化反應(yīng)時間，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的每一個需要注空氣或空氣-泡沫補充地層能量或提高采收率的油藏需進行室內(nèi)低溫氧化實驗了解原油低溫氧化速率的問題，解決室內(nèi)實驗工作量大、時間漫長、技術(shù)復(fù)雜、費用高昂的問題；解決不具備進行室內(nèi)低溫氧化實驗的油藏預(yù)測原油低溫氧化速率的問題；解決經(jīng)費不足無法開展實驗的問題；解決適宜注空氣油藏的溫度界限問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種輕質(zhì)油藏原油低溫氧化速率預(yù)測及安全防范方法，應(yīng)用輕質(zhì)原油低溫氧化速率預(yù)測公式可以預(yù)測在不同溫度下原油氧化速度，達到安全氧所需氧化反應(yīng)時間，應(yīng)用注入示蹤劑監(jiān)測等方法確定注入流體在地下滯留時間，通過所需氧化反應(yīng)時間與注入流體在地下滯留時間對比，可以準確知道注入空氣中的氧在到達產(chǎn)出井前是否在安全氧范圍內(nèi)，并根據(jù)兩個時間差的大小分別采出相應(yīng)的安全防范技術(shù)方案。