[發明專利]稠油燃燒過程中活化能的預測方法

有效

• 申請號: 201410289625.4
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104060975B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 趙仁保;高珊珊;張學魯;羅瑋瑋
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B43/243
• 分類號: E21B43/243
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健

技術領域

本發明涉及一種稠油燃燒過程中活化能的預測方法，屬于油氣開采技術領域。

背景技術

在目前常規原油產量大幅度下降的形勢下，稠油作為一種非常規能源的開發已經引起越來越多的關注，其產量逐漸增加。稠油是瀝青質和膠質含量較高、粘度和密度較大的原油，又稱重油，屬于非常規石油資源。

稠油油藏需要采用熱力開采技術，通過加熱地下油藏使稠油降粘而進行開采，主體開采技術有注蒸汽技術和火燒油層技術兩大類。

注蒸汽技術為將在地面蒸汽鍋爐產生的高溫蒸汽注入油藏中而使稠油降粘，但蒸汽在注入過程中沿程熱損失較大，因此能耗大，效率低。

火燒油層技術又稱為地下燃燒或層內燃燒，亦稱為火驅開采法，是一種在油層內部產生熱量的熱力采油技術。火燒油層就是在地層條件下，以熱解反應過程中沉淀在礦物基質表面上的類焦炭物為燃料，以注入空氣中的氧氣為助燃劑，在儲層中人為地創造一個能使稠油氧化燃燒放熱的條件，在不斷注入熱空氣的條件下，油層就會燃燒(或稱為“火燒”)，形成移動燃燒帶(又稱“火線”)。火線前方的稠油發生受熱降粘、蒸餾(物理作用)，甚至裂解(化學反應)，蒸餾得到的輕質油、汽及燃燒產生的煙道氣驅向前方，而殘留下來未被蒸餾的重質成分在高溫下產生裂解，最后的裂解產物焦炭作為燃料(約占稠油地質儲量的10-15％)，以維持油層繼續向前燃燒。在高溫下，油層內的束縛水及燃燒生成的水變成水蒸汽，攜帶大量熱量傳遞給前方油層，從而形成一個多種驅動的復雜過程，把稠油驅向生產井，有效提高稠油的采出程度。火燒油層技術的驅油效率高，一般大于80％，采收率高，一般達50-80％，油藏適應范圍廣，對油藏埋深及井網的要求不十分嚴格，因此，火燒油層方式在稠油開采中具有廣闊的應用前景，是一項更具潛力的開發方式。

通常，在火燒油層過程中能否實施動態跟蹤調整是火燒驅油成敗的關鍵。一般需建立火驅數值模型以便實現火燒油層過程中的動態跟蹤，例如采用計算機模擬軟件，如CMG軟件等，進行開發方案設計及結果預測。該過程需引入相關參數，其中稠油燃燒反應中的活化能是關鍵參數之一。目前的測試中，為了運算方便，活化能等參數一般采用軟件本身的固定默認值，由于沒有結合具體油藏特性，這樣利于軟件得到的預測結果與實際效果往往差異很大，難以實現針對不同具體稠油油藏條件下火燒過程的動態跟蹤。另外，直接取待開采油藏的稠油樣品進行燃燒實驗，測得活化能的變化，然而該方法在測定來自不同油藏稠油的活化能時，每次都需要對稠油樣品進行燃燒實驗，耗時較長，成本較高，難以滿足生產的需要。

發明內容

本發明提供一種稠油燃燒過程中活化能的預測方法，能夠便捷地對來自不同油藏的稠油在燃燒過程中活化能的變化進行準確預測，且成本低廉。

本發明的上述目的可通過下列技術方案來實現：

本發明提供一種稠油燃燒過程中活化能的預測方法，包括：

取模型稠油進行蒸餾，獲得沸點在不同溫度段的多個擬組分；將所述多個擬組分分別進行燃燒實驗，分別獲得各擬組分燃燒過程中的活化能變化曲線，從而建立預測模型，即各擬組分燃燒過程中活化能變化的模型；

對待預測稠油樣品進行成分分析，確定所述待預測稠油樣品中的擬組分與所述模型稠油中多個擬組分的對應關系，并獲得各擬組分在所述待預測稠油樣品中所占的百分含量；

利用所述預測模型，以各擬組分在所述待預測稠油樣品中所占的百分含量作為權重，獲得各擬組分的活化能的加權平均值，進而獲得所述待預測稠油樣品燃燒過程中的活化能變化曲線。

根據本發明提供的方法，將所述稠油進行實沸點蒸餾，收集沸點在以下11個溫度段的擬組分：初餾點-130℃、130-200℃、200-230℃、230-260℃、260-330℃、330-360℃、360-420℃、420-450℃、450-480℃、480-500℃以及500℃以上。

根據本發明提供的方法，對待預測稠油進行成分分析的方法為氣相色譜法。

根據本發明提供的方法，獲得所述擬組分燃燒過程中的活化能變化曲線的方法為：

在氧氣條件下，將所述擬組分與40-60目砂子按照一定比例混合，以不同的升溫速率升溫至550-650℃進行燃燒實驗，并分別獲取在相應的升溫速率下，該擬組分在不同時刻的溫度和對應的轉化率；

根據阿倫尼烏斯方程，結合等量轉化的Friedman方法，通過計算獲得該擬組分燃燒過程中的活化能的變化曲線。

根據本發明提供的方法，所述燃燒實驗是在80-200psi的壓力下進行的。