【摘要】：世界經(jīng)濟飛速發(fā)展、石油消耗迅速增漲,促進了人們對稠油資源的開發(fā)利用。我國針對稠油采收率低等難題引進了火燒油層(火驅(qū))作為中后期采油接替技術(shù)。火驅(qū)采油是最高效的開采技術(shù)之一,其過程發(fā)生稠油的劇烈熱解,涉及到熱、氣和油共存的復(fù)雜情況,掌握稠油熱解狀況至關(guān)重要�；痱�(qū)的熱解過程受溫度和非烴氣體共同作用,本文以遼河Q塊稠油(簡稱稠油)為研究對象,探索稠油熱解特性及其產(chǎn)物性質(zhì)。(1)對稠油及其砂樣進行了基礎(chǔ)物性分析得出:Q塊稠油屬普通稠油,其碳氫元素含量占97.30%,瀝青質(zhì)含量占4.12%,砂樣含油率6.8%。利用熱重分析儀(TGA)對稠油砂樣A、B的熱解過程進行了研究,結(jié)果表明:其熱解過程可分為輕組分較弱化學鍵斷裂后揮發(fā),重組分裂解產(chǎn)油成焦和殘余有機物分解炭化3階段。其熱解活化能(E)隨溫度升高而增加,第3階段最大值分別為262.670和194.733kJ·mol~(-1)。(2)利用TGA和固定床反應(yīng)器研究了N_2、CO_2和空氣氣氛下稠油的熱解過程,TGA結(jié)果表明:其熱解過程可劃分為輕組分與水分揮發(fā)、組分較弱化學鍵斷裂和重組分裂解產(chǎn)油成焦3個階段;N_2和CO_2氣氛下稠油熱解平均失重速率相近,熱解第3階段最大E值分別為142.871和148.824kJ·mol~(-1)。固定床熱解結(jié)果顯示:隨溫度升高稠油熱解液體產(chǎn)物產(chǎn)率升高,CO_2下650℃最大值為61.53%,熱解氣與殘余物產(chǎn)率降低。不同實驗氣氛流量下的固定床熱解實驗表明,隨氣氛流量降低液體產(chǎn)物和熱解氣產(chǎn)率升高,殘余物產(chǎn)率降低,30mL·min~(-1)的N_2下液體產(chǎn)物產(chǎn)率最大值為66.93%。(3)利用TGA和傅里葉紅外光譜儀(FTIR)分別對熱解液體產(chǎn)物的氧化特性和化學組成進行分析,TGA實驗結(jié)果顯示隨熱解溫度升高,液體產(chǎn)物熱重曲線向高溫區(qū)偏移同時失重程度減弱;FTIR結(jié)果顯示稠油及其液體產(chǎn)物所含官能團相似,隨熱解溫度升高稠油中甲基含量增多,亞甲基減少。(4)利用氣相色譜儀分析實驗熱解氣發(fā)現(xiàn),含氧氣氛不利于熱解液體產(chǎn)物產(chǎn)出。結(jié)合熱解溫度和氣氛流量這兩個最重要因素,為提高和穩(wěn)定火驅(qū)稠油采收率,應(yīng)維持適當高溫,使含N_2和CO_2的煙氣與稠油充分接觸。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.44
【圖文】：

采用專業(yè)的開采設(shè)備使稠油采出的方法，其代表有注氣混相驅(qū)等。其中，注相驅(qū)中常見方法有注 CO2采油技術(shù)、注 N2采油技術(shù)和注煙氣采油技術(shù)[12]。蒸汽吞吐，即在短期內(nèi)向生產(chǎn)井內(nèi)注入一定量的蒸汽，關(guān)井使熱量擴散，最后開產(chǎn)的采油技術(shù)[13]。該方法采油以周期循環(huán)方式開展，單個周期包括 3 個階段，分別氣階段、燜井階段及開井生產(chǎn)階段，具體原理如圖 1-1 所示。下一周期的開始標志時采油量降至設(shè)定標準以下，如此循環(huán)執(zhí)行采油過程。而開采截止的標志包括轉(zhuǎn)變一種開采技術(shù)和油井增產(chǎn)油量下降至不經(jīng)濟價值。蒸汽吞吐的采油速度快但采收率采油速度為 2~6%、采收率為 15~20%[13]。該技術(shù)雖具備采油周期峰值高，但同時遞快，油汽比和日產(chǎn)油量隨開采周期增加而迅速降低。其適用的油藏條件為：油層厚10m，油藏深度在 150~1600m 之間，最適宜于對溫度敏感的高粘度原油的開采[14]國油藏的環(huán)境復(fù)雜且存在非均質(zhì)嚴重的問題，大規(guī)模推廣蒸汽吞吐存在很大程度的。

華南理工大學工程碩士學位論文0~1400m 之間，粘度高及密度相對較低的淺層油藏，適宜粘度范圍為 10k~20kmPa時，還需要油藏具備較高的含油飽和度和相對簡單的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。蒸汽驅(qū)雖然在采收面有了提高，但是其見效慢且成本高，過程出砂嚴重。另外，蒸汽因為重力的作用地層中產(chǎn)生汽竄，影響開采穩(wěn)定進行。

圖 1-3 蒸汽輔助重力泄油開采工藝[17]Fig.1-3 Steam assisted gravity drainage mining technology注氣驅(qū)稠油開采技術(shù)，即把 CO2、N2或煙氣等注入油層最終達到提高稠油采收的技術(shù)，其機理如圖 1-4 所示[21]。氣驅(qū)采油是一種有效的強化采油技術(shù)，它作為開發(fā)田和二次開發(fā)老油田的有效技術(shù)已被廣泛認可[22]。全球正積極開展注氣采油項目已有 188 個[23]，其中注 CO2項目占比最大達 65%，為 122 個。注烴類氣的采油項 38 個、占比 20%。另外，火燒油層項目發(fā)展了 21 個，注氮氣項目則為 6 個，其中數(shù)項目均達到了很好的實施效果[24]。而在我國很多油田都有注 CO2吞吐和 CO2驅(qū)目，也有部分還處于注 CO2試驗[25]。我國目前注氣驅(qū)采油技術(shù)還存在試驗效果差慢的問題，因注氣效果差導(dǎo)致推廣受阻。同時期國外開展的注 CO2油藏多為碳酸鹽，其滲透率＞10-2μm2，所以可采用多種實施方式。相對于其他氣體而言，CO2具備豐富和混相壓力最低的特點，注 CO2強化采油技術(shù)（EOR）項目已成為全世界提高產(chǎn)量的重要手段之一[26]。注 CO驅(qū)油將成為我國未來注氣驅(qū)的主要方向。同時，我

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張運軍;沈德煌;高永榮;李軍輝;李杰;劉巖;;二氧化碳氣體輔助SAGD物理模擬實驗[J];石油學報;2014年06期

2 袁成東;蒲萬芬;郭正;姚凱樂;劉卓;;輕質(zhì)和重質(zhì)原油氧化特性及其動力學[J];化學工程;2014年08期

3 黎慶元;;紅淺一井區(qū)稠油油藏火驅(qū)開采適應(yīng)性分析[J];新疆石油地質(zhì);2014年03期

4 文萍;崔敏;李傳;郝海英;鄧文安;;稠油及其組分結(jié)構(gòu)參數(shù)和紅外光譜的考察[J];石油化工高等學校學報;2013年04期

5 李傳;王繼乾;隋李濤;崔敏;鄧文安;;委內(nèi)瑞拉稠油瀝青質(zhì)的XPS研究[J];石油學報(石油加工);2013年03期

6 趙麗莎;吳小川;易晨曦;王婉青;;稠油開采技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J];遼寧化工;2013年04期

7 李士倫;侯大力;孫雷;;因地制宜發(fā)展中國注氣提高石油采收率技術(shù)[J];天然氣與石油;2013年01期

8 王擎;姜倩倩;賈春霞;吳德音;;印尼油砂熱解動力學新探[J];中國電機工程學報;2012年S1期

9 楊進;嚴德;田瑞瑞;周波;;油砂蒸汽輔助重力泄油法開采技術(shù)[J];特種油氣藏;2012年06期

10 何江川;廖廣志;王正茂;;油田開發(fā)戰(zhàn)略與接替技術(shù)[J];石油學報;2012年03期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 穆林;煉化廢液熱解與燃燒動力學及結(jié)渣形成過程研究[D];大連理工大學;2012年

2 段友智;稠油熱采化學調(diào)驅(qū)復(fù)合體系研究[D];中國石油大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 李金濤;火燒油層過程中原油的熱解動力學特征研究[D];中國石油大學(華東);2015年

2 張學彬;普通稠油氧化反應(yīng)特征研究[D];華南理工大學;2015年

本文編號：2775416