超临界水驱超稠油提高采收率热物理特性研究

超稠油资源的高效开发对于提高石油供给和保障我国石油安全意义重大。针对深层超稠油资源由于原始地层压力高、原油黏度大导致常规蒸汽驱无法有效开发的问题,本文提出超临界水驱开发深层超稠油的新思路。本文首先研制了超临界水驱油提高采收率实验平台,研发的管式填砂岩心模型能够模拟岩心升温和驱替的同步过程,然后开展了超临界水驱、蒸汽驱和热水驱对比实验研究,实验结果表明,相对于蒸汽驱,超临界水驱能显著提高采收率并具有更高的热效率,25MPa、400℃超临界水驱鲁克沁超稠油的采收率达到97.07%;获得了超临界水驱过程的温度场和驱替压差变化规律,发现了超临界水超覆现象,与蒸汽超覆相比,超临界水超覆发生晚且持续短,可扩大波及范围,提高采收率。     

超稠油供氢水热裂解改质降黏研究

通过超稠油水热裂解反应前后黏度、沥青质、硫质量分数等性质的变化，研究了超稠油进行水热裂解的主要影响因素及规律。结果表明，超稠油中含有一定量的硫是地层注蒸汽温度下进行水热裂解反应的前提。温度和时间对反应有很大影响。供氢剂中四氢萘对超稠油水热裂解影响最大。四氢萘供氢剂与硫酸镍催化剂复配使用对超稠油水热裂解有协同效应。水热裂解物理模拟实验表明,胜利单家寺油田超稠油通过供氢催化水热裂解降黏率可达70%以上。胶质、沥青质、硫质量分数降低，H/C原子比提高，超稠油得到一定程度的改善。     

胜利超稠油的乳化降黏机理研究

研究了胜利油田滨南超稠油单56-4X4高黏的内在原因。油品性质分析结果表明,影响其高黏度的主要因素有两个:胶质、沥青质的总含量超过30%;有机杂原子O、N、S及过渡金属Ni等形成的配位络合物增加了沥青质分子的内聚力。实验筛选出的降黏剂OP-10对该超稠油降黏率高达99.59%。通过FT-IR、SEM、分子量和偶极矩等分析对比了降黏剂作用前后胶质、沥青质的结构性质变化,结果表明,OP-10使胶质、沥青质的氢键缔合作用减弱,部分拆散沥青质的堆积结构,从而使胶质、沥青质的分子量和偶极矩减小,分析得到降黏剂分子能渗透及分散胶质、沥青质的堆砌聚集体。偏光显微镜对乳状液及蜡晶微观形态的分析表明,降黏剂OP-10使超稠油乳状液由W/O型反相为O/W型而起到降黏作用;使蜡晶的聚集形态由细小均匀转变为尺寸较大的絮凝体,破坏蜡晶的三维网络结构,促进稠油黏度的下降。     

高胶质沥青质超稠油降粘剂YZ-31的研究

针对高胶质和沥青质含量超稠油的特点,室内研究了一种高效油溶性稠油降粘剂YZ-31,对不同降粘剂对超稠油降粘效果进行了比较。探讨了超稠油降粘剂YZ-31加量、温度等因素对降粘效果的影响。结果表明:油溶性降粘剂YZ-31对高胶质和沥青质含量的胜利油田郑家超稠油降粘效果明显。在50oC,5 wt%的降粘剂加量下对三种实验超稠油样品的降粘率都在95%以上。     

纳米Ni催化剂在超稠油水热裂解降黏中的应用研究

采用甲基环己烷水正辛醇AEO9形成的微乳液体系制备纳米金属Ni催化剂，并利用该催化剂催化辽河超稠油的水热裂解反应。研究结果表明， 280℃时纳米金属Ni能够促进超稠油的水热裂解反应。与原超稠油相比，反应后样品的硫质量分数由0.45%降到0.23%，胶质、沥青质质量分数分别降低了15.83%、15.33%；GC-MS分析结果表明，甲基环己烷在改质过程中能够脱氢生成甲苯；C、H元素分析结果表明，反应后样品中胶质、沥青质的H/C原子比增加，说明从甲基环己烷上脱下的氢能够转移到超稠油中。表面活性剂AEO9、水和油，在改质结束后的降温过程中，形成了稳定的油包水型乳液，起到乳化降黏作用；而添加的甲基环己烷、正辛醇均能起到稀释降黏作用；在上述降黏作用的协同影响下，反应后样品50℃时的黏度由原来的139800mPa·s降至2400mPa·s，由此表明，纳米Ni催化剂对辽河超稠油水热裂解降黏的催化效果显著。     

新型超稠油取样器的设计与分析

目前超稠油常规取样器利用短管与管线相接进行局部取样,管道内流体分布不均造成取样误差;取样器部分暴露在室外,造成取样过程中流体温度散失,发生冻堵现象.为完善取样技术,设计出一种新型球形阀旋转取样器,通过球形阀的旋转将管道中一段区域内的流体完整取出,有效减小取样误差,并且取样过程不影响管道正常运行,还可充分利用管道中流体的温度,避免发生冻堵现象.为验证该种取样器的可行性,通过数值模拟对球形阀旋转过程中的压力进行了安全性分析;并且对比了不同温度和含水率对取样误差的影响,给出了适用于该取样器的最佳温度和含水率范围,对该新型取样器在实际生产中的应用及推广有一定的指导作用.     

超稠油蒸汽驱开发热效率研究及注气策略优选

针对超稠油油藏蒸汽驱热效率的利用普遍偏低的问题,结合某超稠油区块的实际地层情况,建立直井与水平井组合蒸汽驱井组三维油藏数值模拟模型,运用单因素分析法,研究井网形式、井组井距、注汽井射孔位置、注气介质对超稠油蒸汽驱开发的影响,并验证了模型的可行性.研究结果表明:中央排状井网对比反五点法、反七点法、反九点法、右起排状井网,可以更好的利用热效率;VPHI型注汽方式加热半径和波及范围更大;井距从50m升至100m过程中,生产效果先上升后大幅下降,在70m生产效果最好,井距过大,热损失严重;射孔方式随着厚度增加影响效果逐渐减小;在蒸汽吞吐转驱前注入0.4组分的CO₂和0.6组分的N2,可以更好地封存热量,减少热损失,提高热效率.该研究对同类型油藏提高采收率有重要指导意义.