火烧油层热-化学点火实验研究

作     者：李天月 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋海岩

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：火烧油层 热-化学点火 添加剂 动力学参数 实验研究 

摘      要：油层点燃程度的好坏直接影响着火驱的最终效果,因此,研究火驱点火方式对实现稠油低成本、高效开发具有重要意义。本文提出一种将注热介质点火和化学点火相结合的点火方式,并开展了一系列火烧油层热-化学点火实验研究。首先,通过色谱-质谱、热重、差热等实验对稠油油样进行特性分析,包括粘温特性、烃类组成特性以及氧化特性。基于热重实验对原油氧化阶段进行划分,研究了气体氛围、石英砂介质、升温速率对原油氧化的影响,确定了各阶段的反应级数和机理函数,计算了反应的动力学参数。其次,通过氧化反应管实验研究了环烷酸钴、氯化亚铁、煤粉等化学添加剂对稠油氧化的影响,并针对原油氧化阶段特征对各添加剂进行复配及优选。将最终优选的复配配方应用于火驱燃烧管实验,评价了火驱燃烧效果及稳定性,为火烧油层热-化学点火可行性分析奠定基础。最后,结合谢苗诺夫理论,对火驱过程中的热量关系进行分析,明确了临界着火温度,计算了点火时间,设计了火烧油层热-化学点火方案,得到点火方式与注汽参数之间的关系,绘制了着火区判定图版以及点火方式筛选图版,为矿场工程实践提供了依据。研究结果表明,针对原油氧化阶段特征设计的复配点火剂明显改善了原油的放热情况,降低了反应的活化能,使得点火更容易启动,同时将高温燃烧门槛温度由380℃～390℃由降低至350℃～360℃,火线推进速度加快了0.21cm/min;此外,着火区判定图版指出,当预热温度达到临界着火温度后,油层即可被点燃;对于深层低温油层,热-化学点火方式具有较好的适用性,可将火驱临界着火温度降低32℃,缩短点火时间,改善原油燃烧的稳定性,提高稠油的开采效率。