为提高油藏采收率使用热量分析技术来获得和就地燃烧过程相关的报告.doc

热量分析日报 文章编号：40（1993）225-238 为提高油藏采收率使用热量分析技术来获得和就地燃烧过程相关的报告 化学和应用化学部，斯坦福大学 摘 要 提高油藏采收率的就地燃烧技术可以用于重质油藏堆积的采收率。为了预测这个程序可以被应用的时间，计算机模拟得到了发展。现在来自于两种来源的这些模拟器所需的数据是可用的：1）燃烧管道；这些管理起来是复杂，昂贵和费时的；2）热量分析技术；这些是快速的、小规模和相对价廉的。记述了和这个被复查、与斯坦福大学指导的热量分析研究相联系的程序有关的热量分析著作。 关键词：提高油藏采收率，就地燃烧技术，压力DSC（1000psi） 1 油藏采收率-就地燃烧技术 一个油藏储量的勘探典型发生在三个阶段，首要时期，二次和三次采收。前两个阶段可以在适当的位置将原油提升40%。用于获得剩余油的三次采油技术中的一个是就地燃烧（ISC）。这个过程包括点燃构造和同时注入一种氧化气体维持的燃烧反应。这个过程的机理包括将一些油转变成以后可以作为燃料燃烧的焦炭。包含在这些燃烧反应里的热量可以降低油的粘度，从而提高它的活动性和提高可采率。这些热量也可以使某些重质的部分爆裂，产生一种改良的油。因此，由ISC工程产生的流体可以超越油藏采收率的交替方法，提供改良原油潜在的有利条件。 在实现提高油藏采收率技术之前，一个采油公司将需要就由于执行这个程序而提高了可利用的产量而言的潜在的成功的证明。证明可由计算机模拟器提供。现在可利用的模拟器需要关于油藏和原油特征的信息，比如构造的地质概况，油的成分和多种燃烧过程的动力学。由于ISC一般被用于三次采油，所以油藏的特征一般是可利用的。燃烧动力信息不可用，它不得不从研究室调查中获得。 实验室研究的两种类型可以为就地燃烧模拟提供资料：1）燃烧管道，2）热量分析技术。燃烧管道基本上是高压管状的反应装置（典型的是0.1m×1m）。这些管道被油藏的岩石（坚硬的或土）和油填满。用热电偶将管道仪表化和使用外部的橡皮圈加热器隔热运转。管道加压至构造压力，并且氧化气体通过了管道。管中内容物与通过管中氧化剂气体被点燃。管中内容物在入口处被点燃，使岩床燃烧起来。将沿管温度分布被记为时间的函数，来分析废气和生成油。这台设备提供了如下信息,,即地层在一组特定的条件下承受燃烧的能力、100%原油采收率、地层中流体和热量传递特征。这些实验耗资昂贵，耗时长。TG，DTG和DSC热分析技术与燃烧管是互补的。这些技术被用于信息供给，如：热反应（氧化和燃烧）和与ISC进程有关的反应速率。由于这些实验需要的样品小（20-50毫克），试验时间相对较短（1小时），具有可以快速研究的条件范围，所以它们比大型实验（如燃烧管）具有一定的优势。基质表面积、催化剂和其它添加剂、原油组成的影响是使用这些方法时要研究的一些因素。对于和领域情况相关的实验，进行时的压力必须和在地层条件下实验室的压力相同。正因为如此，应使用高压TG和DSC设备（1000磅）。 本文回顾一种可用于评估ISC过程中相关参数的热力分析技术文学并阐述了其相关性。此外，在斯坦福大学进行工作的成果会整理出来，特别是和轻质油燃烧有关的成果，这直接关系到未来北海储量的开采。 2 回顾早期热分析研究 原油沉积物本质上从被地下几百米英尺的不同粘度和密度的原油浸渍的多孔岩石堵塞物变化到砂岩沉积物，涂在砂粒的高密度高度粘稠的焦油可能出露在表面，因此适用于露天采矿。 原位燃烧适用于这些沉积物中的任何一种。关于在这些任何一个地层中进行的ISC项目的共同特征是工艺过程的复杂性。涉及到耦合传热和传质、流体流动、基质油之间的相互作用，以及发生在热处理原油过程中大量的化学反应。这是在过去的两个类别，即：TG和DSC能够提供的信息。 热力分析技术于20世纪50年代就已应用于原油燃烧。但是，直到最近ISC技术才被特别地关注并进行了大量的有关实验。TG and DSC设备提供了额外的信息。TG显示出重量损失为时间和温度的函数，从而给出了发生过程的整体图。可以用氮气环境代替空气即在缺氧的情况下做实验，从而上述情况可以被简化。DSC将仅显示其中有一个明显的能量转移的过程，在空气环境中，很容易观察到的氧化和燃烧反应，但被观察到的只作为一个小的吸热峰的蒸馏过程，会导致TG中巨大的重量损失。在氮气环境中，DSC跟踪要简单得多，仅显示出非氧化过程，例如蒸馏。 一个典型的结果示于图1中。此结果是针对无何原油矿物基质的。曲线的重要区域是： 在DSC曲线上，从环境温度到300℃，带有一个非常浅的吸热过程。这是油的较轻组分的蒸馏。 200~300℃的区域是液态烃的燃烧，在空气中的重量损失比在氮气中快。蒸馏，燃烧和燃料沉积反应是相互关联的，加强开裂，产生更多的燃料，同时也为燃烧产生更多的液态烃，并