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辽河油田超稠油水热裂解采油现场试验5165749

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辽河 油田 油水 裂解 采油 现场 试验 5165749
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大 庆 石 油 学 院 学 报 第 26 卷   第 3 期   2002 年 9 月F 26    3      2002收稿日期 :2002 - 04 - 22 ;审稿人 :贾振岐基金项目 :黑龙江省自然科学基金资助项目 (者简介 :刘永建 (1955 - ) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事采油采气化学理论与工程方面的研究 钟立国 , 范洪富 , 赵晓非 , 胡绍彬( 大庆石油学院 石油工程学院 ,黑龙江 安达  151400 )摘 要 :在辽河油田杜 84 块油藏开展了水热裂解采油技术应用现场试验 . 在蒸汽吞吐条件下 (160 - 240 ℃ ) ,采用段塞式注入方式 ,加入催化剂及助剂体系 ,使超稠油就地发生水热裂解 . 经水热裂解采出的稠油品位得到明显改善 :原油的总碳数和芳香碳数明显减少 ,芳香环和环烷烃的环数也明显降低 ,周期初始稠油降粘率为 80 %以上 ,且在 30 d 内保持降粘率大于 50 %. 8 口试验井累计增油 5 933. 9 t ,平均单井增油 740 t. 试验结果表明 :应用水热裂解采油技术开采辽河超稠油 ,不仅在技术上可行 ,且具有明显的经济效益  词 :催化剂 ; 水热裂解 ; 超稠油 ; 现场试验 ; 辽河油田中图分类号 :4    文献标识码 :A     文章编号 :1000 - 1891(2002) 03 - 0099 - 030  引言超稠油在辽河油田中占很大比例 . 为了保持油田稳产 ,目前已经有一批超稠油区块 (如杜 84 块等 ) 相继投入开发 . 超稠油的粘度高、组成复杂 ,应用蒸汽吞吐等常规技术开采难度大、成本高 ,为此 ,笔者研究并开发了水热裂解开采稠油新技术 . 该技术的特点是 :在注蒸汽过程中 ,加入适当的催化剂 ,降低油水反应活化能 ,在常规注蒸汽的较低油层温度下 ,实现稠油井下发生一定程度的水热裂解 ,就地改变稠油组分的结构 (或降低相对分子质量 ) ,不可逆地降低其粘度 ,提高产出油品位 ,实现低成本、高效开采稠油 \[1 \]. 文中报道了应用水热裂解采油技术在辽河油田杜 84 块馆陶组 8 口井进行的现场试验 水热裂解采油技术原理在注蒸汽的条件下 ,稠油与水蒸气之间不仅存在物理作用 ,同时还发生化学反应 ,即发生水热裂解反应 . 在 160~ 240 ℃条件下 ,加入所研制的催化剂会使含硫及低硫的辽河稠油的水热裂解反应加剧 (或加速 ) ,抑制聚合、促进裂解 ,稠油中的有机硫化物 C — S 键发生断裂 ,从而使沥青质的含量降低、稠油的相对分子质量减小 ,导致稠油粘度的降低 . 水热裂解中生成的硫醇会进一步二次水解 ,释放出 . 另外产物中的烯醇会转变为醛 ,而醛可很容易地分解产生 水在催化剂的作用下会进行水煤气转换反应(. 这样便可在所处的温度下高效地产生氢气 ,使得加氢脱硫反应得以顺利进行 . 因此 ,在蒸汽吞吐时 ,由于水热裂解反应 ,稠油中的沥青质就得到部分的改质 ,表现为产出稠油的相对分子质量降低、粘度减小以及硫含量降低 \[2 \]一方面就地降低稠油中沥青质和胶质的含量 ,使地下稠油得到了改质 ;另一方面 ,产生的轻组分对重质组分有溶解和混相作用 ,产生的 气体对提高稠油收率有利 . 所以 ,稠油水热裂解开采技术在不改变常规蒸汽吞吐工艺的条件下 ,可达到既降粘又增产的效果 .·99·© 1995o., 现场试验2. 1  试验井选择结合室内的试验结果 ,确定试验井分级优选条件 ,见表 1. 采用模糊物元分析方法选择试验井 \[3 \]. 将备选的试验井排出优劣次序 ,从中优选最佳的试验井  热裂解采油现场试验井分级优选条件分级选 w (地层水 )P% (50 ℃ )s w (沥青质 )P% w (胶质 )P% φ P% 9μ 5~ 65 10 > 0. 8 > 0. 28 > 0. 6 > 400选 65~ 75 1 000~ 1 200 > 300 30~ 40 20~ 30 , > 40 > 5 > 0. 6 > 0. 24 > 0. 5 200~ 400可选 5~ 15 ,75~ 85 1 200~ 1 600 2~ 200 > 40 10~ 20 > 3 > 0. 4 > 0. 20 > 0. 4 100~ 200不选 85 > 1 600 50 % , w (硫 )约为 0. 3 % ,是典型的低硫超稠油 . 试验井的相关数据见表  试验井基本数据井号 层位 射孔井段 Pm 数 μ (50 ℃ )s 试验周期 药液注入方式 Δ W· 1杜 67 馆陶组 584. 0 - 640. 0 56. 0 1 660 3 预热混合 616. 8 184. 9 0. 413 0. 273曙 13241 馆陶组 618. 0 - 640. 0 22. 0 1 359 3 预热混合 361. 1 403. 2 0. 887 0. 305杜 8438170 馆陶组 645. 0 - 677. 0 29. 0 1 300 4 预热混合 1 437. 3 838. 0 1. 020 0. 572杜 8450146 馆陶组 650. 0 - 686. 0 29. 0 1 320 3 预热混合 1 041. 0 708. 4 0. 911 0. 577曙 10310143 馆陶组 778. 7 - 834. 8 30. 4 5 225 3 预热分段 1 161. 8 404. 0 1. 577 0. 557杜 8454140 馆陶组 652. 0 - 673. 7 21. 7 1 399 5 预热分段 641. 6 845. 3 0. 746 0. 773杜 8436162 馆陶组 650. 0 - 686. 0 15. 0 1 330 3 前置液 402. 0 968. 3 0. 864 1. 121曙 131 新 40 馆陶组 680. 0 - 702. 0 22. 0 1 485 5 前置液 272. 3 3 158. 2 0. 818 1. 938由表 2 可见 ,8 口试验井累计增油 5 933. 9 t (不考虑周期递减率 ) ,平均单井增油 740 t ,取得了明显的增产效果 ,有 6 口试验井的油汽质量比 0. 8 ;多数试验井的回采水率 1大于 0. 5 ,这有助于下周期的蒸汽吞吐开采 . 2 种注入方式都取得了良好的增产效果 ,单井增油都大于 400 t ,但是预热式的增油·001·大 庆 石 油 学 院 学 报              第 26 卷  2002 年© 1995o., 其原因在于预热地层 ,降低了近井原油的粘度 ,减小了催化剂溶液进入地层的阻力 ,可使催化剂溶液比较均匀地向油层扩散 ,从而更好地发挥其作用 . 而且 ,水热裂解采油技术对不同稠油粘度和吞吐周期的试验井 ,都有很好的降粘和增产效果  杜 67 井水热裂解试验的粘度变化对杜 67 井进行水热裂解试验 ,测定降粘率结果见图 1 ,从图可知 ,在水热裂解试验后试验井的稠油粘度发生了很大的变化 ,试验周期的初期稠油降粘率大于 80 % ,且在 30 d 内都保 持 较 高 的 降 粘 率 ( >50 %) ,在 40 d 后 , 粘度有回升 . 粘度回升的原因是由于注入的蒸汽升温和催化剂用量有限 ,只能使一定油层范围的原油发生水热裂解反应 7 井试验前后稠油的组成及结构变化见表 3 ,由表 3 可见 ,稠油中 6. 8 %降为试验后的 76. 8 % ;含 S 质量分数由 0. 3 %降为 0. 1 % ,在试验后 ,轻组分饱和烃和芳香烃有所增加 ,沥青质和胶质含量降低 ,经计算其中饱和烃质量分数增加了 25 % ,芳香烃增加了 29 % ,胶质降低了 16 % ,沥青质降低了 69 % ;试验处理后原油的总碳数和芳香碳数明显减少 ,芳香烃和环烷烃的环数也明显降低 ,这说明有气体和轻组分生成 . 可见稠油在经过水热裂解后的组成和结构发生了很大变化 ,稠油品位明显改善  杜 67 井试验前后稠油组成及结构变化 %元素组成 烃类组成 结构组成w (C) w (H) w (N) w (S) w (饱和烃 ) w (芳香烃 ) w (胶质 ) w (沥青质 ) A A 6. 8 10. 2 0. 8 0. 3 17. 4 19. 2 43. 9 19. 5 56. 5 24. 2 14. 6 8. 3 6. 3试验后 76. 8 12. 4 0. 7 0. 1 21. 8 24. 7 36. 8 6. 1 50. 2 20. 6 12. 9 7. 6 5. 3分析方法 柳本 3 型元素分仪 四组分法 结论(1)对于辽河油田杜 84 区块超稠油油藏 ,采用水热裂解采油技术可以明显降低稠油粘度、增加吞吐周期采油量和油汽质量比 ,技术上可行并有很可观的经济效益 . 水热裂解试验周期初期稠油降粘率大于80 % ,且在 30 d 内都保持较高的降粘率 ( > 50 %) . 8 口试验井累计增油 5 933. 9 t (不考虑周期递减率 ) ,平均单井增油 740 t ,多数试验井的油汽质量比大于 0. 8 ,回采水率大于 0. 5.(2)经过水热裂解试验后 ,稠油组成和结构发生了很大变化 ,品位得到明显改善 . 原油中的总碳数和芳香碳数明显减少 ,芳香烃和环烷烃的环数也明显降低 ,有气体和轻组分生成 .(3)采用前置液式和预热式注入施工工艺取得了良好的增产效果 ,但是预热式的增油效果要好于前置液式 . 而且 ,水热裂解采油技术对不同粘度和吞吐周期的试验井 ,都有很好的降粘和增产效果 \[1 \] 范洪富 ,刘永建 , 赵晓非 . 地下水热催化降粘开采稠油技术研究 \[J \] 2001 ,18(1) :13~ 16.\[2 \] 范洪富 ,刘永建 ,赵晓非 ,等 . 金属盐对辽河稠油水热裂解反应影响研究 \[J \] 2001 ,29(5) :430~ 433.\[3 \] 钟立国 . 现场试验井的模糊物元分析选择方法及其应用 \[D\] 2001.·101·第 3 期               刘永建等 :辽河油田超稠油水热裂解采油现场试验© 1995o., of of 26 (3) :89~ 91 1. 51400 , 2. 2 , , 63414 , 3. 37319 , of of , it is in of of of in up of on 26 (3) :92~ 94 1. 51400 , 2. 63712 , 3. 37319 , on by of is in it be in in in of of is of 000~ 4 500 m , 000 m on of 26 (3) :95~ 98 1. 51400 , 2. o. C , 24010 , of in 1. of at 2. in - S to of 3. is to 4. 2 of of 5. of of O2 of of by 26 (3) :99~ 101 51400 , ·221·               26   3   2002© 1995o., of in u 84 of 160 - 240 ℃ ) of in of by so of It 0 % , 0 % 0 by 933. 9 an 40 up :6. It in 26 (3) :102~ 103 J 1. 51400 , 2. 51400 , 3. 63200 , 4. 63543 , be a’ a’ is to of is to of is of of . 05 0. 3 %. . of of L - 126 (3) :104~ 106 1. 64712 , 2. 43723 , 3. o. 9 , 63853 , 4. o. 7 , 63928 , In to L - 1 be is 1 is by M) M) . [η \] of is 40 It is in is 5 % is %. of % % 21·               26   3   2002© 1995o.,
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