溶剂萃取采油技术原理及其在大庆薄层稠油油藏中的应用研究
本论文针对大庆江37区块薄层稠油油藏地质特征和原油性质,系统地研究了溶剂萃取(VAPEX)技术原理、相关理论模型及其应用方法.并运用数值模拟方法对VAPEX技术开采稠油效果进行预测,采用填砂物理模型对溶剂萃取实验结果进行了评价.分析表明,控制VAPEX技术效果的主要因素是溶剂脱沥青并与原油混合、原油粘度降低和稀释原油在重力作用下的向下泄流.依据费克定律,建立了VAPEX工艺过程数学模型,本文建立的理论模型可以用来分析VAPEX工艺过程中溶剂腔变化规律,定量计算VAPEX工艺产油速率等,为完善VAPEX工艺设计、优化技术参数提供了新理论和新方法.用室内实验数据对本文理论进行了验证,验证结果表明理论正确,计算值与实际值吻合良好.证明本文理论可以用于分析VAPEX工艺过程的有关问题.本文根据VAPEX工艺与SAGD工艺的相似性,在分析问题时开发出了一种类比的分析方法,使解题思路更清晰、理论模型的物理意义更确切,理论表达式更简洁.经实验验证表明,这种类比的分析方法可行有效.参照普通化工过程理论,分析了溶剂脱沥青的过程,阐述了应用丙烷作溶剂脱沥青的机理和影响因素.得出在50~90℃条件下可以用丙烷做溶剂脱除稠油中的沥青.实验结果表明:江37区块的稠油对温度非常敏感,随着温度升高,稠油粘度显著降低,江37区块的稠油在低温40℃条件下,表现为非牛顿型的Bingham塑性流体;其比热容随着温度的升高而增大;在20℃~300℃范围内,稠油的比热容值在1.684~4.4939J/(g·℃)的范围内变化,变化范围较大;稠油的导热系数随着温度的升高而降低,并且在数值上较为接近;在20℃~300℃范围内,导热系数在0.1196~0.165w/(m·℃)的范围内变化,变化范围很小.确定了适用于大庆薄层稠油VAPEX技术开采的溶剂为丙烷.数值模拟研究结果表明,井网类型优化结果为采用一口水平井注四口直井采的井网形式最佳;注采参数优化结果为注入速度在6000m3/d~8000m3/d,生产井的产液速度为10m3/d时,生产时间为6年,采收率可达到68.88%.室内实验以及数值模拟研究结果表明,VAPEX技术对于大庆薄层稠油油藏具有一定的适用性,可以降低开采成本,提高原油的采收率.采油物理模拟实验结果表明,注入PV数相同的情况下,温度越高,注丙烷气驱提高采收率的效果越好,当实验温度选定28℃时,气驱转水驱后提高原油采收率为64.05%,当实验温度为50℃时,气驱转水驱后提高原油采收率可达74.69%,温度对驱油效果影响较明显.随着丙烷注入量的增加,原油采收率也相应的增加.当丙烷注入量为0.3PV时,气驱转注水驱后提高原油采收率为37.22%.当萃取剂丙烷注入量为0.7PV时,气驱转注水驱后提高原油采收率可达66.53%,考虑成本等因素,萃取剂注入量为0.3-0.5PV;不同注入压力条件下丙烷气驱采收率随着注入压力越高驱油效果越好;注入方式方面选择先吞吐后气驱再后续水驱要好于先气驱后吞吐再后续水驱的注入方式;含水率越低,注入丙烷后,采收率越高.丙烷萃取原油表征结果表明,经过丙烷萃取前后原油组成发生了一系列变化,原油轻组分含量升高,重质组份降低,原油侧链的脂肪基团变得丰富.VAPEX对于开采薄层稠油来说比较经济,而且萃取的溶剂可以循环使用,并且VAPEX可以提高采出稠油的品质,因此,建议大庆得薄层稠油可采用溶剂萃取技术.本论文的研究为提高大庆外围油田稠油开发效果,寻求更全面、更有效的油井增产措施提供指导性的建议,本论文的研究结果对类似的将投入开发的油田开发方案制订及生产预测也有参考价值.
- 作者：
- 张博
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 油气田开发工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 刘永建
- 中图分类号：
- TE345
- 关键词：
- 溶剂萃取采油技术；理论模型；薄层稠油；物理模拟；数值模拟
- VAPEX； theoretical model； thin heavy oil reservoir； physical simulation； numerical simulation