油層砂石孔隙內(nèi)原油燃燒的模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、火燒油層是一種具有明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)和潛力的熱力采油方法，具有油藏適應(yīng)范圍廣、采收率高等優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)由于石油能源的逐漸枯竭，火燒油層越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，但是由于其在地下進(jìn)行，在監(jiān)控和操作方面有很大難度，而且原油在地下油層內(nèi)的燃燒過(guò)程非常復(fù)雜、燃燒機(jī)理尚未清楚，因此對(duì)火燒油層的研究是十分必要的。
　　本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，探索地下油層內(nèi)原油點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒的機(jī)理。針對(duì)地下油層砂石孔隙型多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了多孔

2、介質(zhì)內(nèi)原油燃燒的一維與二維傳熱模型;在原油的基本特性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)搭建多孔介質(zhì)原油燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)，研究原油在砂石孔隙多孔介質(zhì)內(nèi)的燃燒特性，旨在了解地下油層的燃燒機(jī)理。
　　根據(jù)地下砂石油層的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與火燒油層燃燒的傳熱機(jī)理，將火燒油層燃燒過(guò)程簡(jiǎn)化為原油在惰性多孔介質(zhì)內(nèi)燃燒的過(guò)程，建立了含移動(dòng)內(nèi)熱源的傳熱模型，利用Matlab軟件對(duì)微分方程進(jìn)行求解，得到了砂石型多孔介質(zhì)中原油燃燒的溫度分布規(guī)律，分析了注氣速度、原油的飽和度、孔隙率

3、及預(yù)熱溫度等參數(shù)對(duì)火燒油層溫度分布的影響，結(jié)果表明:在著火之后，隨燃燒進(jìn)行，燃燒區(qū)域呈擴(kuò)大趨勢(shì)且高溫區(qū)不斷向前移動(dòng)，出現(xiàn)明顯的特征溫度分區(qū)，燃燒最高溫度保持相對(duì)穩(wěn)定，燃燒波傳播速度在0.1m/h量級(jí)，燃燒波傳播速度與注氣速度接近正比關(guān)系，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合，證明了模型的有效性;以模擬結(jié)果為指導(dǎo)，確定了能夠保證原油順利點(diǎn)火并穩(wěn)定燃燒的注氣速度、孔隙率和飽和度等參數(shù)，為實(shí)驗(yàn)工作奠定基礎(chǔ)。
　　針對(duì)燃燒實(shí)驗(yàn)所用原油，進(jìn)行了與燃燒

4、密切相關(guān)的物性參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)包括原油粘度測(cè)量實(shí)驗(yàn)、原油熱重實(shí)驗(yàn)及原油蒸餾實(shí)驗(yàn)。分析了原油粘度隨溫度變化的規(guī)律，并分別采用Coasts-Redfern法、Segal法、普適積分法等多種方法對(duì)熱重曲線及微商熱重曲線進(jìn)行了分析，得到了原油燃燒不同階段的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:Coasts-Redfer法在低溫段無(wú)法求得合理的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，且在高溫段的活化能及指前因子偏低，Segal法求得的活化能偏高，通過(guò)熱重實(shí)驗(yàn)計(jì)算的原油氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)可