油層砂石孔隙內原油燃燒的模擬與實驗研究.pdf

1、火燒油層是一種具有明顯技術優(yōu)勢和潛力的熱力采油方法，具有油藏適應范圍廣、采收率高等優(yōu)勢。近年來由于石油能源的逐漸枯竭，火燒油層越來越受到國內外學者的重視，但是由于其在地下進行，在監(jiān)控和操作方面有很大難度，而且原油在地下油層內的燃燒過程非常復雜、燃燒機理尚未清楚，因此對火燒油層的研究是十分必要的。
　　本文采用數(shù)值模擬和實驗研究相結合的方法，探索地下油層內原油點燃和穩(wěn)定燃燒的機理。針對地下油層砂石孔隙型多孔介質的結構特點，建立了多孔

2、介質內原油燃燒的一維與二維傳熱模型;在原油的基本特性實驗基礎上，通過搭建多孔介質原油燃燒實驗臺，研究原油在砂石孔隙多孔介質內的燃燒特性，旨在了解地下油層的燃燒機理。
　　根據(jù)地下砂石油層的孔隙結構特點與火燒油層燃燒的傳熱機理，將火燒油層燃燒過程簡化為原油在惰性多孔介質內燃燒的過程，建立了含移動內熱源的傳熱模型，利用Matlab軟件對微分方程進行求解，得到了砂石型多孔介質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、及預熱溫度等參數(shù)對火燒油層溫度分布的影響，結果表明:在著火之后，隨燃燒進行，燃燒區(qū)域呈擴大趨勢且高溫區(qū)不斷向前移動，出現(xiàn)明顯的特征溫度分區(qū)，燃燒最高溫度保持相對穩(wěn)定，燃燒波傳播速度在0.1m/h量級，燃燒波傳播速度與注氣速度接近正比關系，模擬結果與實驗結果較為吻合，證明了模型的有效性;以模擬結果為指導，確定了能夠保證原油順利點火并穩(wěn)定燃燒的注氣速度、孔隙率和飽和度等參數(shù)，為實驗工作奠定基礎。
　　針對燃燒實驗所用原油，進行了與燃燒

4、密切相關的物性參數(shù)測量實驗。實驗包括原油粘度測量實驗、原油熱重實驗及原油蒸餾實驗。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熱重曲線及微商熱重曲線進行了分析，得到了原油燃燒不同階段的動力學參數(shù)。結果表明:Coasts-Redfer法在低溫段無法求得合理的動力學參數(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，通過熱重實驗計算的原油氧化反應動力學參數(shù)可