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轻质原油低温化反应速率的测定方法

阅读:300发布:2020-05-11

专利汇可以提供轻质原油低温化反应速率的测定方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种油田提高采收率室内实验研究中轻质 原油 低温 氧 化反应速率的测定方法,该方法以配样器为反应容器,通过不同反应阶段原油单次脱气实验获得的气油比计算溶解气的量,通过气顶气和溶解气的组成变化情况,根据 质量 守恒定律计算各不同反应阶段的气顶气量、参与氧化反应的原油量和氧气消耗量,并以此为 基础 计算不同反应阶段原油低温氧化反应的平均反应速率,本发明可以准确测量原油在不同反应阶段的平均氧化反应速率值,为原油氧化反应动 力 学参数的计算和不同原油间反应活性的对比提供基础数据。,下面是轻质原油低温化反应速率的测定方法专利的具体信息内容。

1.轻质原油低温化反应速率的测定方法,其特征在于所述的测定方法按照如下步骤进行:
(1)将现场取回的死油样品转入脱仪中脱水,脱水合格后备用;
(2)将空气压缩至配样器中,恒温至Tair,恒压至地层压Pf4小时以上,待用;
(3)将脱水合格的死油样品转入作为反应容器的配样器中,记录转入的原油质量Woil,恒温至反应温度,恒压至地层压力Pf4小时以上;采用双法将准备好的压缩空气转入该配样器中与已转入的死油样品混合,记录转入的压缩空气体积Vair;
(4)将转入原油和空气的配样器恒温恒压至反应温度和压力,搅拌并记录时间t0;
(5)取样前,吹扫取样系统至系统中无残留的空气,记录累计反应时间tm;从配样器中取出体积为Vcm的气顶气,利用气相色谱仪分析气顶气组成;从配样器中取出适量的原油进行单次脱气实验,记录脱气原油的质量Wm和溶解气的体积Vsm,采用气相色谱仪分析溶解气的组成;记录每次取样时的大气温度Tm和压力Pm;
(6)重复步骤5至反应结束;
(7)假设脱气原油反应过程中质量保持不变,根据质量守恒定律计算各不同反应阶段的气顶气量、参与氧化反应的原油量和氧气消耗量,以此为基础计算出不同反应阶段原油低温氧化反应的平均反应速率。
2.根据权利要求1所述的轻质原油低温氧化反应速率的测定方法,其特征在于采用氦气对取样系统中的空气进行吹扫置换。
3.根据权利要求1或2所述的轻质原油低温氧化反应速率的测定方法,其特征在于数据处理过程中,溶解气的量按下式计算:
式中:
nstm 第m次取样前总的溶解气的量,mol;
Woil 转入反应配样器中的死油质量,g;
nsm 第m次取样时取出的溶解气的量,mol;
Wm 第m次取样时排出的脱气原油质量,g。
4.根据权利要求1或2所述的轻质原油低温氧化反应速率的测定方法,其特征在于数据处理过程中,气顶气的量按下式计算:
式中:
nctm 第m次取样前总的气顶气量,mol;
nair 转入反应配样器中的空气的量,mol;
ncm 第m次取样时取出的气顶气的量,mol;
Ysmj 第m次取样溶解气中j组分的摩尔含量,%;
Ycmj 第m次取样气顶气中j组分的摩尔含量,%。

说明书全文

轻质原油低温化反应速率的测定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轻质原油低温氧化反应速率的测定方法,属油田提高采收率室内实验研究技术领域。

背景技术

[0002] 在实施轻质油藏高压注空气和注空气泡沫提高采收率项目前,需要进行地层流体实验室研究及数据评价,用以帮助确定、优化操作条件。其中,原油低温氧化反应速率的测定是计算原油氧化反应动学参数的基础,它的大小不仅关系到空气到达生产井之前能否将氧气充分消耗,氧气浓度降低到临界氧浓度之下,确保生产安全,而且也关系到燃烧前缘自发形成的难易程度,对采收率的提高有重要影响。目前,国内外有文献报道采用压力降法测定原油的低温氧化反应速率,如文章“注空气泡沫低温氧化工艺提高采收率试验”(中国石油大学学报,2009年第4期:94-98)所述,通常在测试时间范围内,空气在地层中的溶解引起的压力降低远远大于由于氧气消耗引起的压力降低,而该方法没有考虑到空气在地层原油中的溶解造成的压力降低以及反应过程中由于气相组分组成改变引起的压力变化,导致该方法测定的反应速率值与实际值偏差过大;同时,由于空气在不同原油中的溶解程度差异,使该方法测定的不同原油氧化反应速率之间缺少可比性。也有文献报道通过监测岩芯流动实验出口产出气组分组成的变化计算低温氧化反应速率,如文章“曹台高凝油注空气低温氧化物模研究”(钻采工艺,2008年第11期:113-115)所述,该方法没有考虑空气在原油中的溶解、岩芯中气相饱和度的变化以及氧气与氮气溶解度的差异对产出气组分组成的影响,测量结果与实际值有较大偏差。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对上述技术存在的氧化反应速率测量结果与实际值有较大偏差的缺陷,提供一种可以准确测定轻质原油低温氧化反应速率的测定方法。
[0004] 本发明所提供的轻质原油低温氧化反应速率的测定方法,按照如下步骤进行:
[0005] (1)将现场取回的死油样品转入脱仪中脱水,脱水合格后备用;
[0006] (2)将空气压缩至配样器中,恒温至Tair,恒压至地层压力Pf4小时以上,待用;
[0007] (3)将脱水合格的死油样品转入作为反应容器的配样器中,记录转入的原油质量Woil,恒温至反应温度,恒压至地层压力Pf4小时以上;采用双法将准备好的压缩空气转入该配样器中与已转入的死油样品混合,记录转入的压缩空气体积Vair;
[0008] (4)将转入原油和空气的配样器恒温恒压至反应温度和压力,搅拌并记录时间t0;
[0009] (5)取样前,用氦气吹扫取样系统至系统中无残留的空气,记录累计反应时间tm;从配样器中取出体积为Vcm的气顶气,利用气相色谱仪分析气顶气组成;从配样器中取出适量的原油进行单次脱气实验,记录脱气原油的质量Wm和溶解气的体积Vsm,采用气相色谱仪分析溶解气的组成;记录每次取样时的大气温度Tm和大气压力Pm;
[0010] (6)重复步骤5至反应结束;
[0011] (7)假设脱气原油反应过程中质量保持不变,按以下方法进行计算获取原油的低温氧化反应速率值:
[0012] (1)
[0013] 式中:
[0014] nair 转入反应配样器中的空气的量,mol;
[0015] Tair 压缩空气温度,K;
[0016] Pf 地层压力,MPa;
[0017] Z 温度T air,压力Pf时空气的偏差因子;
[0018] R 摩尔气体常数,8.31451MPa·mL/(mol·K);
[0019] Vair 转入反应配样器中的空气体积,mL。
[0020] (2)
[0021] 式中:
[0022] ncm 第m次取样时取出的气顶气的量,mol;
[0023] Vcm 第m次取样时取出的气顶气体积,mL;
[0024] Tm 第m次取样时的大气温度,K;
[0025] Pm 第m次取样时的大气压力,MPa。
[0026] (3)
[0027] 式中:
[0028] nsm 第m次取样时取出的溶解气的量,mol;
[0029] Vsm 第m次取样时取出的溶解气体积,mL。
[0030] (4)
[0031] 式中:
[0032] nstm 第m次取样前总的溶解气的量,mol;
[0033] Woil 转入反应配样器中的脱气原油质量,g;
[0034] Wm 第m次取样时排出的脱气原油质量,g。
[0035] (5)
[0036] [0008] 式中:
[0037] nctm 第m次取样前总的气顶气量,mol;
[0038] Ysmj 第m次取样溶解气中j组分的摩尔含量,%;
[0039] Ycmj 第m次取样气顶气中j组分的摩尔含量,%。
[0040](6)
[0041] 式中:
[0042] 第m-1次取样至第m次取样间的原油耗氧量,mol。
[0043] (7)
[0044] [0010] 式中:
[0045] νm 第m-1次取样至第m次取样间的原油平均耗氧速率,mol/(h·g);
[0046] tm 至第m次取样时的累计反应时间,h。
[0047] 本发明的有益效果是将配样器作为反应容器,通过不同反应阶段原油单次脱气实验获得的气油比计算原油中溶解气的量,通过测量在配样器中发生低温氧化反应的空气和原油体系在不同反应阶段气顶气和溶解气的组分组成变化情况,根据质量守恒定律计算各不同反应阶段的气顶气量、参与氧化反应的原油量和氧气消耗量,以此为基础准确计算出不同反应阶段原油低温氧化反应的平均反应速率,为原油氧化反应动力学参数的计算和不同原油间反应活性的对比提供基础数据。具体实施例
[0048] 下面通过实施例对本发明作进一步说明,但不是对本发明测定方法的限制。
[0049] 实施例一:某原油在温度363.15K,压力23.5MPa下低温氧化反应速率的测定。
[0050] 1、将现场取回的死油样品脱水合格后,备用。
[0051] 2、将空气压缩至配样器中,恒温在343.15K,恒压至23.5MPa4小时以上,待用。
[0052] 3、将291.23g脱水后的死油转入作为反应容器的配样器中,恒温至363.15K,恒压至23.5MPa4小时以上;采用双泵法将150.95mL的压缩空气(343.15K,23.5MPa)转入该配样器中与原油混合。
[0053] 4、将转入原油和空气的配样器恒温在363.15K,恒压在23.5MPa,搅拌并记录时间。
[0054] 5、累计反应48、96、144、192、240h后,分别取出少量气顶气,记录排出的气顶气体积,利用气相色谱仪分析气顶气组成,排出少量原油进行单次脱气实验,记录脱气原油的质量和溶解气的体积,采用气相色谱仪分析溶解气的组成,每次取样前首先用氦气吹扫取样系统5min以上,保证系统中无残余的空气,记录反应时间,大气温度和压力。各次取样时的数据如表1所示:
[0055] 表1 各次取样时的主要数据
[0056]
[0057] 6、数据整理:通过上述的数据处理方法,获得各阶段的平均氧化反应速率如表2所示:
[0058] 表2 原油各阶段的平均氧化反应速率
[0059]
[0060] 实施例二:某原油在温度383.15K,压力23.5MPa下低温氧化反应速率的测定。
[0061] 1、将现场取回的死油样品脱水合格后,备用。
[0062] 2、将空气压缩至配样器中,恒温在343.15K,恒压至23.5MPa4小时以上,待用。
[0063] 3、将脱水合格的死油样品转入作为反应容器的配样器中,转入的原油质量为307.64g,恒温至383.15K,恒压至23.5MPa4小时以上。采用双泵法将162.17mL的压缩空气(343.15K,23.5MPa)转入该配样器中与原油混合。
[0064] 4、将转入原油和空气的配样器恒温至383.15K,恒压至23.5MPa,搅拌并记录时间。
[0065] 5、累计反应24、48、72h后,分别取出少量气顶气,记录排出的气顶气体积,利用气相色谱仪分析气顶气组成,排出少量原油进行单次脱气实验,记录脱气原油的质量和溶解气的体积,采用气相色谱仪分析溶解气的组成,每次取样前首先用氦气吹扫取样系统5min以上,保证系统中无残余的空气,记录反应时间,大气温度和压力。各次取样时的数据如表3所示:
[0066] 表3 各次取样时的主要数据表
[0067]
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