乐安超稠油油层热着火过程的研究

摘要

本课题针对胜利油田中的乐安超稠油油藏火烧驱油开采工艺中的热着火问题进行研究，为火烧油层工艺中点火设计提供参考依据。研究内容包括乐安超稠油的表观反应动力学参数的测定、油层的表观热物理参数的测定、热着火过程的数值模拟。 针对火烧驱油工艺的特点，分析了点火过中的传热传质过程，并给出了描述油层点火过程的微分方程组模型。 采用热重分析的方法，测定了高压下乐安超稠油的表观反应动力学参数，在所涉及的压力范围内，其表观动力学参数E/R=3．001×103K。 采用准稳态平板法测定了用超稠油、水及石英砂配置的模拟试样的热导率，结果表明，在干燥至含水饱和度在20％的情况下，热导率的变化范围在0．23～0．809 W/（m·K）之间，与其它油层的数据相近。 以点火过程的简化数学模型为基础，采用数值模拟方法，研究了含水饱和度、加热条件和压力对着火过程的影响。模拟结果显示，在相同的点火功率下，含水饱和度对油层点火时间有显著的影响；对于相同的油层条件，提高点火热强度能提高井筒附近的油层温升速率，显著缩短油层的着火时间；增大注入井内空气的压强，即使油层内的单位体积所含有的氧量增加，能明显缩短油层点火所需要的时间。在本课题的研究范围内，着火时间在11～41天。 本课题的研究结果表明，由于含水饱和度越高，单位体积的热容量就越大，提高油层温度所需要的热量也就越高，对于含水饱和度超过10％的油层（例如经过注汽开采的油层）点火是比较困难的，因此不宜再采用火烧驱油工艺。

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第一章 概述

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外发展现状及存在问题

1.3 研究内容和技术路线

1.3.1 乐安超稠油的热着火条件

1.3.2 压力对原油热着火过程的影响

1.3.3 含水饱和度对油层热着火过程的影响

第二章 热着火过程的理论基础

2.1 概述

2.2 热着火过程的反应动力学基础

2.3 热着火过程的传热和传质理论基础

2.3.1 传热理论

2.3.2 渗流传质理论

2.4 热着火过程的简化数学模型

第三章 热着火过程稠油热动力学特性的实验研究

3.1 概述

3.2 测定反应动力学参数的实验方法和实验装置

3.3 实验结果

3.4 数据处理方法

3.5 反应动力学参数的计算结果

第四章 稠油油层热物理特性的实验研究

4.1 概述

4.2 实验装置和实验方法

4.3 实验结果

4.4 小结

第五章 热着火过程的数值模拟研究

5.1 概述

5.2 数学模型和边界条件

5.2.1 理论模型

5.2.2 定解条件

5.2.3 计算方法

5.2.4 着火判据

5.3 含水饱和度对热着火过程的影响

5.4 加热条件对热着火过程的影响

5.5 压力对热着火过程的影响

5.6 小结

第六章 结论

致 谢

参考文献

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