CN108520104B - 改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法 - Google Patents

改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法 Download PDF

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CN108520104B CN201810216952.5A CN201810216952A CN108520104B CN 108520104 B CN108520104 B CN 108520104B CN 201810216952 A CN201810216952 A CN 201810216952A CN 108520104 B CN108520104 B CN 108520104B
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Abstract

本发明属于采油技术领域，具体涉及一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法：1、制备实验用岩芯物理模型；2、利用数值模拟软件模拟物理实验参数，确定蒸汽‑空气的理论值比例或比例范围；3、进行蒸汽‑空气多介质蒸汽驱物理模拟实验；4、根据分组实验的实验结果绘制采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图；5、通过各组实验的曲线图分析评价改善蒸汽驱驱油效果的主要参数变化。确定最优化的蒸汽‑空气质量比来提高多介质复合驱的采收率以及空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量安全范围。用于稠油蒸汽驱后期改善驱油效果，指导实际生产，提高施工的安全性。

Description

改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法
技术领域
本发明属于采油技术领域，具体涉及一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法。
背景技术
我国适宜蒸汽驱开发的储量约为 4.5 亿吨，在新疆、辽河应用蒸汽驱技术开发的稠油油藏都已进入后期，产量递减快，经济效益变差，维持产量稳定面临着严峻挑战，亟待解决纵向和平面液流转向问题，例如辽河油田齐 40 块蒸汽驱实验区块的生产情况就是如此。为此，提出在蒸汽中掺加空气，使驱替介质由单一的蒸汽转变成非凝析气体加蒸汽组成的多介质，以此改善蒸汽驱波及体积、驱油效率及热效率，进而提高蒸汽驱后期效益和采收率。所以，研究中深层稠油改善蒸汽驱效果的掺加空气蒸汽驱技术实验的研究和设计尤为重要，无疑是具有重要的理论意义和明显的实用价值的。
化学剂辅助蒸汽驱提高采收率效果好，但采油生产成本增加造成的问题大；掺加空气辅助蒸汽驱虽然不如化学剂辅助效果好，但是采油成本问题相对而言不严重，只要再解决蒸汽和空气多介质混合比例优化问题和施工工艺优化问题，应用空气与蒸汽掺和形成多介质蒸汽驱完全可以低成本改善目前的蒸汽驱技术，不断实现辽河油田稠油低成本有效开发。因此，本文研究内容确定以辽河油田齐 40 块蒸汽驱试验区为研究应用背景区块，进行掺加空气辅助蒸汽驱为特征的多介质复合驱油机理实验研究与汽/气最佳比例确定，通过室内实验，研究对现场生产设计和施工有实用价值的技术。
蒸汽中掺加空气形成的多介质蒸汽驱目前存在的问题除了与氮气情况类似之外，因为空气中含氧气，所以还额外存在一个施工安全性问题需要研究。因此，深入研究用于稠油蒸汽驱后期改善驱油效果的掺空气复合驱实验方法和安全实用的空气/蒸汽注入量确定方法是十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，用于稠油蒸汽驱后期改善驱油效果，通过掺空气驱油实验确定改善蒸汽驱驱油效果的参数，指导实际生产；确定最优的蒸汽-空气质量比来提高多介质复合驱的采收率，以及确定氧气含量处于安全范围数值内的驱油参数，提高采油作业施工的安全性。
本发明采用的技术方案为：一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，包括以下步骤：
步骤一、制备蒸汽-空气多介质蒸汽驱实验的岩芯物理模型；其直径为φ3.8cm，长度为1m，平均空隙度为0.40，平均渗透率为3300×10-3μm2，平均含油饱和度为0.62和0.49两种；岩芯物理模型主体材质为不锈钢，其中φ3.8 模型堵头材料采用哈氏合金；
步骤二、利用数值模拟软件模拟物理实验参数，模拟出蒸汽-空气的不同注入比例对复合驱驱油效果的影响，通过理论分析确定蒸汽-空气的理论值比例或比例范围；
步骤三、进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟实验
a、将制得的蒸汽—空气多介质驱替实验的岩芯物理模型安装于蒸汽—空气多介质驱替实验系统的岩芯夹持器上；
b、岩芯物理模型饱和地层油和水，分组进行驱替原油实验；
（1）、在平均含油饱和度为0.62的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟分组实验：
实验1：单纯蒸汽驱替基础实验；
实验2：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验；
实验3：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验；
实验4：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验；
实验5：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验；
实验6：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验；
实验7：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
（2）、在平均含油饱和度为0.49的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟分组实验：
实验8：单纯蒸汽驱替基础实验；
实验9：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验；
实验10：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验；
实验11：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验；
实验12：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验；
实验13：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验；
实验14：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验15：在注入蒸汽温度为160℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为88:12的驱替实验；
实验16：在注入蒸汽温度为190℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验17：在注入蒸汽温度为220℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验18：在注入蒸汽温度为260℃，注入蒸汽-空气停留时间为24h的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
步骤四、根据实验1-实验18的实验结果绘制采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图；
步骤五、通过实验1-实验18的采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图分析评价改善蒸汽驱驱油效果的主要参数变化，确定改善蒸汽驱驱油效果主要参数；
进一步地，所述步骤三中实验1-实验14的实验条件为：岩芯物理模型的驱替实验环境温度为50℃；水的注入速度为2ml/min；注入蒸汽温度为250℃；生产压差为1MPa。
进一步地，所述步骤三中实验15-实验18的实验条件为：岩芯物理模型的驱替实验环境温度为50℃；水的注入速度为2ml/min；生产压差为1MPa。
进一步地，所述步骤三中实验1-实验18的的蒸汽注入速度为2ml/min；实验2的空气注入速度为 34.91ml/min；实验3的空气注入速度为 71.28ml/min；实验4的空气注入速度为 109.19ml/min；实验5的空气注入速度为148.76ml/min；实验6的空气注入速度为190.08ml/min；实验7的空气注入速度为 233.28ml/min；实验9的空气注入速度为34.91ml/min；实验10的空气注入速度为 71.28ml/min；实验11的空气注入速度为109.19ml/min；实验12的空气注入速度为148.76ml/min；实验13的空气注入速度为190.08ml/min；实验14的空气注入速度为 233.28ml/min；实验15的空气注入速度为34.91ml/min；实验16的空气注入速度为34.91ml/min；实验17的空气注入速度为34.91ml/min；实验18的空气注入速度为34.91ml/min。
进一步地，根据步骤五中含油饱和度为0.62时的采收率统计图，进行蒸汽-空气多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果的对比，确定采收率最高时蒸汽-空气的质量比；即确定在含油饱和度0.62条件下，蒸汽/空气质量比94:6（即空气/蒸汽的比值≈ 60STDm3/m3CWE)多介质复合驱的采收率最高。当油藏含油饱和度高时，选取空气/蒸汽比值的上限（即60 STDm3/m3CWE）。
进一步地，根据步骤五中含油饱和度为0.49时的采收率统计图进行蒸汽-空气多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果的对比，确定采收率最高时蒸汽-空气的质量比。即确定在平均含油饱和度0.49条件下，蒸汽/空气质量比98:2（即空气/蒸汽的比值≈20STDm3/m3CWE)多介质复合驱的采收率最高；含油饱和度低于0.5可取此值。
进一步地，根据实验15-18的数据统计图，确定蒸汽-空气质量比88:12、蒸汽温度260℃时，空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量安全范围。即确定蒸汽-空气质量比88:12 、蒸汽温度260 ℃复合驱能发生了LTO，并且空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量在安全范围内（低于5%），即在260摄氏度、蒸汽-空气的质量比为 88:12条件下空气与原油接触24小时便可保证采油作业安全。
本发明的有益效果：提供了一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，用于稠油蒸汽驱后期改善驱油效果，一方面，通过掺空气驱油实验确定改善蒸汽驱驱油效果的现场施工参数，特别是确定最优化的蒸汽-空气质量比，以便依此提高多介质复合驱的采收率。即通过实验确定空气-蒸汽多介质复合驱中的空气/蒸汽配合比值可用范围为20-60STDm3/m3CWE，当油藏含油饱和度高时，选取空气/蒸汽比值的上限（即60 STDm3/m3CWE），含油饱和度低于0.5则取比值的下限。另一方，蒸汽-空气质量比88:12 、蒸汽温度260 ℃复合驱地下能发生了低温氧化反应（即LTO），并且空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量在安全范围内（即重量浓度低于5%），即在260摄氏度下、蒸汽-空气的混合质量比为 88:12条件下空气与原油接触时间超过24小时就能保证采油作业安全
附图说明：
图1是实施例中蒸汽—空气多介质驱替实验系统框图：
图2是实验1的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图3是实验2的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图4是实验3的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图5是实验4的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图6是实验5的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图7是实验6的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图8是实验7的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图9是实验8的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图10是实验9的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图11是实验9的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图12是实验10的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图13是实验10的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图14是实验11的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图15是实验11的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图16是实验12的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图17是实验12的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图18是实验13的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图19是实验13的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图20是实验14的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图21是实验14的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图22是实验15的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图23是实验15的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图24是实验16的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图25是实验16的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图26是实验17的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图27是实验17的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图28是实验18的采收率和含水率随注入孔隙体积变换的曲线图；
图29是实验18的含氧量随注入孔隙体积变换的曲线图；
图30是蒸汽-空气多介质蒸汽驱实验后岩芯物理模型入口的SEM照片；
图31是蒸汽-空气多介质蒸汽驱实验后岩芯物理模型中心的SEM照片；
图32是蒸汽-空气多介质蒸汽驱实验后岩芯物理模型出口的SEM照片；
图33是实施例一的油样蒸汽-空气驱前后IR谱图；
图34是实施例一中含油饱和度为0.62时的采收率统计图；
图35是实施例一中含油饱和度为0.49时的采收率统计图。
具体实施方式：
实施例一
蒸汽-空气多介质蒸汽驱模拟实验：
1、空气是物理性质分析
氧气与烃类之间的反应是蒸汽-空气复合驱的关键因素。它们之间可能发生两种反应。第一种是“键裂解”反应。即氧气燃烧裂解烃分子，这是主要产生二氧化碳和水的反应。在很多轻油油藏中，键裂解反应发生在 150℃～300℃范围内，而在重油油藏中，当温度低于 450℃时，则以“加氧”反应为主。第二种是“加氧”反应。在这种情况中，氧原子以化学方式通过化学键加入到液态烃的分子结构中，产生各种氧化物，如氢过氧化物、醛，酮和酸等。这些化合物之间倾向于进一步反应并且相互聚合，形成重的石油馏分。因为氧气从气相向液相转移，并没有生成二氧化碳，所以出现加氧反应的地方孔隙压力会降低到流动的气体压力以下，加速了油相的圈闭。当加氧反应占优势时，驱油无效并且流动的气流出现了大量的收缩。对于轻油油藏来说，当温度低于150℃时加氧反应占优势，对于重油油藏来说，当温度低于450℃时加氧反应是占主导地位的反应方式。
2、蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟实验
（1）、实验设备
如图1所示，使用蒸汽—空气多介质驱替实验系统进行模拟实验，该实验系统主要包括高压空气瓶、气体缓冲装置、气罐、油罐、平流泵、回压泵、传感器、蒸汽发生装置及岩芯夹持装置。
（2）、实验条件
实验用原油为辽河油田齐 40 块脱水原油，实验用水是根据40区块地层水分析资料，配制的模拟地层水；岩芯物理模型的驱替实验环境温度为50℃；水的注入速度为2ml/min；注入蒸汽温度为250℃；生产压差为1MPa。利用CMG 等成熟的数值模拟软件和方法模拟有关物理实验参数，具体研究了蒸汽-空气不同注入比例对复合驱开发效果的影响，模型的网格划分为 30×1×1，长度为 60cm，宽和高为 2.2cm。蒸汽-空气多介质复合驱的不同汽/气注入比例优化得出随着空气的注入比例不断增加，采收率会不断增加，但是增加的幅度逐渐变小。理论值是空气-蒸汽比例为 69.16（Nm 3 /d）/（t 当量水/d）是一个合适的注入比例。
（3）实验步骤
步骤一：制备岩芯物理模型；其直径为φ3.8cm，长度为1m，平均空隙度为0.40，平均渗透率为3300×10-3μm2，平均含油饱和度为0.62和0.49两种；岩芯物理模型主体材质为不锈钢，其中φ3.8 模型堵头材料采用哈氏合金；密封套材料为铅套和氟橡胶套两种；
步骤二、将步骤一中制得的岩芯物理模型安装于蒸汽—空气多介质驱替实验系统的岩芯夹持器上，连接蒸汽—空气多介质驱替实验系统的各个实验装置，并调试；
步骤三、岩芯物理模型饱和地层油和水，根据单纯蒸汽以及不同的蒸汽-空气比例共进行14组驱替原油实验，分别为：
（1）、在平均含油饱和度为0.62的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟实验；
实验1：单纯蒸汽驱替基础实验，其蒸汽注入速度为2ml/min；
实验2：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 34.91ml/min；
实验3：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 71.28ml/min；
实验4：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 109.19ml/min；
实验5：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为148.76ml/min；
实验6：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 190.08ml/min；
实验7：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 233.28ml/min；
（2）、在平均含油饱和度为0.49的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟实验；
实验8：单纯蒸汽驱替基础实验，其蒸汽注入速度为2ml/min；
实验9：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 34.91ml/min；
实验10：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 71.28ml/min；
实验11：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 109.19ml/min；
实验12：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为148.76ml/min；
实验13：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 190.08ml/min；
实验14：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为 233.28ml/min；
实验15：在注入蒸汽温度为160℃的条件下，注入蒸汽-空气停留时间为24h，进行蒸汽-空气的质量比为88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为34.91ml/min；
实验16：在注入蒸汽温度为190℃的条件下，注入蒸汽-空气停留时间为24h（其它条件不变），进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为34.91ml/min；
实验17：在注入蒸汽温度为220℃的条件下，注入蒸汽-空气停留时间为24h（其它条件不变），进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为34.91ml/min；
实验18：在注入蒸汽温度为260℃的条件下，注入蒸汽-空气停留时间为24h（其它条件不变），进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验，其蒸汽注人速度为 2ml/min，空气注入速度为34.91ml/min；
3、根据实验结果绘制各组实验的采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图；
4、通过各组实验的各组实验的采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图分析评价改善蒸汽驱驱油效果的主要参数变化；
如图2所示，图2为实验1（蒸汽驱实验）的采收率和含水率曲线图，当单纯蒸汽驱含水率大于等于 98%时，其采出程度(图中圆点曲线所示)约为 51.4%，当蒸汽注入1.0PV-1.5PV 时，采出程度变化趋于平缓。
如图3所示，图3为实验2的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为98:2，含水率等于98%时，其采出程度约为58.9%。当蒸汽-空气注入1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图4所示，图4为实验3的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为96:4，含水率等于98%时，其采出程度约为60.7%。当蒸汽-空气注入1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图5所示，图5为实验4的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为94:6，含水率等于98%时，其采出程度约为61.9%。当蒸汽-空气注入1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图6所示，图6为实验5的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为92:8，含水率等于98%时，其采出程度约为60.9%。当蒸汽-空气注入1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图7所示，图7为实验6的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为90:10，含水率等于98%时，其采出程度约为60.2%。当蒸汽-空气注入1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图8所示，图8为实验7的采收率和含水率曲线图，当蒸汽-空气质量比为88:12，含水率大于等于98%时，其采出程度约为59.2%。当蒸汽-空气气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图9所示，图9为实验8（蒸汽驱实验）的采收率和含水率曲线图，当含油饱和度为0.49、单纯蒸汽驱含水率大于等于98%时，采收率为53.1%。在蒸汽注入1.0-1.5PV之后，采出程度变化趋于平缓。
如图10和图11所示，图10为实验9的采收率和含水率曲线图，图11为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为98:2，含水率等于98%时，其采出程度约为60.5%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图12和图13所示，图12为实验10的采收率和含水率曲线图，图13为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为96:4，含水率等于98%时，其采出程度约为58.2%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图14和图15所示，图14为实验11的采收率和含水率曲线图，图15为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为94:6，含水率等于98%时，其采出程度约为56.5%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图16和图17所示，图16为实验12的采收率和含水率曲线图，图17为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为92:8，含水率等于98%时，其采出程度约为53.5%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图18和图19所示，图18为实验13的采收率和含水率曲线图，图19为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为90:10，含水率等于98%时，其采出程度约为51.05%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图20和图21所示，图20为实验14的采收率和含水率曲线图，图21为含氧量曲线图，当蒸汽-空气质量比为88:12，含水率等于98%时，其采出程度约为50.1%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图22和图23所示，图22为实验15的采收率和含水率曲线图，图23为含氧量曲线图，当含水率等于98%时，其采出程度约为54.5%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图24和图25所示，图24为实验16的采收率和含水率曲线图，图25为含氧量曲线图，当含水率等于98%时，其采出程度约为56.3%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图26和图27所示，图26为实验17的采收率和含水率曲线图，图27为含氧量曲线图，当含水率等于98%时，其采出程度约为58.1%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。
如图28和图29所示，图28为实验18的采收率和含水率曲线图，图29为含氧量曲线图，当含水率等于98%时，其采出程度约为61.9%。当蒸汽-空气注入为1.5PV后，采出程度变化趋于平缓。含氧量低于5%，在安全范围之内。
5、分析评价蒸汽-空气多介质蒸汽驱改善蒸汽驱的驱油效果，如图30-32所示，图30-32为蒸汽-空气多介质蒸汽驱模拟实验后岩芯物理模型的SEM照片，可以看到复杂的石英颗粒以及石英颗粒上的焦炭/沥青质薄膜，上述图片的实验条件是填砂管含油饱和度0.49、蒸汽温度260℃、蒸汽-空气注入流体中的空气浓度为4wt%。通过实验发现蒸汽-空气注入后岩芯中的沥青质含量、残余焦炭以及稠油粘度明显增加。蒸汽-空气质量比88:12（氧气浓度最高时）、在温度为260 ℃岩心中停留时间24h，发生了LTO并且产出气体的氧气含量在安全范围内（低于5%）。油藏温度低于200℃LTO不充分，实验后的模型砂未见明显结焦；高于200℃后LTO充分，实验后的模型砂出现明显结焦现象。
如图33所示，图33为油样蒸汽-空气驱前后IR谱图, 原油样品在2925 cm-1、2850cm-1、1465 cm-1、1378 cm-1 处是-CH3和-CH2-的振动吸收峰，在1611 cm-1处为C=C伸缩振动峰，在650~800 cm-1出现芳烃、苯环特征峰，说明油样本身主要以烷烃、芳烃等物质组成。油样在260 ℃反应前后，C-O-C吸收峰明显，说明在260℃处低温氧化使试样发生了质的变化。
如图34所示，图34为含油饱和度为0.62时的采收率对比图, 在平均含油饱和度为0.62条件下，将空气/蒸汽多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果对比得出，蒸汽/空气质量比94:6（即空气/蒸汽的比值≈ 60STDm3/m3CWE)多介质复合驱的采收率最高。
如图35所示，图35为含油饱和度为0.49时的采收率对比图, 当含油饱和度为0.49条件下，将空气/蒸汽多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果对比得出，汽/气质量比98:2（即空气/蒸汽的比值≈ 20Nm3/m3(CWE))多介质复合驱的采收率最高。
综上所述，在平均含油饱和度0.49条件下，将空气/蒸汽多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果对比得出，蒸汽/空气质量比98:2（即空气/蒸汽的比值≈ 20STDm3/m3CWE)多介质复合驱的采收率最高；在含油饱和度0.62条件下，将空气/蒸汽多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果对比得出，蒸汽/空气质量比94:6（即空气/蒸汽的比值≈ 60STDm3/m3CWE)多介质复合驱的采收率最高。蒸汽-空气质量比88:12 、蒸汽温度260 ℃复合驱能发生了LTO，并且空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量在安全范围内（低于5%），即在260摄氏度下最大氧气含量（蒸汽-空气的质量比为 88:12）情况下能够保证24小时原油安全生产。通过实验得出空气-蒸汽多介质复合驱中的空气/蒸汽配合比值可用范围为20-60STDm3/m3CWE，当油藏含油饱和度高时，选取空气/蒸汽比值的上限，含油饱和度低于0.5则取比值的下限。

Claims (6)

1.一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、制备蒸汽-空气多介质蒸汽驱实验的岩芯物理模型；其直径为φ3.8cm，长度为1m，平均空隙度为0.40，平均渗透率为3300×10-3μm2，平均含油饱和度为0.62和0.49两种；岩芯物理模型主体材质为不锈钢，其中φ3.8 模型堵头材料采用哈氏合金；
步骤二、利用数值模拟软件模拟物理实验参数，模拟出蒸汽-空气的不同注入比例对复合驱驱油效果的影响，通过理论分析确定蒸汽-空气的理论值比例或比例范围；
步骤三、进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟实验
a、将制得的蒸汽—空气多介质驱替实验的岩芯物理模型安装于蒸汽—空气多介质驱替实验系统的岩芯夹持器上；
b、岩芯物理模型饱和地层油和水，分组进行驱替原油实验；
（1）、在平均含油饱和度为0.62的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟分组实验：
实验1：单纯蒸汽驱替基础实验；
实验2：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验；
实验3：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验；
实验4：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验；
实验5：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验；
实验6：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验；
实验7：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
（2）、在平均含油饱和度为0.49的条件下进行蒸汽-空气多介质蒸汽驱物理模拟分组实验：
实验8：单纯蒸汽驱替基础实验；
实验9：蒸汽-空气的质量比为98:2的驱替实验；
实验10：蒸汽-空气的质量比为96:4的驱替实验；
实验11：蒸汽-空气的质量比为94：6的驱替实验；
实验12：蒸汽-空气的质量比为 92:8的驱替实验；
实验13：蒸汽-空气的质量比为90:10的驱替实验；
实验14：蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验15：在注入蒸汽温度为160℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为88:12的驱替实验；
实验16：在注入蒸汽温度为190℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验17：在注入蒸汽温度为220℃的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验18：在注入蒸汽温度为260℃，注入蒸汽-空气停留时间为24h的条件下，进行蒸汽-空气的质量比为 88:12的驱替实验；
实验1-实验18的的蒸汽注入速度为2ml/min；实验2的空气注入速度为 34.91ml/min；实验3的空气注入速度为 71.28ml/min；实验4的空气注入速度为 109.19ml/min；实验5的空气注入速度为148.76ml/min；实验6的空气注入速度为 190.08ml/min；实验7的空气注入速度为 233.28ml/min；实验9的空气注入速度为 34.91ml/min；实验10的空气注入速度为71.28ml/min；实验11的空气注入速度为 109.19ml/min；实验12的空气注入速度为148.76ml/min；实验13的空气注入速度为 190.08ml/min；实验14的空气注入速度为233.28ml/min；实验15的空气注入速度为 34.91ml/min；实验16的空气注入速度为34.91ml/min；实验17的空气注入速度为34.91ml/min；实验18的空气注入速度为34.91ml/min；
步骤四、根据实验1-实验18的实验结果绘制采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图；
步骤五、通过实验1-实验18的采收率和含水率曲线图以及含氧量曲线图分析评价改善蒸汽驱驱油效果的主要参数变化，确定改善蒸汽驱驱油效果主要参数。
2.根据权利要求1所述的一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：所述步骤三中实验1-实验14的实验条件为：岩芯物理模型的驱替实验环境温度为50℃；水的注入速度为2ml/min；注入蒸汽温度为250℃；生产压差为1MPa。
3.根据权利要求1所述的一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：所述步骤三中实验15-实验18的实验条件为：岩芯物理模型的驱替实验环境温度为50℃；水的注入速度为2ml/min；生产压差为1MPa。
4.根据权利要求1所述的一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：根据步骤五中含油饱和度为0.62时的采收率统计图，进行蒸汽-空气多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果的对比，确定采收率最高时蒸汽-空气的质量比。
5.根据权利要求1所述的一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：根据步骤五中含油饱和度为0.49时的采收率统计图进行蒸汽-空气多介质复合驱与纯蒸汽驱采收率实验结果的对比，确定采收率最高时蒸汽-空气的质量比。
6.根据权利要求1所述的一种改善蒸汽驱驱油效果的掺空气驱油实验及注入量确定方法，其特征在于：根据实验15-18的数据统计图，确定蒸汽-空气质量比88:12、蒸汽温度260℃时，空气与原油接触24小时后产出气体的氧气含量安全范围。
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