Автореферат (1172982), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Спомощью дифференциального сканирующего калориметра проводятся исследованиянефти, ее фракций и керогеносодержащей породы при различных значениях давленияи скорости нагрева с целью определения кинетических параметров окисления такихкак энергия активации, предэкспоненциальный множитель и энтальпия.Определяются температурные диапазоны протекания основных реакций итемпература самовоспламенения нефти.
В термохимическом реакторе возможносоздание термобарических условий для изучения химических превращенийуглеводородов в различных температурных областях при пластовом давлениисогласно схеме, приведенной ранее на рисунке 1.В зависимости от типа исследуемой реакции создавались соответствующиеусловия проведения экспериментов:1.Оценка времени самовоспламенения нефти в пластовых условиях отначала закачки воздуха.
Для расчета времени самовоспламенения были проведеныэксперименты при температурах, равных 140°С, 160°С и 180°С, находящихся вдиапазоне между температурой пласта и температурой самовоспламенения нефтиСредне-Назымского месторождения.В качестве исследуемого образца использовалась смесь дренируемой породы инефти, взятые в соотношении 35,7:1, что аналогично объему насыщения нефтьюпороды в пласте. При пластовом давлении исследуемый образец выдерживался визотермическом режиме 8 часов.2.Исследованиепроцессаформированиянеподвижныхвысокомолекулярных соединений в результате реакций присоединения кислорода.Окисление образцов нефти проводилось в изотермическом, проточном режимепри температурах 120°С, 140°С, 160°С, 180°С и 200°С и пластовом давлении 33 МПав течение 8 часов.3.Исследованиепроцессаформированиянеподвижныхвысокомолекулярных соединений в результате реакций крекинга нефти.13Выдержкавинертнойсреде(азоте)образцовнефтивстатичномизотермическом режиме при температурах 300°С, 350°С и 400°С и пластовомдавлении 33 МПа в течение 2 часов.4.Определение количества дополнительно выделившихся углеводородов изнедренируемого (матрицы) и дренируемого пропластков баженовской свиты.Выдержка в инертной среде (азоте) образцов экстрагированного керна изнедренируемого/дренируемого участков пласта в статичном изотермическом режимепри температурах 350°С, 400°С и 450°С и пластовом давлении в течение 2 часов.После проведения экспериментов в термохимическом реакторе газообразныепродукты реакции исследуются на углеводородный и неуглеводородный составы,жидкая фаза разделяется на асфальтены, смолы, масла и парафины, тяжелый остаток– на кокс, асфальтены и мальтены.Керогенсодержащая порода после проведения пиролиза в реакторевзвешивается и экстрагируется в аппарате Сокслета бензолом.
Экстрагированнаяпорода доводится до постоянной массы, из фильтрата с нефтью отгоняетсярастворитель и образец с нефтью доводится до постоянной массы.5.Определение температуры пиролиза твердого органического веществапри максимальном выходе жидких углеводородов.Известно, что при термическом разложении керогена в интервале температур250-350°С происходит его пластификация, приводящая к формированиюпромежуточного высокомолекулярного продукта - битумоида, который растворяетсяв органических растворителях.Образцы дезинтегрированной и экстрагированной породы фракцией <0,5 ммвзятые из недренируемого участка пласта выдерживались в среде азота в статичномизотермическом режиме при пластовом давлении (33 МПа) и различныхтемпературах 350°С, 380°С, 400°С, 430°С и 450°С продолжительностью 1, 2 и 3 ч.По разнице массы породы до и после термического воздействия оценивалоськоличество выделившейся газовой фазы. Затем порода вторично экстрагироваласьхлороформом для удаления жидких углеводородов, образованных в результатепиролиза керогена.
Количество жидкой фазы оценивалось по разнице массы породыдо и после вторичной экстракции.6.Исследование процесса высокотемпературного окисления нефте- икерогеносодержащей породы в ТГ.С помощью трубы горения устанавливаются скорости продвижениявысокотемпературного фронта окисления, температурного профиля различных зон14внутрипластового горения и определяются количества дополнительно выделившейсянефти при закачке воздуха/водовоздушной смеси в керогенсодержащую породу.Схема процесса высокотемпературного окисления в «трубе горения»представлена на рисунке 2.
В качестве рабочей жидкости в экспериментеиспользовалась проба поверхностной безводной нефти Средне-Назымскогоместорождения, очищенной от механических примесей фильтрованием.Исследуемая порода представлена керновым материалом Средне-Назымскогоместорождения, отобранного из дренируемой и недренируемой частей пласта. Секции1 и 8-14 ТГ заполнялись чистым кварцевым песком фракцией 0,5-0,8 мм. В секции 2-7ТГ закладывались нормированные контрольные образцы кернового материала, неподвергавшиеся размельчению, размером ≈ 3 см.Рисунок 2. Схема процесса высокотемпературного окисления в «трубе горения»:а) – оценка температуры воспламенения Твосп.
и температуры фронта горения Тф.г.;б) – температурный профиль; в – схема «трубы горения» с зонами, образованными впроцессе высокотемпературного окисления; Т – температура внутри «трубыгорения»; L – длина «трубы горения»При заданном значении давления эксперимента (8 МПа) запускался прогрев ТГдо температуры, равной для всех секций, кроме первой, 110°С, что соответствуетзначению пластовой температуры. Температура 1-й секции, отвечающей заинициацию начала процесса горения, задавалась на уровне 240°С, соответствующейтемпературесамовоспламенения,предварительноопределеннойна15дифференциальном сканирующем калориметре по зависимости тепловыделения оттемпературы.Через установленную в вертикальном положении ТГ на протяжении всеговремени до выхода на заданный температурный режим (~4 часа) сверху-внизпроизводилась прокачка азота с объемным расходом 2,4 нл/мин.
По достижении ТГзаданного температурного режима прокачка азота прекращалась, и фиксировалсяобъем вытесненной нефти. В том же направлении, сверху-вниз, начиналасьпроизводиться непрерывная закачка в ТГ воздуха с объемным расходом 2,4 нл/мин. Спериодичностью в 30 минут из сепаратора, установленного на выходе из ТГ,отбиралась жидкая фаза и замерялся ее вес. С периодичностью в 60 минут изгазоотводящей линии сепаратора, установленного на выходе из ТГ, отбирались пробыгаза и на хроматографе определялось содержание кислорода, углекислого газа, окисиуглерода, азота, сероводорода и углеводородных компонентов СH4-C4H10.По показаниям датчиков температуры регистрировались местоположение ипродвижение фронта горения вдоль оси ТГ. Для компенсации теплопотерь вокружающую среду в автоматическом режиме поддерживалась температуракольцевых нагревателей не более чем на 10°С ниже температуры внутри трубыгорения.
В случае проведения эксперимента по закачке водовоздушной смеси через 2часа после начала закачки воздуха в ТГ началась непрерывная подача воды.Водовоздушное отношение, равное 0,001 (расход воды 2,4 см3/мин), поддерживалосьдо момента увеличения температуры фронта горения до 500°С. Целью данногоэксперимента было поддержание температуры, не превышающей 500°С, с помощьюрегулирования водовоздушным отношением.В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследованийтермического воздействия кислородом воздуха на керогеносодержащие пластыбаженовской свиты.На дифференциальном сканирующем калориметре был проведен комплексисследований по определению параметра тепловыделения образцов поверхностнойпробы нефти, керогеносодержащей породы из высоко- и низкопроницаемыхпропластков баженовской свиты Средне-Назымского месторождения, а такжефракций нефти асфальтенов, смол, масел и парафинов.Результаты определения и расчета кинетических параметров по методуКиссинджера исследуемых образцов для низко- и высокотемпературной областейокисления представлены в таблице 2.16Таблица 2.
Кинетические параметры окисления исследуемых образцовНаименованиеНизкотемпературная областьВысокотемпературная областьокисленияокисленияЕа ,кДж/мольН, кДж/гА, 1/секЕа ,кДж/мольН, кДж/гА, 1/сек95,10,30(7,75*)3,14*104153,33,33(31,86*)1,53*107Нефть +дрен. порода128,80,1(3,82*)3,73*107133,152,67(19,19*)1,5*105Нефть206,51,222,28*1015113,954,252,32*103Асфальтены57,850,847,6794,744,661,91*102Смолы76,0515,7*102148,6410,97,47*105Парафины82,871,718,93*10313,85,751,15*105Масла198,241,761,2*1014116,026,592,4*103образцаМатрица*Тепловыделение, рассчитанное на 1г керогена при допущении содержаниякерогена 4,6 % в матрице и 2,3% в дренируемой породе.Окисление твердого органического вещества по сравнению с нефтью и еефракциями протекает с наибольшими значениями тепловыделения, характеризующиевысокую реакционную способность керогенсодержащих пропластков баженовскойсвиты.
Оценочное время самовоспламенения керогенсодержащей породы составляет3,5 часа.Для определения количества неподвижных высокомолекулярных соединений,используемых в качестве топлива для формирования и поддержания стабильногофронта горения в пластовых условиях, были проведены исследования реакцийкрекинга и присоединения кислорода к углеводородам с образованиемвысокомолекулярного остатка.
Согласно полученным результатам, по мереповышения температуры проведения эксперимента доля высокомолекулярныхуглеводородов в окисленной нефти растет в основном за счет увеличения содержаниясмол. Соответственно нефть становится более тяжелой, что подтверждается даннымиплотности и вязкости, представленными в таблице 3.В процессе низкотемпературного окисления протекают реакции уплотненияуглеводородов.При достижении асфальтенами предела своей растворимости начинаетсяобразование твердой фазы в виде выпадения кокса.
Концентрация асфальтенов17остается на уровне порогового значения, которое для нефти Средне-Назымскогоместорождения составляет ~ 14-18 % масс.Таблица 3. Состав продуктов реакции после эксперимента по окислению нефтиСредне-Назымского месторождения в низкотемпературной областиТемпература эксперимента, °С120140160180200Газообразная фазаO2, % мол.20,0019,5118,0711,184,15H2, % мол.0,0010,050,050,120,22CO, % мол.0,0130,0560,1500,8401,311CO2, % мол.0,070,120,391,443,43Окисленная нефтьДоля окисленной нефти, %масс.100,0096,0587,6182,6776,7Содержание, % масс.:асфальтеновсмол0,636,89н.д.н.д.0,3914,171,6815,71н.д.н.д.парафинов1,9н.д.1,291,04н.д.4,24н.д.2,782,51н.д.829,28829,01841,58842,21844,044,554,706,065,439,75маселПлотность при 20°С, кг/м2Вязкость при 20°С, мм /c3Высокомолекулярный остатокДоля остатка, % масс.-3,0210,8113,0014,99Содержание, % масс.:мальтеновасфальтенов-42,1414,0123,3617,9116,1215,6410,1317,62кокса-26,3132,7235,9438,46Для определения количества синтетических углеводородов в результатепреобразования керогена были подвергнуты термическому воздействию в инертнойсреде экстрагированные образцы керны из дренируемого и недренирумого участковпласта баженовской свиты Средне-Назымского месторождения.Массовые выходы продуктов реакции деструкции экстрагированных керновпредставлены на рисунках 3а и 3б.18Рисунок 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
