Диссертация (1172983), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.8, рис.4.15 а, б). При этом выделяются жидкие игазообразные продукты реакции, происходит их перераспределение по мереповышения температуры проведения эксперимента.84а)б)350400350450400450Температура, °СТемпература, °С—•—Конверсия породы—•— Газовая фаза—«—Конверсия породы—•— Газовая фаза—•—Битумоид—•—Конденсат—«—Битумоид—•—КонденсатРис. 4.15 Зависимость выхода продуктов реакции при термобарическомвоздействии на экстрагированный керн от температуры:а) из низкопроницаемого пропластка; б) из высокопроницаемого пропласткаНаибольший выход битумоида отмечен на температурном участке 350400°С, после 400°С преобладает доля углеводородных газов над содержаниемжидких ВМС.
Таким образом, максимальная конверсия наблюдается в процессепиролизаматричнойпороды,обусловленнаябольшимсодержаниеморганического вещества по сравнению с высокопроницаемым пропластком, и,соответственно, выходы жидких углеводородов составляют 33 л/м3 матрицы и 2-5л/м высокопроницаемого пропластка при температуре 400°С.4.4.2. Определениетемпературыуглеводородов из керогенамаксимальноговыходажидкихЦелью проводимых экспериментов согласно методике, описанной в разделе3.3работы,являлоськерогенсодержащейпородыуточнениезначенияоптимальнойдлятемпературыпреобразованияпиролизакерогенавмаксимальное количество жидких углеводородов без учета углеводородов,находящихся в закрытых порах. Пиролиз дезинтегрированной керогенсодержащейпороды проводился при пластовом давлении 33 МПа и температурах 350°С,380°С, 400°С, 430°С и 450°С продолжительностью 1, 2 и 3 часа.
Количествовышедшейгазовойфазыоценивалосьпо разнице массыпредварительноэкстрагированных образцов керогеносодержащей породы фракцией <0.5 мм, до ипосле пиролиза. Затем проводилась вторичная экстракция образцов породы85хлороформом в аппарате Сокслета для обеспечения вымывания образовавшегосябитумоида; по разнице массы до и после экстракции оценивался выход жидкихуглеводородныхсоединений.Результатыпроведенныхэкспериментовпредставлены в таблице 4.9.Таблица 4.9 - Результаты пиролиза керогенсодержащей породыПродолжительностьэксперимента, часКонверсия керогенсодержащей породыв результате выделения, % масс.газаТвердыйостаток,%жидких углеводородов350°С10,420,5799,0120,710,8398,4630,900,6998,41380°С10,272,7496,9921,552,2596,2032,631,6495,73400°С11,044,0994,8621,233,6195,1631,711,9496,3621,290,5998,1230,420,8798,71430°С450°С12,272,0895,6521,380,7397,89Согласно полученным результатам, с увеличением температуры деструкциии продолжительности термического воздействия на керогеносодержащую породунаблюдается рост газовой и жидкой фаз, а также снижение твердого остатка.После достижения уровня температуры 400°С параллельно процессу пиролизакерогена начинают протекать реакции крекинга битумоида с формированиемкокса и отмечается увеличение твердого остатка, что может негативно сказатьсядля фильтрации подвижных углеводородов.
Выпадение кокса в результате86расщепления ВМС может привести к закупорке фильтрационных каналов в пластеи соответственно к снижению проницаемости породы.Экспериментально был определен максимальный выход жидкой фазы ~ 4%который был получен в процессе пиролиза керогеносодержащей породы при400°С продолжительностью 1 час (табл. 4.9, рис. 4.15, 4.16).43.5иW«32.5<и 2Я 1.5Я«а1§0.5U0350380I I. I400430Температура, °С• выход газа450• выход жидких УВРис.
4.16 Зависимость выхода газовой и жидкой фаз от температурыпиролиза керогеносодержащей породы продолжительностью 2 часа4.54и3.5Wа32.5е2SЯ 1.5аКр1ечо 0.5С0123Продолжительность эксперимента, чвыход газавыход жидких УВРис. 4.17 Зависимость выхода газовой и жидкой фаз от продолжительностипиролиза керогеносодержащей породы при 400°С87Согласнопроведеннымисследованиямпопиролизукернаидезинтегрированной породы Средне-Назымского месторождения, максимальныйвыход жидких углеводородов наблюдается при температуре 400°С. На рисунке4.18 приведены зависимости продуктов 2-х часового пиролиза матричной породы(керна и дезинтегрированной породы) от различных температур.Температура, °Сгаз из породы (фр.<0,5мм)газ из кернабитумоид из кернажидкая фаза из породы (фр.
<0,5мм)Рис. 4.18 Зависимость выхода продуктов 2-х часового пиролиза матричнойпороды от различных температурРазличия в выходе газообразных компонентов при пиролизе керна и породыфракцией<0,5ммдезинтегрированнойобъясняютсяналичиемзакрытойпористостивнепороде по сравнению с дезинтегрированным образцом (рис.4.18), в котором с повышением температуры поры раскрываются и происходитвысвобождение газовых компонентов. Относительно небольшой выход битумоидаиз керна по сравнению с его рассчитанным количеством по изменению массыпороды в результате экстракции обусловлен потерей легких фракций привымывании органическим растворителем.При термическом воздействии на пласты баженовской свиты температурапиролизакерогенаявляетсяоднимизосновныхпараметровпроцессапреобразования керогена в подвижные углеводороды и в пластовых условиях88является трудно контролируемой величиной. В лабораторных, экспериментальныхусловияхполученарекомендуемаятемпературапротеканияпиролизакерогенсодержащей породы - 400°С, при которой происходит максимальныйвыход жидкообразных углеводородов, отсутствует выпадение кокса и образуетсяотносительно небольшое количество сероводорода (~ 0,24%).4.5.ВЭкспериментальные исследования продвижения фронта горенияэкспериментахпофизическомумоделированиюпродвижениявысокотемпературного фронта были определены следующие характеристики:>Температурный профиль по длине трубы горения;>ПосекционныйпрофильоставшихсявТГнефти,водыивысокомолекулярных соединений;>Скорость продвижения фронта горения;>Свойства нефти (плотность, вязкость, молекулярная масса);>Компонентный углеводородный и фракционный (асфальтены, смолы,масла, парафины) составы вытесненной нефти;>pH и 6-ти компонентный анализ вытесненной воды;>Остаточное количество тепла образцов породы по секциям;>Количество дополнительно извлеченной нефти в результате пиролизатвердого органического вещества.4.5.1.
Температурные профили при закачке сухого и влажного воздухаНа рисунках 4.19 и 4.20 показана динамика температурных профилей позонам ТГ в течение экспериментов по сухому и влажному горению. В случаезакачки воздуха температура фронта горения достигла критического значения690°С для ТГ, и существовал риск выхода её из строя, поэтому в процессеэксперимента 2 раза приходилось снижать расход воздуха, с 2,4 нл/мин до 1,2нл/мин. Помимо параметра расхода воздуха регулирование температуры фронтагорения осуществляется с помощью водовоздушного отношения и в случае89влажного горения поддерживалась на уровне 500-550°С.
Скорости продвиженияфронта горения в результате закачки воздуха и водовоздушной смеси составили,соответственно, 4,2 и 5,3 см/ч.0123456789Продолжительность закачки воздуха, ч2 секция3 секция4 секция5 секция6 секция7 секцияПунктирная линия - внешний нагревРис. 4.19 Посекционная динамика температуры внутри ТГ на протяженииэксперимента по закачке сухого воздухаНа рисунке 4.20 показана посекционная динамика изменения температурывнутри ТГ при закачке воздуха и воды при проведении эксперимента.Есливслучаесухогогорениярегулировкатемпературыфронтавысокотемпературного окисления осуществляется только изменением расходавоздуха, то при влажном т.е., при добавлении воды к закачиваемому агентуокислителю появляется дополнительный рычаг управления фронтом горения.Нагнетаемая вода с воздухом улучшает распределение теплоты в пласте, снижаетпотребность в воздухе и количестве сгорающего топлива [77].Отмечается, что с ростом водоздушного отношения скорость передвиженияфронтавысокотемпературногоокисленияувеличиваетсявнаправлениивытеснения флюидов, но при этом снижается количество сгорающего топлива.Это обусловлено тем, что нагнетаемая в воздух вода начинает охлаждать зону90после фронта горения до того, как происходит полное сгорание остаточныхвысокомолекулярных соединений.Продолжительность закачки воздуха, чСекция 2Секция 3Секция 4Секция 5Секция 6Секция 7Пунктирная линия - внешний нагревРис.
4.20 Посекционная динамика температуры внутри ТГ на протяженииэксперимента по закачке водовоздушной смеси4.5.2. Физико-химические исследования продуктов реакции4.5.2.1. Физико-химические свойства флюидовВ процессе проведения физического моделирования по закачке сухого ивлажного воздуха в керогеносодержащую породу отбирались пробы вытесняемогофлюида каждые полчаса, плотность и вязкость которых представлена в таблице4.10.Представленная зависимость показывает, что в начальный период выхода нарежим и закачки азота на протяжении 4 часов наблюдается постепенный ростплотности нефти, вытесняемой из ТГ.
Закачка окислителя в ТГ вызывает резкоеизменение (скачок) температуры в обоих экспериментах и переход легкихуглеводородных компонентов в газовую фазу, которая при смешении с выходящейнефтью снижает ее плотность. В случае влажного горения кривая плотности91вытесняемой нефти имеет тенденцию к постепенному уменьшению в связи с болеенизкими значениями максимальной температуры фронта окисления по сравнениюСГ.Таблица 4.10 - Физико-химические свойства отобранных проб в процессевытеснения из ТГ№Время отборапробы, ч124567891011121314151617181920212223242526270,511,522,533,544,555,566,577,588,599,51010,51111,51212,513Закачка "сухого" воздухаПлотность, кг/м3 Вязкость, мПа*с824,02823,34835,32838,57839,82841,87842,22843,22845,45847,4849,15850,59851,84854,52851,76844,95830,78825,08830,51841,04841,61843,27843,95856,36849,45859,943,996,7110,064,445,046,74-Закачка влажного воздухаПлотность, кг/м 3Вязкость, мПа*с826,7830,35834,86839,44837,59842,7840,71833,38845,83843,68845,01841,01840,32835,54841,67840,21840,66840,05843,97842,8844,41839,4842,97840,66838,16837,95,66,715,497,456,375,686,88На рисунке 4.21 показана динамика изменения плотности вытесненнойнефти от продолжительности закачки воздуха/водовоздушной смеси.92700120600uaлниоsонпв895500400875300855200835100шт:пхмО)лсXгО)ятем=iетзО)уттзо(С08150.52.54.56.58.510.512.5Продолжительность эксперимента, чплотность при СГтемпература при СГ—•— плотность при ВГтемпература при ВГРис.
4.21 Динамика плотности вытесненной нефти и максимальнойтемпературы в ТГ на протяжении экспериментов при сухом и влажном горенииУглеводородныйсостав,молекулярныемассыисодержаниесмол,асфальтенов и парафинов в пробах нефти при закачке воздуха/водовоздушнойсмеси в ТГ в разные интервалы времени представлены в таблице 4.11.На рисунке 4.22 приведена диаграмма распределения нормальных алканов впробах нефти, отобранных в ходе закачки воздуха/водовоздушной смеси в «трубугорения».Как видно из таблицы 3.4 и рисунка 4.22, в результате суммарного эффектаот протекания реакций окисления нефти и пиролиза керогеносодержащей породы,углеводородный состав нефти, представленный н-алканами, характеризуетсяувеличением содержания фракции С7-С10 в извлекаемых пробах нефти.
Такимобразом, максимальное суммарное содержание легких компонентов при закачкевоздуха достигает значения 71,44% мол., при закачке водовоздушной смеси 68,15% мол. по сравнению с количеством фракции С7-С10 в исходной нефти 39,74% мол.93По мере продвижения высокотемпературного фронта окисления протекаютпроцессы испарения и крекинга, которые приводят к увеличению легкихкомпонентов в извлекаемой из ТГ нефти.Таблица 4.11 - Углеводородный состав извлеченной нефтиНаименованиекомпонентаИсходнаянефтьмол.,%масс.,%С5Н120,25С6Н14С7Н16ССС8Н9Н182010Н22Закачка "сухого" воздуха2,5 чЗакачка влажного воздуха5,5 ч7ч1ч4,5 чмол.,%масс.,%мол.,%масс.,%мол.,%масс.,%мол.,%масс.,%мол.,%масс.,%0,10,250,100,560,300,010,012,881,370,920,512,071,022,071,029,245,925,433,577,414,229,856,536,03,446,003,4419,5314,5526,9620,5912,037,9722,9517,716,7019,2416,3420,7818,0914,3610,8521,3118,759,0615,8115,0813,2912,9912,961114,4214,2510,6410,5111,1210,4211,3010,549,929,4710,3710,2312,3313,056,79,0610,6410,2312,3313,05С11Н249,848,829,848,826,467,516,607,867,838,15,736,9С12Н267,627,457,627,454,525,724,515,856,397,23,985,23286,286,646,286,643,554,863,294,625,7473,044,31305,76,485,706,482,343,451,983,003,935,161,932,96С13НС14НС15Н325,386,565,386,562,754,352,594,203,615,071,582,59С16Н343,844,983,844,981,843,102,243,863,595,381,632,85С17Н363,374,643,374,640,520,930,310,561,161,840,480,89С18Н382,73,932,703,930,400,750,250,480,841,420,340,66402,64,012,604,010,781,560,430,881,773,140,631,31С19НС20Н422,133,452,133,450,581,220,320,681,272,370,450,98С21Н442,113,592,113,590,440,960,200,460,961,890,340,78С22Н461,622,881,622,880,340,790,160,370,81,650,270,64С23Н481,352,521,352,520,240,580,110,280,591,280,210,51С24Н500,731,420,731,420,190,480,070,190,51,110,180,4725Н520,390,790,390,790,090,240,070,180,270,630,120,3226Н540,420,890,420,890,070,190,000,000,570,170,491001001001001001001001001001,41100100100ССИтого, %Молекул.масса,г/мольСодержание(% масс.)асфальтеновсмолпарафинов0,054.323.332172011932142050,215,791,270,088,731,860,015,631,430,0156,991,650,0247,221,4794120510152025Число атомов углерода в молекуле, nповерхностная нефтьсухое горение 2,5чсухое горение 5,5чсухое горение 7чвлажное горение 1чвлажное горение 4,5чРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
