THAI火驱三维物理模拟及气窜特征研究

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1、中图分类号：TE345单位代码：11414学号：2014212192题目THAI火驱三维物理模拟及气窜特征研究学科专业油气田开发工程研究方向提高采收率与采油化学硕士生魏易光指导教师赵仁保二○一七年五月摘要摘要THAI（Toe-to-Heel-Air-Injection）火驱是一种结合了水平井技术的新型火烧油层技术，因其具有接替开发注蒸汽热采后的稠油油藏的潜力而受到广泛关注，其驱替机理、参数控制及火驱效果评价等方面的问题需要大量室内实验的研究。三维物理模拟实验是开展火驱室内研究的重要途径，而目前国内外在大尺寸、高背压条件下的THAI火驱室内实验研究方面尚

2、为空白。本文利用中国石油大学（北京）火驱实验室自主研制的大尺寸三维火驱物理模型，首次完成了多组大尺寸（长度65cm、内径36cm的柱体模型）、高背压（1MPa-3MPa的背压环境）实验条件下的三维THAI火驱物理模拟实验；探索了完成高背压THAI火驱物理模拟实验的控制技术与方法；结合数值模拟实验的相关结果，研究了注气速度、注采井距、生产压差、油藏厚度等不同参数对于THAI火驱实验效果的影响；展示了THAI火驱过程中的温度场发育特点及其与结焦带的对应关系；对于产出气体浓度变化和产出油样粘度变化作了分析；讨论了气窜特征与气窜抑制与调控的技术措施等。重点介绍

3、了注气速度对THAI火驱燃烧稳定性的影响，包括对比实验设计、火烧温度监测、温度场发育对比等等。本文研究结果对于后续THAI火驱三维模拟相关的研究具有一定参考意义。关键词：THAI火驱；三维物理模拟；气窜特征-II-ABSTRACT3DPhysicalModellingandGasChannelingCharacteristicsofFireFloodinginLargeScaleTHAIProcessABSTRACTToe-to-Heel-Air-Injection(THAI)isanin-situcombustion(ISC)processthath

4、assubstantialin-situupgradingeffectduringheavyoilproduction.TheoildrainagemechanismofTHAI,however,isverycomplicatedandmanychallengesexistinphysicalexperimentunderhightemperatureandhighpressureconditions.Inthiswork,alargescale3-Dfirefloodingexperimentalsystemwhichcontainsavertica

5、lgasinjectionwellandahorizontalproductionwellaswellasafunnelwellisconstructedtorealizetheTHAIprocess.Jiangheavyoil,aheavyoilsamplefromChina,isusedtoperformfirefloodingexperimentsunderthebackpressureof0.8-2.8MPa.Thetemperatureprofilesandpost-mortempicturesofcokezonesduringTHAIpro

6、cessarepresentedinthispaper.Theresultsindicatethattheoilcanbeignitedwhenthetemperatureclosetotheigniterreachesabove200°Cunderthebackpressureofabout1MPa.Thehighesttemperatureofthefirechamberispositivelycorrelatedwiththeairfluxandinjectedoxygenconcentration.Withthefixeddistance(X,

7、Y)betweenthehorizontalwellandverticalinjectionwell,theairflowrateisfoundtobethemostsensitivefactor,withtheflowratetosustainastablecombustionfrontbeingaround5-10L/mininthisexperiment.Shapesofthefirechamberfortheeightexperimentsclearlyexhibitsignificantcombustionfrontoverride.Thec

8、okezoneadheredtothehorizontalwellarebeneficialt