热力法提高石油采收率PDF电子书下载

第1章热传导和传质 1

1.1 热传导和传质概述 1

1.1.1在静态连续介质中的热传导 1

1.1.2传导与对流 1

目 录 1

1.1.3辐射 2

1.1.4扩散 2

1.1.5流动传导 6

1.2连续介质的一般方程 7

1.2.1质量守恒 7

1.2.2动力学基本方程 7

1.2.3热能守恒 8

a． 热动力学方程 8

b． 热能守恒方程 8

c． 传导系数的概念 10

1.3.1热传导 11

1.3.2传导和对流 11

1.3在多孔介质中的热传导和传质 11

1.3.3辐射 13

1.3.4扩散与弥散 13

1.4在多孔介质中流动的一般方程 13

1.4.1质量守恒 13

a． 均质相的质量守恒 13

b． 弥散方程 13

a． 单一等效连续介质假设 14

1.4.3能量守恒 14

1.4.2动力学基本方程 14

b． 传导系数的假设 15

c． 两种假设之间的选择 16

1.4.4自然对流和混合对流 16

a． 概述 16

b． 水平层中的自然对流 17

c． 倾斜层内的自然对流 18

d． 水平层内的混合对流 18

a． 气体粘度 19

b． 液体粘度 19

1.5温度对液体和岩石的物理性质的影响 19

1.5.1粘度 19

1.5.2界面张力和接触角 22

1.5.3相对渗透率 23

1.5.4比热 24

1.5.5 热导率 24

a． 气体和液体 24

1.5.6热膨胀 25

主要参考文献 25

b． 固体 25

参考文献 26

第2章烃和水的化学及物理变化 29

2.1 烃（和水）的物理状态转化 29

2.1.1纯物质的状态变化 29

a． 状态关系 29

b． 蒸发热 29

2.1.2多组分混合物的蒸馏 29

a． 两种纯物质的混合物 29

b． 混相物质的复杂混合物 31

2.1.3水蒸汽压力下的蒸馏或“汽提” 34

c． 减压蒸馏 34

2.2.1化学反应热动力学 35

a．反应焓 35

2.2烃的化学变化 35

b．Gibbs函数 38

2.2.2化学动力学 39

a． 反应速度的定义 39

b．均相基础反应速度 39

c．均相复合反应速度 41

d．非均相反应速度 41

a．石蜡（链烷烃）的裂解 43

e． 反应动力学的研究方法 43

2.2.3烃的高温裂解 43

b． 芳香烃（苯环烃）的裂解 44

c． 环烷烃（环烃）的裂解 44

2.2.4烃的氧化 44

2.2.5气体快速燃烧 46

主要参考文献 48

参考文献 49

3.1 热驱提高石油采收率的原理 51

第3章注热水的原理和实验室研究 51

3.1.1热水驱 52

3.1.2饱和蒸汽驱 53

3.1.3蒸汽吞吐 53

3.2热水驱的物理机理 55

3.2.1降低粘度和改善流度比 55

3.2.2残余油饱和度的变化及相对渗透率的改善 56

3.2.3热膨胀 57

3.2.4不同机理的相对影响 58

3.3蒸汽驱的物理机理 58

3.3.1蒸汽相存在的条件 59

3.3.2轻质组分的蒸发和凝结 59

3.3.3固体沉积物的形成（积碳） 59

3.4注热水的使用条件 60

3.4.1含油饱和度及油的性质 60

3.4.3岩石矿物组成性质和液体性质的影响 61

b． 油-水乳化 61

a． 粘土的影响 61

b． 渗透率 61

a． 油层厚度和深度 61

3.4.2油层厚度、埋藏深度和渗透率 61

3.5一维驱替 62

3.5.1前沿推进速度 62

a． 水量守恒 62

b． 能量守恒 63

3.5.2冷水被热水一维驱替的稳定性 64

3.6石油采收率 67

3.5.3原油被热水一维驱替的稳定性 67

3.6.1一维驱替时的石油采收率 68

a． 热水驱替 68

b． 蒸汽驱替 69

3.6 2垂向波及效率 69

3.6.3水平波及效率 70

3.6.4非均质和层理：窜流 70

主要参考文献 70

参考文献 71

a． 在空气中的热损失 75

4.1.1地面管线中的热损失 75

4.1热损失 75

第4章注热水的应用 75

b． 在土壤中的热损失 79

c． 地面管线中液体性质的评价 79

4.1.2在注入井中的热损失 80

a． 热损失线性密度计算 81

b． 在注入量为常数时注热水 87

c． 温度为常数时，在凝结过程中（井口气体性质不变化）注湿蒸汽 89

d． 井中温度和压力变化时，凝结过程中注湿蒸汽 90

e． 在井内完全凝结成热水时注湿蒸汽 92

f． 注入量为常数时注过热蒸汽或热天然气 93

4.1.3在油层内的热损失 94

a． 注饱和蒸汽 94

b． 注热水 100

c． 结果讨论 103

4.2油田试验模拟 104

4.2.1热水驱简化解析模型 105

a． Marx和Lan9enheim蒸汽驱模型 105

b． 湿蒸汽驱热力学动态模型 106

c．特殊驱替模型 114

4.2.2蒸汽激励（单井吞吐）简化模型 116

a． 注入过程 116

b． 关井反应和生产过程 117

4.2.3模拟注热水的数值模型 119

4.2.4物理模型 121

a． 几何相似 123

b．液体和岩石物性相似 123

c． 传质、运动、热量和界面性质的相似 124

d． 原始条件和边界条件相似 125

e． 相似的可能性 125

4.3注热水的技术问题 126

4.3.1水处理 126

a． 悬浮物 127

b．水的软化 127

c 除气 128

4.3.2蒸汽发生器 128

4.3.3地面管线 132

a． 温度对套管的影响 133

4.3.4注入井套管 133

b． 固井 135

4.3.5管柱 135

a． 注入井隔热 135

b． 井底装置 136

4.3.6产出液处理和计量 137

4.4热水驱的油田应用 138

4.4.1注热水 139

4.4.2蒸汽激励处理（蒸汽吞吐） 140

4.4.3蒸汽驱 144

a． 概述 144

b． 一些现场试验描述 147

4.5特殊方式蒸汽驱 151

4.5.1在水淹部位注蒸汽 151

4.5.2压裂与注蒸汽联合作业技术 152

4.5.3蒸汽和天然气联合注入 152

4.5.5注蒸汽过程中加入添加剂 153

a． 改善流体界面性质 153

4.5.4蒸汽和溶剂联合注入 153

b．改善流度比 154

附录A.4.1 在一口井中热损失计算实例 155

A.4.1.1大气压力下充满空气的环形空间 155

1． 计算热损失线性密度 155

2． 计算热损失 156

3． 注入时间对热损失线性密度的影响 156

附录A.4.2 蒸汽驱效果评价的分析方法 157

2． 计算热损失 157

1． 计算热损失的线性密度 157

A.4.1.2注入压力下的环形空间 157

A.4.2.1确定加热区厚度H 158

A.4.2.2计算加热体积的扩展和产油量 158

1． 计算临界时间tc 159

2． t=2年（x=1.174）时的计算实例 159

3． 蒸汽驱效果的评价 160

主要参考文献 160

参考文献 162

5.1概述 175

5.1.1同向流干式燃烧 175

第5章火烧油层的原理和试验室研究 175

5.1.2同向流燃烧与注水结合 176

5.1.3反向流燃烧 177

5.2火烧油层的物理和化学机理 178

5.2.1有关化学反应的概论 178

a． 油氧化和燃烧 178

b．油的热解 180

c．干酪根的影响 180

a． 油的烃类氧化反应 181

5.2.2有关化学反应动力学 181

b． 油热解的反应 183

c． 热解产物的燃烧反应 184

5.2.3同向流燃烧所用的燃料量 185

5.2.4燃烧热的估计 186

a． 在火烧油层时燃烧的燃料 188

b． 原油的生热能力 188

a． 空气流量和压力的影响 190

5.3.1试验仪器的描述 190

5.3.2同向流干式燃烧试验 190

5.3燃烧面移动的试验室试验 190

5.2.5火烧油层的物理机理 190

b． 油性质和介质特性的影响 193

c． 流体饱和度的影响 193

d．燃料和所产流体性质 194

5.3.3注水结合的同向流燃烧试验 194

a． 湿式燃烧 196

b．过饱和燃烧 198

a． 空气流量和压力的影响 199

5.3.4反向流燃烧试验 199

b． 油的性质和介质性质的影响 201

c． 燃料和产出的流体性质 201

5.3.5试验室试验的理论解释 201

a． 同向流燃烧 201

b．反向流燃烧 203

5.4火烧油层应用的局限性 203

5.4.1火烧油层方法总的局限 203

5.4.2运用同向流火烧油层的指导准则 203

a．深度和厚度 203

主要参考文献 204

b． 油和介质的特性 204

c． 油层含油量 204

参考文献 205

第6章火烧油层的应用 209

6 1 火烧油层的理论和应用的模型化 209

6.1.1稳定性 209

6.1.2火烧油层模拟概论 209

6.1.3模拟分析模型 211

a． 总热量平衡 211

b． 温度剖面的鉴定 217

6.1.4模拟火烧油层的数值模型 220

6.1.5物理模型 221

6.2 论火烧油层应用于油田的方法 223

6.2.1燃烧范围和所需空气 223

6.2.2注入程序的确定 224

a． 注入空气的总量 224

b． 最大空气流量 225

c． 注空气程序 226

e． 空气注入压力 227

d． 湿式燃烧的特殊情况 227

6.2.3成效的预测 228

a． 产油 228

b． 产水 231

6.3 火烧油层的工艺方面 232

6.3.1点火 232

a． 自燃点火 232

b． 辅助点火 235

6.3.2空气的压缩 238

a． 压缩功率概论 240

b． 交替压缩机 243

c． 离心压缩机 244

d． 压缩机类型的选择 246

e． 驱动马达和联结。所需的初级能量 246

f． 压缩机组的安装和流量以及压力的匹配 247

6.3.3地面管线 250

6.3.4井设备 250

6.3.5产出物的处理和测量 252

6.4 火烧油层在油田的应用 255

6.4.1火烧油层的应用概论 256

6.4.2某些试验的描述 260

6.5火烧油层使用的特殊方法 266

6.5.1同向流有限燃烧增产措施 266

6.5.2反向流燃烧 267

6.5.3沿着裂缝燃烧 267

a． 压裂后干式燃烧 267

b．Amoco法 267

6.5.4注水蒸汽后火烧油层 267

6.5.5用富含氧气的空气火烧油层 267

附录A.6.1火烧油层一项计划的确定举例 268

A.6.1.1 注入空气总量和注入程序 269

A.6.1.2 最大注入压力和空气压缩功率 269

A.6.1.3效果的预测 270

附录A.6.2压缩功率的近似计算 271

主要参考文献 273

参考文献 274

第7章油田开发的热采方法和其它方法 283

7.1热采方法与其它增产措施方法的对比 283

7.2.1油层资料的研究 286

7.2对油层和矿物及有机组分的化学交换的研究 286

7.2.2油层组成和注入流体之间的相互作用 287

7.3一项热采计划的研究方式 287

7.4空气火烧油层和注蒸汽的比较 288

7.4.1能量结算 288

7.4.2施工问题 290

7.5热采方法的经济问题 291

7.5.1增产措施方法费用的比较 291

a．注蒸汽 292

7.5.2热采方法的技术费用 292

b． 空气火烧油层 293

7.6应用非常规热采法 296

7.6.1井底加热 296

7.6.2在油层中耗散电能 296

7.6.3水平井和热采法相结合 296

7.6.4采掘式热采技术 296

主要参考文献 298

参考文献 299

单位换算表 301