火烧油层驱油特征的参数敏感性分析

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1、第20卷第1期2003年3月VoL20No-1Mar.2003应用力学学报CHINESEJOURNALOFAPPLIEDMECHANICS文章编号:1000-4939（2003）01-0018-06火烧油层驱油特征的参数敏感性分析.陈军斌I肖述琴I周芳德2张荣军I（西安石油学院西安710065）1（西安交通大学西安710049）2摘要：在火烧油层驱油机理的基础上，依据油气层渗流理论，燃烧理论，建立了火烧油层驱油数学模型。用数值解法对干式和湿式两种燃烧进行了比较，得出：湿式燃烧比干式燃烧的驱油效果好。针对湿式燃烧的特点，对火烧油层驱油过程中的参数进行了敏感性分析，取得了有关结论即1）

2、蒸汽带驱油是火烧油层过程中的一个重要机理；2）随着湿式燃烧水气比的増加，发生氧化反应的区域长度扩大，蒸汽带的温度下降，对流前缘速度增加，加速了热对流的传导，驱油效率增大；3）在湿式燃烧过程中，随着氧气利用率的降低，发生氧化反应的区域长度扩大，蒸汽带的温度下降，燃烧1立方米油矽所需空气量增加，燃烧前緣速度减少，驱油效率几乎不变；4）在湿式燃烧过程中，随着注入空气童的境加，发生氧化反应的区域长度扩大，蒸汽带的温度升高，燃烧前缘速度增加，对流前缘速度增加，加速了热对流的传导，驱油效率增大。关键词:火烧油层；数学模型；敏感性分析中图分类号:0357.3文献标识码：A符号说明L—直线地层的长

3、6—直线地层的宽力一燃烧过程波及的地层厚度CF・c“％，a，c“c“一分别为地层岩石的质僮比热，地层的平均比热，水的质fit比热，水蒸气的质贰比热，燃烧气的质量比热，空气的质fit比热（n、P。、g、2心—分别为地层岩石密度•原油擁度，水的密度•水茨气的密度•燃烧气的密度，氧代的密度，空代在标准状态下的密度，油儆密度—分别为凍油粘度，水的粘度，燃烧气的粘度MW,M,—分别为lmol水的质烧气的质*入n—地层顶、底岩石的导热系数xn—地层顶、底岩石的温度传导系数P—地层平均压力加一地面压力乃一地层温度T*—燃烧前级汨度0—孔陳度心一换始含油饱和度束缚水饱和度—代体港透率为0时孔隙介质

4、中气的饱和度s・一油濯透率为0时水一气的饱和度坯一孔隙介质中油魚的饱和度ZT—单位地层体积油憊的含fitA—油傲燃烧超Rub—烧掉In?地层中的油您所需耍的标准条件下的空气量％—热It参数Z••—蒸气过渡带的长度论一注入空气晁入込一水与空气比•一空气中氧代的含量a?—氧气的利用率叫一地层中氣化反应的速度灯一对流前缘的速度吟一燃烧前缘的速度亠量的实验室实验和现场实验SG。但对于火烧油层1弓I言驱油机理的定量描述和定性分析还有待于进一步研究匕⑻。本文初步建立了火烧油层驱油机理的数学近几年来，随着对燃烧驱油机理认识的提高，火模型，用以对火烧油层驱油所涉及的参数进行敏感烧油层驱油技术重新被

5、重视36】。国内外已做了大性分析，以指导实际。来稿日期：2001-12-17修回日期：2002-04-22第一作者简介：陈军斌，男，博士，西安石油学院副教授;研究方向：计算数学.2火烧油层的主要原理2.1数学模型及求解地层燃烧采油主要是采用空气作为氧化剂，利用专门的注空气井或在同一口井将其注入地层。原油和燃烧产物以及水一起从油井中采出来，水可以用原注空气井或专门注水井再注入地层中〔门】。假设条件如下：1）油藏是一个长为L,宽为6,高度为h的长条形油藏；2）燃烧是正向燃烧，且燃烧过程是稳定的；并且氧化反应速度遵守阿里尼乌斯定理⑴;3）认为各种气体是理想气体；4）在对流前缘的后面，温度

6、等于常数⑴;5）将湿式燃烧过程近似分解为四个区域mm］；成下述形式⑴：ACHn+aO2=A6CO2+bCO+dH2O（1）2）燃烧地层中In?油焦所需要的标准条件下空气体积为：22二（勢十手比了5^2（12+n）3口=aop2re~B/T⑶4)氧化反应时的放热速度为⑴：3血=aQB/T⑷5)燃烧前缘的速度•为：q^ir3*_dt~R^bh⑸6)对流前缘速度3T为:①干式燃烧条件下：&27丁_CairPairair⑹~dt~gp歸+CtPt(-4②湿式燃烧条件下：^airPair^air+Pw^w^wCTPr(^-0)+Srpai/K'一$)+pyjC^S(7)刀区域4中含水饱和度

7、54的确定：3）地层中氧化反应的速度用阿里尼乌斯定律描述为⑴：由于所有原油（扣除燃烧油焦）通过水动力驱替和蒸懾•凝析方式由区域3转移到区域4,其速度正比于对流前缘速度3r，则区域4中原油的渗流速度Vo4:图1湿式燃烧条件下地层内温度与饱和度的分布图如图1所示，在区域1即0段中只有空气和水流动。可以认为：区域1中温度为常数而且等于地层温度刀。在区域2中进行油焦的燃烧反应，空气与燃烧气体的混合物以及水在燃烧前缘温度T关下通过该区域渗流。这一区域存在一个很长的且不随时间变化