地下页岩原位改质传热模拟仿真及传热效率优化策略

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作者 李源 钟安海 +4 位作者 钱钦 郁登朗 张郁哲 仲岩磊 王丹 《油气地质与采收率》 北大核心 2025年第4期134-144,共11页

原位加热改质技术是提升中低成熟度页岩油气开采效率的重要手段。其核心目标在于模拟和优化地下页岩在原位加热改质过程中的传热效果,探究原位改质催熟页岩的可行性,提高页岩油气开采效率。为此,通过对页岩样品进行物化特性测试确定特... 原位加热改质技术是提升中低成熟度页岩油气开采效率的重要手段。其核心目标在于模拟和优化地下页岩在原位加热改质过程中的传热效果,探究原位改质催熟页岩的可行性,提高页岩油气开采效率。为此,通过对页岩样品进行物化特性测试确定特征页岩的基本物相组成、热响应特性、孔隙度等关键参数。建立了三维缝-网传热模型,结合有限元流体仿真技术,系统地模拟并分析裂缝网络的传热规律,探讨压裂、注气量、注气温度、岩层加热方式以及保温等因素对原位改质加热效果的影响规律。研究结果表明:通过提高井道的保温效果,可以显著减少加热气体在进入裂缝前的热损失,从而提高加热效率。与未压裂的井道相比,裂缝的存在显著提高了加热效率,达到了14倍的提升,并且热影响区面积扩大了近4倍。提高注气量和注气温度可以使得井道前段裂缝的加热效率呈梯度下降,这有助于加热气体延展到更远的区域。这种策略对于扩大加热影响区域具有重要意义。此外,采用间断加热的闷井策略,可以在温度分布与热影响区相差5%以内的情况下,比持续加热节省53%的热气体投入。通过优化加热策略和提高保温效果,有助于提高页岩油气的开采效率,推动原位加热改质技术在非常规油气开采中的应用。 展开更多

关键词 地下页岩 原位改质 传热模拟 优化策略 页岩油气开发

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稠油原位改质水热裂解催化剂的研究进展 被引量：4

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作者 刘琳 戴咏川 +3 位作者 丁巍 么志伟 杨江 宋官龙 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期862-870,共9页

稠油富含胶质与沥青质,具有高黏度和高密度的特点,开采和运输均非常困难。原位改质水热裂解技术是最有前途的稠油开采技术之一,而催化剂的开发是该技术的研究重点。介绍了稠油的组成、致黏机理以及水热裂解反应机理,综述了水热裂解催化... 稠油富含胶质与沥青质,具有高黏度和高密度的特点,开采和运输均非常困难。原位改质水热裂解技术是最有前途的稠油开采技术之一,而催化剂的开发是该技术的研究重点。介绍了稠油的组成、致黏机理以及水热裂解反应机理,综述了水热裂解催化剂的研究进展,对比了油溶性催化剂、水溶性催化剂、双亲性催化剂、纳米催化剂的优缺点,并阐述了水热裂解在稠油原位改质中的发展方向及亟待解决的问题。 展开更多

关键词 稠油降黏 原位改质 水热裂解 催化剂

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从能耗比论低熟富有机质页岩原位改质转化的经济可行性及增效途径 被引量：3

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作者 卢双舫 王峻 +5 位作者 李文镖 曹怿昕 陈方文 李吉君 薛海涛 王民 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期187-198,共12页

在原位改质技术开发中,对低熟页岩的巨大的油气资源潜力的技术可行性质疑不多,但由于致热页岩耗能巨大,经济可行性还面临重重质疑,也缺乏有力的定量论证。本文从能量守恒原理出发,对致热页岩过程中生成油气的获能和裂解有机质的耗能、... 在原位改质技术开发中,对低熟页岩的巨大的油气资源潜力的技术可行性质疑不多,但由于致热页岩耗能巨大,经济可行性还面临重重质疑,也缺乏有力的定量论证。本文从能量守恒原理出发,对致热页岩过程中生成油气的获能和裂解有机质的耗能、页岩吸热耗能、围岩散热耗能分别进行了定量评价,得到了不同条件下的能耗比及其影响因素,结果表明:能耗比随TOC含量的升高快速增大,对倾油性的页岩,能耗比为3时对应的TOC含量≈4.2%,表明,当TOC含量较高时,有望通过大规模作业摊薄工程成本,使考虑工程成本之后的能耗比>1,即原位加热改质技术可以具有经济效益。从有关因素对能耗比的影响幅度来看,提高经济可行性的增效途径之一是探寻高效致热页岩、减少围岩传导耗热的技术;途径之二是探寻高效转化有机质为油气的技术,即探索具有催化效应/能力的技术,减少页岩吸热和致热时间;途径之三是探寻综合考虑能耗比、时间成本、工程成本的水平井综合布井技术。 展开更多

关键词 页岩油气 原位改质 能耗比 高效致热 有机质高效转化

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脱硫功能微生物在剩余油原位改质中的应用潜力分析

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作者 刘天宇 王蒲金 +2 位作者 童启强 曲瑞雪 孙珊珊 《化学与生物工程》 CAS 2022年第12期7-12,共6页

随着我国绿色发展政策的推行,更加环保高效的脱硫技术成为研究热点。生物脱硫因在反应条件、能耗和环境保护等方面的优势,具有广阔的应用前景。从脱硫方法、生物脱硫技术、生物脱硫机理及应用现状几方面出发,分析了脱硫功能微生物在剩... 随着我国绿色发展政策的推行,更加环保高效的脱硫技术成为研究热点。生物脱硫因在反应条件、能耗和环境保护等方面的优势,具有广阔的应用前景。从脱硫方法、生物脱硫技术、生物脱硫机理及应用现状几方面出发,分析了脱硫功能微生物在剩余油原位改质中的应用潜力。 展开更多

关键词 脱硫功能微生物 生物脱硫 剩余油 原位改质

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储层矿物对稠油原位改质的影响研究

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作者 颜永何 杨志 +1 位作者 王宏 李晶晶 《石油化工》 2025年第8期1124-1131,共8页

通过使用石英砂、白云石、CaCO_(3)、黏土、蒙脱石、伊利石模拟稠油油藏的多孔储层环境,采用XRD、FTIR、GCMS、SEM、EDX、元素分析等方法对在储层中稠油改质前后油品、催化剂和矿物进行表征,研究了纳米Fe_(2)O_(3)催化剂作用下不同储层... 通过使用石英砂、白云石、CaCO_(3)、黏土、蒙脱石、伊利石模拟稠油油藏的多孔储层环境,采用XRD、FTIR、GCMS、SEM、EDX、元素分析等方法对在储层中稠油改质前后油品、催化剂和矿物进行表征,研究了纳米Fe_(2)O_(3)催化剂作用下不同储层矿物对稠油原位水热改质的影响。实验结果表明,三类储层中,稠油改质效果大小顺序为:碳酸盐类储层>黏土类储层>石英砂储层,在碳酸盐类储层中,CaCO_(3)表现出最好的水热改质效果。碳酸盐主要依靠抗焦化、促进裂解气化和中心位点催化作用促进断链和加氢。黏土类矿物具有丰富的酸中心,可利用阳离子和有机离子交换能力促进催化改质。石英砂对纳米Fe_(2)O_(3)催化剂的分散使得稠油改质效果提升。 展开更多

关键词 稠油 原位改质 储层矿物 纳米Fe_(2)O_(3)

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超临界水环境下稠油改质降黏特性实验

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作者 黄中伟 沈亚洲 +5 位作者 武晓光 李根生 龙腾达 邹文超 孙唯真 沈昊旸 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第1期151-160,共10页

通过室内实验和测试分析,系统阐述超临界水环境下稠油改质降黏的宏观及微观特征,并分析反应温度、反应时间、油水比3种反应参数对产物及降黏效果的影响。研究表明:经超临界水处理后,稠油流动状态显著改善,平均降黏率达99.4%。反应温度过... 通过室内实验和测试分析,系统阐述超临界水环境下稠油改质降黏的宏观及微观特征,并分析反应温度、反应时间、油水比3种反应参数对产物及降黏效果的影响。研究表明:经超临界水处理后,稠油流动状态显著改善,平均降黏率达99.4%。反应温度过高,将导致胶质和沥青质含量增加,焦炭产量显著提升,最佳温度为380~420℃;反应时间过长,稀油产量持续增加,但胶质与沥青质含量也有所提升,最佳反应时间约为150 min;减小油水比有助于改善反应体系内的扩散环境,降低胶质与沥青质含量,但稠油处理成本增加,油水比为1∶2时可兼顾改质降黏效果与经济性。3种反应参数与油样黏度的相关性由高到低排序为温度、时间、油水比;稠油四组分含量中,黏度受沥青质含量影响最大,芳香烃次之,受胶质和饱和烃含量影响较小。 展开更多

关键词 稠油 超临界水 原位改质 降黏特性 影响因素 稠油热采 降黏集输

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基于原位转化/改质技术的陆相页岩选区评价——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩为例 被引量：29

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作者 杨智 邹才能 +4 位作者 付金华 侯连华 刘显阳 林森虎 李士祥 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期221-228,共8页

与依靠水平井体积压裂技术的页岩气、致密油开发相比,原位转化/改质技术更适合规模效益开发中国陆相大面积分布、成熟度介于0.5%~1.0%、总有机碳质量分数大于6%的页岩层系液态烃资源.本研究基于原位转化/改质技术具有不受地质条件限制... 与依靠水平井体积压裂技术的页岩气、致密油开发相比,原位转化/改质技术更适合规模效益开发中国陆相大面积分布、成熟度介于0.5%~1.0%、总有机碳质量分数大于6%的页岩层系液态烃资源.本研究基于原位转化/改质技术具有不受地质条件限制、地下转化轻质油、高采出程度、较低污染等技术优势的特点,综合考虑鄂尔多斯盆地延长组7段页岩厚度、页岩有机质丰度、热演化程度和现今埋深等地质参数,评价优选试验有利区主要分布在盆地东南部,其中埋深小于1 500 m的分布面积大于6 000 km^2.页岩选区评价结果表明,鄂尔多斯盆地陆相页岩是原位转化/改质技术工业试验的有利页岩分布区. 展开更多

关键词 页岩油 页岩层系液态烃 陆相页岩层系 原位转化技术 原位改质技术 鄂尔多斯盆地 资源潜力 致密油

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超稠油注空气辅助地下原位裂解改质试验和数值模拟 被引量：3

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作者 任韶然 裴树峰 +4 位作者 张攀锋 王乔波 黄丽娟 张亮 廖广志 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期97-103,共7页

超稠油地下原位裂解改质工艺的原理是通过井筒电加热器加热地层,促使稠油组分发生热裂解反应生成轻质油和气体,实现超稠油在地下的原位裂解改质。但单一的原位裂解工艺主要通过热传导传递热量,地层加热速率缓慢。考虑到注空气强化采油... 超稠油地下原位裂解改质工艺的原理是通过井筒电加热器加热地层,促使稠油组分发生热裂解反应生成轻质油和气体,实现超稠油在地下的原位裂解改质。但单一的原位裂解工艺主要通过热传导传递热量,地层加热速率缓慢。考虑到注空气强化采油工艺的原理和原油的氧化放热特性,提出超稠油注空气辅助原位裂解工艺方法,利用注入空气的对流效应和氧化反应的热效应提高地层传热速率,同时具有气驱助采的效果。针对此工艺过程,进行超稠油在高压空气条件下的热裂解试验,研究其热裂解反应机制和模型,并建立超稠油注空气辅助原油裂解改质工艺的油藏模拟模型,研究高温条件下注空气对原油原位裂解工艺的影响和开发效果。结果表明:超稠油在350℃的温度下即可发生裂解反应,生成气体、轻质油和焦炭类物质;相对于单一的原位裂解改质工艺,注空气可有效增加传热速率,提高地层温度,提高原油采收率及能量效率。 展开更多

关键词 超稠油 原位改质 注空气 热裂解 油藏模拟

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超稠油原位催化改质提高采收率实验 被引量：8

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作者 唐晓东 陈廷兵 +3 位作者 郭二鹏 关文龙 蒋有伟 李晶晶 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期114-120,共7页

针对蒸汽吞吐、蒸汽驱的低渗透区超稠油流动阻力大、开采困难等问题,提出低渗透区超稠油原位催化改质降黏技术。采用反应釜法和物模实验法,筛选高效原位改质催化剂,研究催化剂的注入方式,并筛选5种催化剂及其改质条件。研究表明:以有机... 针对蒸汽吞吐、蒸汽驱的低渗透区超稠油流动阻力大、开采困难等问题,提出低渗透区超稠油原位催化改质降黏技术。采用反应釜法和物模实验法,筛选高效原位改质催化剂,研究催化剂的注入方式,并筛选5种催化剂及其改质条件。研究表明:以有机锌为催化剂,催化剂用量为0.1%、稠油含水率为50%时,超稠油具有较好的改质降黏效果;物模实验法原位催化改质降黏效果优于反应釜法,稠油含水率为50%、催化剂用量为0.1%、反应温度为240℃、填砂管回压为8~10 MPa和反应时间为24 h条件下,稠油黏度由145000 mPa·s降至54260 mPa·s,降黏率达62.58%;物模实验法改质油的密度和酸值下降,重组分(胶质和沥青质)含量减少10.85%,300、500℃前馏分分别提高了6.75%、17.29%。在240℃、10 MPa条件下,采用自制生物质基调剖剂封堵优势渗流通道,将催化剂注入低渗填砂管后水驱,改质稠油黏度降至68450 mPa·s,降黏率达52.79%,流动阻力减少19.74%,采出率达到95.22%,稠油综合采出率由46.94%增至85.13%。该方法为超稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱低渗透区域的稠油进行原位催化改质降黏提高采收率提供了借鉴。 展开更多

关键词 超稠油 催化剂 原位催化改质 油溶性 蒸汽吞吐 蒸汽驱 提高采收率

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稠油自生溶剂强化SAGD实验与数值模拟研究

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作者 程海清 杨嗣民 +2 位作者 赵庆辉 张勇 苏磊 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期101-111,共11页

针对稠油油藏注蒸汽中后期热效率低、蒸汽消耗量大等问题,提出了稠油原位催化裂解产生溶剂辅助注蒸汽开采技术。通过数值模拟和物理模拟相结合的方式,对该方法的可行性进行了研究。通过辽河杜84稠油的室内评价实验,研究了稠油催化裂解... 针对稠油油藏注蒸汽中后期热效率低、蒸汽消耗量大等问题,提出了稠油原位催化裂解产生溶剂辅助注蒸汽开采技术。通过数值模拟和物理模拟相结合的方式,对该方法的可行性进行了研究。通过辽河杜84稠油的室内评价实验,研究了稠油催化裂解产生溶剂的机理,结合反应动力学理论建立了反应动力学模型,利用数值模拟方法研究了稠油原位产生溶剂强化的机理。结果表明,在注蒸汽环境下催化裂解可将超5%的稠油裂解为溶剂,其组成包括碳氢化合物轻烃和非凝结气体,具有作为SAGD汽腔中辅助重力泄油的溶剂介质特征,裂解产生的溶剂浓度也满足溶剂辅助SAGD(Expanding Solvent-SAGD,ES SAGD)技术对溶剂的需求,且产生的轻烃组分和气体可在汽腔中循环利用,实现提高泄油效率和油汽比的效果。 展开更多

关键词 稠油 原位改质 水热裂解 溶剂 蒸汽辅助重力泄油 数值模拟

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芯轴式封隔器金属密封设计及密封性能分析 被引量：1

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作者 晏放 马卫国 陈家俊 《石油机械》 北大核心 2024年第4期120-128,共9页

针对油页岩、页岩油、重质油和富油煤等非常规油气资源采用地下原位改质技术开采,井下存在高温、高压和腐蚀环境,常规封隔器及其密封不能满足工程要求的问题,设计了一种芯轴式金属对金属密封的井下封隔器,密封副采用耐高温和腐蚀的Incon... 针对油页岩、页岩油、重质油和富油煤等非常规油气资源采用地下原位改质技术开采,井下存在高温、高压和腐蚀环境,常规封隔器及其密封不能满足工程要求的问题,设计了一种芯轴式金属对金属密封的井下封隔器,密封副采用耐高温和腐蚀的Inconel 625材料,其中密封座采用金属陶瓷涂层结构。进行了封隔器坐封密封原理试验。试验结果表明,封隔器能在油套大环空间隙形成密封,且密封能力随着坐封载荷的增加而增大。基于密封接触能原理,应用ANSYS软件模拟了井下封隔器的密封性能,并对其影响因素进行研究。研究结果表明:涂层厚度和涂层弹性模量对密封能力影响不显著;芯轴密封面椭圆率和过盈量对密封能力影响较大,起决定性作用。基于密封副高温、持久载荷作用下许用应力低和密封能力评价指标,给出了密封结构参数设计方案,密封座涂层材料为Cr_(3)C_(2)-NiCr,涂层弹性模量250 GPa,涂层厚度为0.3 mm,椭圆率为,过盈量为0.02 mm。研究结果可为高温、高压、腐蚀环境下封隔器的开发和应用提供理论指导。 展开更多

关键词 地下原位改质 封隔器 金属密封 金属陶瓷涂层 密封性能

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稠油热采新技术研究现状及展望 被引量：17

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作者 张莉 祝仰文 王友启 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第4期64-70,共7页

全球稠油资源丰富,注蒸汽热采是主要的开发方式。文章概述了国内外稠油热采技术的现状,包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、火烧油层等技术的基本机理和适用条件,以及近年来稠油热采新技术的主要机理和矿场应用实例。根据... 全球稠油资源丰富,注蒸汽热采是主要的开发方式。文章概述了国内外稠油热采技术的现状,包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、火烧油层等技术的基本机理和适用条件,以及近年来稠油热采新技术的主要机理和矿场应用实例。根据实例得出以下结论:针对隔夹层发育且渗透性差的强非均质超稠油油藏,通过改变井网井型、添加溶剂辅助、烟道气辅助等发展了多种形式的蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)。针对薄层、深层、超稠油油藏,通过复合化学剂(降黏剂/驱油剂/泡沫剂等)、气体(CO_(2)/N_(2)等),利用蒸汽、化学剂、气体三者的协同作用,形成了不同类型油藏多元热复合驱技术。针对蒸汽开采末期油藏,形成不同类型油藏火驱模式,矿场试验较蒸汽吞吐提高采收率25%~30%。热溶剂开采技术通过高温热溶剂传质、传热作用及脱沥青质反应对稠油进行原位改质,碳排放量比SAGD减少75%。稠油原位改质技术通过地下加热裂解、催化改质等方法,将超稠油改质为轻质原油,实现稠油有效开发。稠油热采技术的下步发展方向是多学科交叉结合,开发全过程节能降耗,向绿色低碳、清洁高效方向发展。 展开更多

关键词 稠油 热采 多元热复合驱 热溶剂 原位改质 提高采收率

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致密油与页岩油内涵、特征、潜力及挑战 被引量：231

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作者 邹才能 朱如凯 +12 位作者 白斌 杨智 侯连华 查明 付金华 邵雨 刘可禹 曹宏 袁选俊 陶士振 唐晓明 王岚 李婷婷 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期3-17,1-2,共15页

致密油是当前全球非常规石油发展的亮点领域,页岩油是未来非常规石油发展的潜在资源。基于国内外页岩层系液态烃地质特征系统研究,提出致密油与页岩油的＂甜点区＂分布,应着眼烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性＂六特... 致密油是当前全球非常规石油发展的亮点领域,页岩油是未来非常规石油发展的潜在资源。基于国内外页岩层系液态烃地质特征系统研究,提出致密油与页岩油的＂甜点区＂分布,应着眼烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性＂六特性＂匹配评价;并指出中国有利页岩层系的特点是液态烃TOC〉2%（S1〉2mg/g）,纹层状页岩或致密砂岩、致密碳酸盐岩,孔隙度较高（致密油储集层孔隙度大于10%,页岩油储集层孔隙度大于3%）,脆性矿物含量大于40%,含油饱和度60%~90%,较低原油黏度或较高地层压力,天然裂缝发育;对比北美有利页岩层系地质特征表明,北美有利页岩层系液态烃TOC大于4%,呈纹层状页岩或泥灰岩,孔隙度大于7%,脆性矿物含量大于50%,含油饱和度50%~80%,API〉40°及压力系数大于1.30,天然裂缝发育。围绕中国陆相致密油与页岩油沉积储集层,初步提出陆相细粒沉积分布模式、陆源碎屑与湖相碳酸盐岩混合成因的储集层岩石分类方案,初步预测技术可采资源量致密油约（20~25）×108t,页岩油约（30~60）×108t。陆相湖盆细粒沉积成因与分布、致密储集层微-纳米级储集空间结构、页岩层系液态烃充注及流动机制、页岩层系液态烃地球物理响应模型、资源潜力及＂甜点区＂评价预测等,将成为新时期非常规油气地质面临主要挑战与创新重点。 展开更多

关键词 致密油 页岩油 页岩气 细粒沉积学 “甜点区”评价 岩石物理 混积岩 原位加热改质技术 非常规油气

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