Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 1831—2015
火烧油层比例物理模拟实验
技术规范
The technical specification of scaled physical modeling experiment
for in-situ combustion
2015－08－04发布
2015一11－01 实施
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY 1831—2015
目 次
前言 1 范围
1
规范性引用文件 3 术语和定义 4 实验原理 实验装置
2
0
实验方案设计模型建立 实验步骤实验结果处理，
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S
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10　实验报告附录 A（资料性附录）火烧油层比例物理模拟相似准则附录B（资料性附录）实验基础数据表格式附录C（资料性附录）模型盖底层等效厚度计算方法附录D（资料性附录）火烧油层比例物理模拟实验记录格式· 附录E（资料性附录）实验报告封面及首页格式附录F（资料性附录）火烧油层比例物理模拟实验场图格式附录G（资料性附录） 火烧油层比例物理模拟实验注人及生产动态曲线格式· 参考文献
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前言
本标准按照GB/T 1.1一2009《标准化工作导则第 1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会勘探与生产专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：辽河油田、新疆油田分公司。 本标准主要起草人：张方礼、张建华、刘其成、赵庆辉、刘宝良、张勇、程海清、韩晓强、张
鸿、张继周、王伟伟、张树田、彭旭、贾大雷、孙士强。
Ⅱ Q/SY 1831—2015
火烧油层比例物理模拟实验技术规范
1范围
本标准规定了火烧油层比例物理模拟的实验方法及技术要求本标准适用于稠油油藏火烧油层比例物理模拟实验。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB／T 13377原油和液体或固体石油产品密度或相对密度的测定　毛细管塞比重瓶和带刻度双毛细管比重瓶法
GB/T 28910　原油流变性测定方法 GB/T 29172 2岩心分析方法 SY/T 6107 油藏热物性参数的测定方法 SY/T 6898 ，火烧油层基础参数测定方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
火烧油层 in-situ combustion 通过注人井将空气或者氧气注人到地层中，利用人工点火的方法点燃油层，继续向油层注人空气
维持油层持续燃烧。燃烧带前方产生多重驱油机制，将原油驱向生产井被开采出来。 3. 2
比例物理模型 scaled physical model 同时或部分满足油藏几何条件、物理条件、边界条件及时间条件相似的物理模型。
3.3
油藏原型 reservoir prototype 描述实际油藏的原始模型。
3. 4
相似准则 similarity criteria 由描述物理过程的物理量组成的独立的无量纲数组，是油藏原型与比例物理模型之间的相似判定
依据。 3. 5
已燃区　burned region 火烧油层过程中已经发生过高温氧化反应的区域。
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3. 6
燃烧前缘　burning front 火烧油层过程中，以焦炭形式残留下来的原油重质组分与空气正在发生高温氧化反应的区域。
3.7
结焦带coke zone 在火烧油层过程中，受燃烧前缘的高温作用，原油发生裂解反应，生成焦炭和轻质原油，焦炭残
留在砂粒上的区域。 3.8
油墙 oil bank zone 在火烧油层过程中，高温裂解产生的轻质原油混合着未发生明显化学变化的原油在运移、聚集过
程中形成含油饱和度相对富集的区域。 3. 9
原始油区　original oil zone 在火烧油层过程中，温度、含油饱和度没有受到火烧油层影响的区域。
4实验原理
4.1概述
依据火烧油层比例物理模拟相似准则，将油藏原型参数进行转换，得到一套模型控制参数。在此基础上设计建立与油藏原型相似的物理模型，进行火烧油层驱油物理模拟实验，将实验数据及实验现象整理分析，揭示火烧油层驱油机理，认识油藏内部燃烧前缘扩展、油水运移及产出规律，指导油田开发生产。
4.2相似准则 4.2.1相似准则的推导
根据质量守恒方程、运动方程、能量守恒方程对火烧油层过程进行数学描述，并给出合适的边界条件及初始条件，应用气固两相界面反应动力学模型，建立火烧油层燃烧动力学模型，推导出相似准则群，从中得出相应的相似准则。 4.2.2相似准则数的选择 4.2.2.1几何相似
几何相似应满足以下要求： a）比例物理模型尺寸与油藏原型几何条件按比例进行模化 b）井网结构应按同比例进行模化。
4.2.2.2油藏物性参数相似
油藏物性参数相似应满足以下要求： a）根据研究目的，比例物理模型的渗透率按相似比例进行模化或按油藏原型 b）比例物理模型的含油饱和度与油藏原型相似。 c） 实验用油应选取目标区块原油。
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4.2.2.3力学相似
力学相似应满足：比例物理模型中主要力学参数如驱动力、重力等相似与模拟火烧油层方式相对应。 4.2.2.4注采参数相似
注采参数相似应满足以下要求： a）比例物理模型中时间应与油藏原型按比例进行模化。 b）比例物理模型中空气注人量应与油藏原型按比例进行模化 c） 比例物理模型中油水产出量应与油藏原型按比例进行模化。
4.2.2.5火烧油层比例物理模拟相似准则及公式
火烧油层比例物理模拟相似准则及公式参见附录 A。
5实验装置
5.1概述
火烧油层比例物理模拟实验装置由注入系统、模型本体、电点火系统、数据采集与处理系统、尾
气在线监测系统、产出系统和安全防护（排风）系统七部分组成，如图1所示。
数据采集与处理系统 尾气在线监测系统
注人系统
模型本体
产出系统
电点火系统
安全防护（排风）系统
图1火烧油层比例物理模拟实验装置示意图
5.2 注入系统
注入系统性能指标要求如下： a） 空气源：空气中杂质（水蒸气、粉尘、油等）质量含量不大于0.5%，压力应大于实验方案
设计压力的20%。 b） 氮气源：压力应大于实验方案设计压力的20%。 c）气体减压阀：精度等级为±0.5%FS。 d） 气体流量控制器：精度等级为±0.5%FS。
驱替泵：流速范围为 1mL/min～200mL/min，不确定度等级为±0.5%。 f) 蒸汽发生器：控温不确定度等级为±1℃，压力不确定度等级为±0.5%FS。
e)
5.3模型本体
模型本体密封性能指标要求：模型本体及高压舱在实验设计压力条件下10h压力降不大于5%。 5.4电点火系统
电点火系统性能指标要求如下：
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a 工作温度不小于500℃。 b）压力不小于实验方案设计压力。 c） 在最高工作温度下稳定工作时间不应小于10h。
5.5数据采集与处理系统
数据采集与处理系统性能指标要求如下： a）温度传感器：量程0℃～1000℃，不确定度等级为±2℃。 b）压力传感器：不确定度等级为±0.25%FS。 c） 数据采集处理系统：最小数据采集时间间隔为 1s。
5.6尾气在线监测系统
尾气在线监测系统性能指标要求如下： a） 在线检测一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和甲烷五种气体组分体积百分含量，不确定度等
级为±0.5%FS，检测燃烧状态 b）在线监测硫化氢气体体积百分含量，不确定度等级为土0.5%FS，确保实验环境安全。
5.7　产出系统
产出系统性能指标要求如下： a）冷凝器：产出流体温度不大于150℃。 b)[ 回压调节器：压力不确定度等级为±0.5%FS。 c）气液分离器：耐压不小于0.1MPa。 d）电子天平：不确定度等级为±1mg。
5.8安全防护（排风）系统
安全防护（排风）系统性能指标要求如下： a）排风能力为每小时内实验室空间体积的2倍以上。 b）实验室配备硫化氢气体报警器。
6　实验方案设计
6.1准备
收集油藏原型基础数据及注采参数，记录参见表B.1。 6.2　比例模化
根据实验目的，结合实验条件，选择合适的相似准则（参见附录A），确定相似比例因子。将原型油藏参数进行比例模化，记录参见表B.2。 6.3模型设计 6.3.1模型井
根据原型的井距和相似比例因子计算模型井距，确定模型井在模型中的位置。模型井的直径可不按几何比例缩小，射孔模拟通常采用切口法或打孔法。
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6.3.2　油层
根据原型油层参数和相似比例因子、相似准则确定油层物性参数、模型砂、油品及实验温度和实验压力。 6.3.3盖底层
根据实验时间、地层导热系数、边界温差，以及盖底层材料的热物性和设定的传热误差确定盖底层等效厚度，盖底层等效厚度的计算公式参见附录C。 6.3.4监测方案 6.3.4.1温度监测
根据实验目的设计温度监测点的分布，温度监测点在横向、纵向应大于5列。模型内部温度测量采用铠装热电偶。 6.3.4.2压力监测
根据实验目的设计压力监测点的分布，模型内部压力通过布置压力导管连接至压力传感器测量。 6.3.4.3注入气体监测
根据实验方案设计的最大注气速率，选择气体流量控制器，即最大注气速率应处于气体流量控制器量程的 1/3～2/3 之间。 6.3.4.4产出流体监测
产出流体监测应包括以下内容： a）产出气体监测分为：尾气在线监测和取样检测 b）产出液监测采取取样分析，采集不同时刻的产出液并送样分析化验其物理性质和化学性质。
6.4操控参数设计 6.4.1点火温度
按 SY/T 6898设计原油的点火温度。 6.4.2通风强度
应根据该区块原油燃烧基础参数设计通风强度
6.5健康安全环保要求
健康安全环保要求包括如下内容： a）制定防火、防中毒、防爆炸、防触电等预防措施。 b）岗位操作人员掌握防火、防中毒、防爆炸、防触电等事故预防措施。 c）岗位操作人员应持证上岗，严格执行安全技术操作规程，精心维护和使用设备仪器、工具，
确保完好。
d）实验室各种压力容器严格按照有关规定储存和使用，发现异常严禁使用。
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