ICS 75. 180.99 E10 备案号：37585—2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 6898--2012
火烧油层基础参数测定方法
Experimental testing method of in - situ combustion parameters
2012一08一23发布
2012-12一01实施
国家能源局 发布 SY/T6898—2012
目 次
前言
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范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 原理
1
实验装置 6 实验准备
5
实验步骤 8 数据处理 9 实验报告附录A（资料性附录）门槛温度确定方法附录B（资料性附录）实验报告封面、首页格式附录C（资料性附录）实验结果数据表格式
74 SY/T6898—2012
前言
本标准按照GB/T1.1一2009《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。
本标准由油气田开发专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：提高石油采收率国家重点实验室（中国石油勘探开发研究院），中国石油稠油
开采先导试验基地（辽河油田公司勘探开发研究院》。
本标准主要起草人：关文龙、陈亚平、梁金中，王伯军，张勇、江航、王春雨、程海清。 SY/T 6898—2012
火烧油层基础参数测定方法
1范围
本标准规定了火烧油层实验过程中门槛温度、燃料消耗量、火烧油层驱油效率等基础参数的测定及计算方法：
本标准适用于稠油油藏火烧油层基础参数测定。
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，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1884原油和液体石油产品密度实验室测定法（密度计法） SY/T5336岩心分析方法 SY/T 6107 油藏热物性参数的测定方法 SY/T 6316 稠油油藏流体物性分析方法原油黏度测定
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
点火温度ignition temperature 经电点火装置加热后的注人空气温度。
3.3
门槛温度threshold temperature 在连续恒速注人空气条件下，能在1h以内使油砂点燃的最低点火温度。
3.4
通风强度air flux 单位时间内通过单位面积油砂的气体在标准状况下（273.15K，1U1325Pa：下同）的体积量。
3.5
视H/C原子比 apparent atomic H/C ratio 维持油层燃烧的燃料中氢原子数与碳原子数的比值。
3.6
燃料消耗量 fuel consumption 在设定通风强度下燃烧带扫过单位体积油砂消耗的燃料质量。
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3. 7
燃料消耗率fuel consumption rate 燃烧带扫过油藏单元体积中消耗燃料的质量占该单元体积地质储量质量的百分比。
3.8
空气消耗量 air consumption 燃烧带扫过单位体积油砂消耗的空气在标准状况下的体积。
3.9
氧气利用率utilizationrateof oxygen 通过燃烧带消耗掉的氧气在标准状况下的体积占总注人氧气在标准状况下体积的百分比。
3.10
深计空气油比 cumulative air-oil ratio 整个火烧油层驱油过程中累计注人空气在标准状况下体积量与累计采出原油质量的比值。
3.11
阶段空气油比 stageair-oil ratio 火烧油层驱油过程中某个阶段累计注人空气在标准状况下体积量与该阶段采出原油质量的比值。
3.12
燃烧前缘推进速度advancingrate of comhustion front 燃烧前缘在单位时间内推进的距离。
3.13
火烧油层驱油效率displacement efficiency of in-situ combustion 从燃烧带扫过的油单元体积中被驱替出的那部分石油储量质量占该单元体积地质储量质量的百
分数。
4原理
火烧油层燃烧反应为C.H，O2→COCOHO.在火烧油层实验的某一燃烧区间内，对注人空气中的Oz和产出气体中的O2，CO及CO含量进行连续测定，将测定的气体量代人到反应式中即可求出该燃烧区间燃料C.H，中C和H，的含量。然后根据该燃烧区间的体积，C的含量、H.的含量，通风强度、燃烧时间和模型油砂的初始条件，可分别求取视H/C原子比、燃料消耗量、燃料消耗率，空气消耗量，氧气利用率、空气油比、燃烧前缘推进速度和火烧油层驱油效率等基础参数。
5实验装置
5.1实验流程
火烧油层基础参数测定实验装置主要包括注人系统、模型本体、信号检测采集系统和产出系统。 实验装置流程见图1。 5.2注入系统
注人系统包括： a）空气源：空气中杂质（水蒸气、粉尘、油等）质量含量不高于(.5%，压力高于实验方案设
计压力1MPa以上； b）氮气源：纯度不低于99.9%，压力高于实验方案设计压力1MPa以上
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空气源
气体流量控制器
气体过滤器
压力传感器
氢气源
气体组分分析仪
燃烧管模型本体
燃烧釜模型本体
回压阀
气体流量计
气体过滤器
气体干燥器
冷凝器
气液分商器
图1 实验装置流程示意图
c) 气体减压阀： d) 气体流量控制器。
5.3 模型本体 5.3.1 燃烧釜模型本体技术要求如下：
a) 燃烧签模型本体内径不小于7cm b) 模型长度与内径比值大于2： c) 油砂上表面至少布置一个温度测点： d) 最高耐温不低于800℃： e) 最高耐压不低于1MPa
5.3.2 燃烧管模型本体技术要求如下：
a) 燃烧管模型内径不小于8cm b) 模型长度与内径比大于4 c) 最高耐温不低于800℃ d) 最高耐压不低于.5MPa
5.4信号检测采集系统
信号检测采集系统包括： a) 温度传感器：精度土1℃，量程0℃一800℃ b) 压力传感器：精度土0.25%FS c）气体组分分析装置：至少能够在线检测CO，COzNz和O2四种气体组分及每种气体体积百
分含量，精度土0.5%FS d）数据采集处理系统：最小数据采集时间间隔1s。
5.5产出系统
产出系统包括： a）冷凝器：能使产出流体温度不高于1℃ b） 回压调节器：回压控制精度不低于.5%： c）气液分离器： d）气体干燥器。
5.6应用局限性
燃烧管模型分为热补偿式和隔热式两种。热补偿式燃烧管模型考虑到仪器的设计加工水平与实验
3 SY/T 6898—2012
操作的雄度，可不使用压力舱。对于地层压力较高的油藏，低压下的模型测试结果可能与实际压力条件下的真实情况存在一定偏差。隔热式燃烧管模型可承受较高压力，燃烧带沿模型径向有定的热损失。会导致测定的燃料消耗量、空气油比等参数偏大。为了保证燃烧的稳定性，建议燃烧釜及燃烧管模型在实验过程中均竖直放置。
6实验准备
6.1实验用油
原油样品先用孔径0.045mm的不锈钢筛网在低于80℃温度下进行过滤，过滤后在低于120℃温度下进行脱水，含水低于0.5%为合格。测定黏温曲线按SY/T6316的规定执行，测定原油密度按 GB/T1884的规定执行。 6.2实验用水
可采用实际地层水或者按地层水分析资料配制。 6.3实验用砂
实验可采用天然油砂或模拟砂。天然油砂需进行抽提洗油，具体抽提方法按SY/T533G的规定执行。洗好油的岩心需在100℃105℃条件下烘5h-8h后放人干燥器中待用。模拟砂是根据地层岩心颗粒分布与地层岩心中黏土成分及含量的分析数据，选择粒度相似的石英砂与成分相同的黏土按比例均匀混合雨成。测定实验用砂的热物性参数按照SY/T6107的规定执行。 6.4建立模型 6.4.1将实验用砂均匀填人模型，使其紧密填装。 6.4.2连接抽真空系统，在真空度达到133.3Pa后，再连续抽空2h~5h 6.4.3饱和实验用水，并计量饱和水体积。按公式（1）计算孔隙度。 6.4.4饱和实验用油，直到模型连续出油不出水或产出液含油率达到99.%时，计量饱和油量和驱出水量，按公式（2）和公式（3）计算初始含油饱和度及束缚水饱和度。
Vw×100 %
=V
(1)
式中：
孔隙度的数值，用百分数表示：岩心饱和水体积的数值，单位为毫升（mL）：
Vw V岩心体积的数值，单位为毫升（mL）。
V。× 110%
S.i=V.
(2)
.Vw.-V.
Swr:
(3)
V.
式中: S...初始含油饱和度的数值．用百分数表示 V. 饱和油体积的数值：单位为毫升（ml）： S 束缚水饱和度的数值。用百分数表示。 SY/T6898-2012
7实验步骤
7.1燃烧釜实验 7.1.1i 设定点火温度和空气流量，开启点火器电源，同时向燃烧釜注人空气。 7.1.2实时监测并记录空气注人压力、空气流量、模型各测温点温度和尾气中各组分数据。 7.1.3被加热的空气进人模型，加热油砂。实时监测并记录模型内部各测点温度变化 7.1.4当尾气叫C0体积含量在8%15%持续稳定2h以上停止实验；若点火器通电5h后尾气巾 CO体积含量仍未达到8%也停止实验。 7.1.5当尾气中待模型冷却后打开模型，取出已燃砂、结焦砂、未燃油砂、分别计量其体积和质量。 若已燃砂量不低于总填砂量的10%，该实验有效：若已燃砂含量与总填砂量的比值小于10%，应重新建立模型，提高点火温度，重新进行燃烧签实验。 7.2燃烧管实验 7.2.1建立初始油藏温度。 7.2.2注氮气预热：按设计的气体流量值向模型中通人氮气，使模型油砂中建立气相渗流通道并驱替出可流动的液体，当没有液体产出时启动点火装置，点火温度设定值在门槛温度20℃以上：当注人端油砂的温度达到门槛温度后停止注人氨气： 7.2.3燃烧实验：按实验设计的气体流量值注人空气，实时监测并记录空气注人压力、空气流量、 模型各测温点温度和尾气中各组分数据
8数据处理
8.11 燃烧釜实验数据处理
提取燃烧釜最上层温度测点的检测数据，得到温度与累积加热时间的曲线，同时在同坐标系内对时间求导得到温升速度曲线。温升速度曲线出现最大值的时刻对应的温度随时间变化曲线的温度即门槛温度，参见附录A。若采用燃烧管测定门槛温度，其步骤和数据处理方法同燃烧签实验。 8.2燃烧管实验数据处理 8.2.1数据提取
在模型注人端与模型中部之间选取一个测温点的位置为起点S，（距注人端距离占整个模型长度的20%40%），在模型中部与模型产出端之间选取另一个测温点的位置为终点S，（距产出端的距离占整个模型长度的211%40%），起点S达到最高温度对应的时间为t，终点S达到最高温度对应的时间为t：对t一t时间段内的数据进行提取。 8.2.2计算t-t时间段内消耗燃料CH，中C的质量
t，时间段内消耗燃料CH.中C的质量的计算见公式（4）：
M.(Vo V) _ M.(Vo. V.) m= 22.4 ×1000
(4)
224
式中： m—tt2时间段内消耗燃料CH.中C的质量数值，单位为下克（kg）： M.-碳原子摩质量．单位克每摩尔（gmol）;