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稠油注空气低温催化氧化采油技术是一种改善注蒸汽采油效果的新技术。该技术具有无地域和气源限制、高效低成本、适应性强等优势,具有广阔的发展前景。然而,注空气技术必须保证当空气突破时,采出井中氧气的浓度低于安全阈值。本文的主要研究内容为:(1)不同原油的低温氧化反应活性;(2)埕北稠油低温催化氧化实验研究;(3)注空气对提高稠油采收率的影响研究。不同原油的低温氧化反应活性实验表明,惠州稀油、埕北稠油和鲁克沁超稠油的低温氧化反应级数分别为0、0和1级反应,反应活化能分别为77.279、59.670和53.276kJ/mol。随着原油粘度的上升,原油的低温氧化反应级数由0级变为了1级,反应活化能下降。原油重组分(胶质和沥青质)含量越高,低温氧化反应活性越强。键能法计算表明,低温氧化反应是一个放热反应过程,原油的重组分含量越高,低温氧化反应的平均放热量越高。尽管稠油的低温氧化反应活性较强,但其反应速率仍较低。因此,采用了 5种有机酸金属盐催化埕北稠油低温氧化反应过程,其催化活性强弱为FeL>CuL>ZnL>NiL>MnL。当FeL用量为1.5%、反应温度为120。C、反应压力为8MPa时,反应24h后,氧气浓度由非催化时的14.36%降至4.52%,低于安全阈值5%。低温催化氧化后,氧化油的轻组分含量上升,酸值上升。FeL具有催化氧化反应和催化裂化反应的双重作用。动力学分析结果表明,FeL存在时,稠油的低温氧化反应由非催化的零级反应变为1级反应,Arrhenius活化能从59.670kJ/mol降至47.007 kJ/mol,降低了 21.22%。FeL可提高稠油低温氧化反应的放热量,有利于注空气采油。单管驱替实验表明,单纯水驱、注氮气和注空气的最终采出程度分别达到32.97%,48.86%和60.25%。空气驱过程中,低温氧化反应热可使填砂管升温约12。C。同时,重力分异作用使得空气置换高粘度的氧化油进入到水窜通道中,形成高粘原油段塞,封堵高渗透通道。注空气采油是集氮气驱、低温氧化热效应和氧化油封堵调剖于一体的采油过程。双管驱替实验表明,高渗管和低渗管的采出程度分别达到53.22%和31.57%,较直接水驱分别提高了 20.89%和12.16%,综合采收率达到49.11%,较直接水驱提高了 23.03%。注空气可有效的扩大油藏波及系数,提高非均质高含水期稠油油藏的采收率,可作为稠油油藏“三采”的重要技术手段。