中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）
高度芳构化的含氧化合物能很好地抵抗中等强度的热作用。较低分子量的含氧化合物，特别是羧酸和醇，对热不稳定，但其分解产物是无害的。
注蒸汽热采稠油过程中有CO和CO2生成，这一方面是由于稠油水热裂解反应的结果，另一方面来源于羧酸的脱羧作用。除了地下稠油自身含有一定量的原始有机酸以外，在注蒸汽热采过程的稠油水热裂解反应也会产生一定量的有机酸。例如，稠油中的含羰基组分受热会发生反应，生成有机酸、CO2及其他含氧酸。
稠油中所含的腐植质和矿物质也是 CO、CO2的来源之一。无论来源如何，CO和 CO2的生成显然对提高稠油采收率是非常有益的，CO可以进行水煤气转换反应，生成 H2改质稠油；CO2是一种常用的混相驱油剂。有机酸和CO2一起控制储层内的酸碱度，并在很大程度上影响着矿物的溶解和沉淀。事实上，储层中有机酸对矿物的溶解和沉淀在很大程度上影响着孔隙的变化，进而影响稠油在多孔介质中的流动和水热裂解反应环境。
2.3.3 含氮化合物的作用
稠油中氮的含量并不象硫化物那么多，种类也比较少，但对稠油开采、储存及加工过程均有极其重要的影响。
氮化物可分为碱性和非碱性两大类[12]，分别以吡啶（含有一个吡啶环）、吡咯型结构（含有一个吡咯环）为主。虽然含氮化合物按碱度分类不是很严格，但碱性是含氮化合物的一个非常重要的性质，许多重要的反应都涉及氮原子。
碱性氮化物主要有[7]：脂肪胺类、吡啶类、喹啉类和苯胺类。非碱性氮化物主要有
[7]
：吡咯类、吲哚类、咔唑类、吩嗪类、腈类和酰胺类。通常，稠油中碱性氮的量占总
氮的 30%左右。
非碱性氮化物中的吡咯类容易反应，生成不溶胶质。碱性氮化物在单独存在时比较稳定，很难发生反应，但当稠油中存在大量酸性组分时，如酸性硫化物、非碱性氮化物等，碱性氮化物的存在会促进这些物质反应，从而起到催化作用。
总的来看，从饱和分、芳香分、胶质至沥青质，其杂原子含量逐渐增大，氢碳比逐渐减小。饱和分由烃类所组成。芳香分基本也属于烃类，但已混有一些含硫、氮的杂环化合物，而胶质和沥青质则完全由非烃化合物所组成。杂原子键的断裂必将导致稠油中的胶质、沥青质等重组分分子量减小，转化为饱和分和芳香分等轻组分。
中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）
2.3.4 水在反应中的作用
人们最初认为注蒸汽热采过程中的水蒸汽仅仅起到物理传热的作用，Hyne 等人经过研究发现，用水蒸汽开采沥青时，200℃-325℃的水蒸汽和冷凝的热水与生油岩及有机物质、腐植物质和沥青之间发生了明显的化学作用，并生成H2S、CO2等气体和小分子烃，从而证明水蒸汽参与了沥青的改质反应。
因此水蒸汽除了传导热量，提供稠油降粘所需的热环境以外，在稠油水热裂解反应中还具有重要的物理和化学作用。
首先，水蒸气的存在阻抑了稠油转化过程中自由基结合反应的出现，起到稀释剂的作用，物理地将自由基相互隔离，使它们不能结合成更高分子量的烃类。
其次，水在高温下的物理和化学性质的改变使其参与了稠油的化学降解过程。 当水温升高时，有机化合物溶解度的增加值将比正常温度影响的期望值高。水在250℃的离子负对数值是11，而20℃时的值是14。这意味着当水温升高时，水变成了一个更强的酸和更强的碱。因此，除了动力学速率随温度的自然增加外，由水产生的酸、碱催化作用在高温下也提高了，导致水在温和的介质环境中易与有机化合物发生反应，如离子缩合，断裂，水解等[13]。
中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）
第三章 热-泡沫复合驱技术
3.1热-泡沫复合驱技术研究现状
目前，注蒸汽至今已成为成熟的采油工艺，在全世界应用EOR采出的原油中，用注蒸汽法采出量约70%，特别在开采高重度、高粘度和高孔隙度的油藏时，它几乎已成为一种常规的采油方法，但注蒸汽技术本身还存在一些固有的缺陷：蒸汽、油和水的渗 流过程中，由于蒸汽与油和水密度的悬殊差异，蒸汽和油水的重力分离造成注入蒸汽在油藏中的“超覆”流动。即蒸汽进入油层上部流动，不能在整个油层厚度上均匀推进，此种现象随油层厚度的增加而加剧，造成蒸汽驱的体积波及效率低下；又由于蒸汽的粘度大大地低于油层流体的粘度，致使蒸汽驱时指进严重，尤其在非均质油藏中常常发生注入蒸汽沿高渗层的窜流，导致注入蒸汽大量损失和体积波及系数的降低。因此单纯蒸汽驱因旁通大部分原油，大大影响蒸汽驱的采收率。
为了克服蒸汽驱中存在的问题，国内外学者进行了大量的研究。对泡沫的研究始于20世纪50 年代，此后随着实验手段的发展及现场应用的需要，其研究日益发展。美国联合石油公司于1965年进行了泡沫驱油室内研究并且发表了研究结果。美国1976 年在伊利诺斯州西金斯油田进行了一次泡沫驱油的小型矿场试验，估算能多产原油约19000吨。
而我国泡沫驱油的试验，最早是1965年，在玉门油田进行泡沫驱油试验，1971年在新疆克拉玛依油田、1980年在大庆油田也相继进行试验，都取得了肯定的效果，1997年冀东油田的泡沫试验，也获得较大成功，1999年大庆油田在北二区东部开展了176m井距的泡沫驱先导性矿场试验，并见到初步效果。运用泡沫提高采收率有其独到之处，一是阻力系数很高，有利于流度控制，进一步提高采收率，另一方面，可节约化学剂用量，即可降低成本。
Fried是最早研究采用泡沫在提高采收率方面增加驱油效率的研究人员。他的研究指出，泡沫引起气相相对渗透率迅速降低，进而延缓了气体的突破；泡沫法提高采收率主要归功于气体渗透率的降低；他注意表面活性剂增加了残留气体的饱和度，其观察表明，气体相对渗透率并非饱和度的单值函数。当阻止流动的界面张力增加时，曲线向左移动，表明了泡沫流动阻力随表面活性剂浓度的增加而增大。因此，气体有效
中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）
渗透率也是一个表面活性剂浓度的多值函数。因此可以认为气体有效渗透率取决于表面张力和表面粘滞力；他承认弱的泡沫不能封阻气流的事实。在弱泡沫的情况下：他观察到泡沫不断地破灭和再生。
1963年，Bernard在实验室中发现当有泡沫存在时，气驱效果增强；实验表明：泡沫作为驱替剂，在只含水的松散砂中非常有效；而在只含油的松散砂中却不十分有效；当松散砂含水含油时，泡沫的作用介于两者之间；初步研究表明，泡沫能提高气驱采油过程中的波及体积，因为它选样性地降低了油藏中的的气体渗透率。他认为大部分气体被圈闭在孔隙介质中，仅有少部分气体成为游离气体，游离气体可用达西定理描述。
中国石油勘探开发院廊坊分院高树生等在利用室内实验用品包括：20-40目玻璃微珠充填的一组不锈钢长管模型、实验用发泡液、蒸汽（180、250℃）、蒸馏水以及原油（20℃时地面粘度为813mPa·s）等组成的物理模型对蒸汽泡沫在多孔介质中渗流的影响因素进行了分析：（1）温度影响蒸汽泡沫的稳定性能。对于0.25 %质量浓度的发泡液，蒸汽温度越高，蒸汽干度越高，蒸汽泡沫的稳定性越好，驱替效果也越好。（2）泡沫结构主要取决于多孔介质的拓扑学性质、气液比和气液速率的大小。（3）残余油饱和度对泡沫的稳定性影响较大。只有当残余油饱和度较低并达到产生泡沫的临界值时，在多孔介质中才能产生泡沫。水驱后残余油的存在滞后了蒸汽泡沫的增阻作用，残余油饱和度越高，滞后现象越严重。（4）泡沫易在渗透率高的多孔介质中形成。
通过研究发现：蒸汽泡沫驱目前的研究主要集中在氮气蒸汽泡沫驱和泡沫剂的性能评价上，评价中多数注意泡沫剂的封堵效果，也就是阻力因子的评定，但随着阻力因子的加大，适必引起注入压力的困难，甚至可能超过油层的破裂压力。对于CO2蒸汽泡沫驱来说，应重新确定最佳的阻力因子及气液比、注入速率、温度和压力、注入时机、表活浓度等对其的影响情况；目前尚没有进行深入研究蒸汽泡沫驱适用的油藏条件；蒸汽泡沫驱的工艺配套不完善，没有一个明确的注入机制。
3.2蒸汽泡沫调剖试验中的不足
虽然通过各种资料研究以及现场试验结果表明，蒸汽泡沫调剖研究已经取得了新的突破，但是对于泡沫在蒸汽驱中呈现怎样的渗流特征和调剖机理，国内外尚未达成共识，目前的评价体系只限于针对泡沫本身的性能评价，而且对于泡沫调剖机理研究的实验装置还是沿用过去的一维管式模型，在装置创新中几乎没有进展。同时，在研
中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）
究泡沫调剖实验过程中，实验参数的确定具有较大随意性，没有真正的理论依据和地层的真实反映。
（1）评价指标存在的问题
多数研究者只关注了封堵能力指标。过强的封堵能力可能意味着地层深部在堵剂 前缘的流体无法被驱替，也可能意味着无法持续有效地补充地层能量；从理论上讲，堵剂的突破压力只要比死油区原油的启动压力稍大即可。但目前人们只关心了堵剂的突破压力，而没有研究死油区原油的启动压力，有时两者相差甚远。从波及效率角度看，似乎更应该关注堵剂与地层流体的流度比；注入能力和封堵能力是两个相互矛盾的评价指标，如何寻找两者之间的最佳平衡点，值得深入研究；
评价体系不完善的后果是： 无法准确评价不同配方体系调剖剂的地层适用性及应用前景；无法评估和比较各种配方体系的优劣（因为在指标上区别不明显，有的指标门槛太低，导致各种配方体系相差无几）；在不恰当的指标指导下，可能导致调剖剂攻关方向上出现偏差，容易走弯路。
（2）评价装置存在的问题
管式模型可在接近地层压力条件下进行实验，但与油藏条件相似程度不高。并联管模型是目前通用的调剖流动实验模型。它只适用于模拟具有连续封闭隔层的纵向层间非均质性，而不能模拟平面的由长期注水形成的层内非均质性和没有连续隔层的层间非均质性；无法区分主流线和非主流线；并联管两端的端部效应及其影响不可忽视，现有室内模型没有将其有效剔除。平板模型受强度限制，只能是一种直观的定性模型。这主要是因为平板模型的耐压强度差，实验过程的压力指标与地层真实压力相差太大，实验结果可信度不高；实验只能采用粘度很低的模拟油，渗流相似程度很低。矿场实践中调剖的失效往往是由于注入水的绕流造成的，而目前还没有有效模拟注入水绕流的实验装置，更没有相应的实验方法。
（3）实验方法存在的问题
目前泡沫调剖室内评价实验过程中，实验参数（注入速度、注采压差等）的确定存在较大的随意性。泡沫调剖实验缺乏相似理论的指导，需要运用相似理论通过相似准则来确定实验过程参数。没有相似准则约束下的泡沫调剖实验，可能造成实验过程中渗流类型和流态与地层真实情况具有较大差异，实验结果缺乏说服力； 此外，目前的泡沫调剖室内评价实验过程中，室内测控系统和实验方法不完善。对模型系统内部