海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟.pdf

断块油气田第3 0 卷第4 期FAULT-BLOCKOIL&GAS FIELDdoi:10.6056/dkyqt2023040032023年7 月海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟李晓宇1,孙晓飞1,蔡佳明,王学谦1,张青权,胡金鹏1,韦昌坤1（1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛2 6 6 5 8 0 2.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安7 1 0 0 2 1）基金项目：海洋石油高效开发国家重点实验室开放基金项目“稠油超临界多源多元热流体开采机理研究”(CCL2018RCPS0017RON)摘要利用蒸汽驱开发海上稠油，存在能耗高、热利用率低、效果差等问题。超临界多元热流体作为一种新兴的注入热介质，可有效解决上述问题。其主要成分为超临界蒸汽、超临界N2及C02，是由有机废液在温度3 7 3.8 5 6 9 9.8 5、压力2 2.1 30.0MPa的空气和超临界蒸汽环境中气化及燃烧而成。但是，目前国内外相关研究仍处于初级阶段，缺乏有效的物理模拟装置和方法，超临界多元热流体驱的可行性尚待进一步评估，其驱油特征及参数影响规律也不清楚。为此，文中首次利用自主研制的大型超临界多元热流体驱替实验装置，研究超临界多元热流体驱油过程，揭示了最终采收率变化、超临界多元热流体腔发育和剩余油分布等驱油特征，并阐明了超临界多元热流体注入温度及压力变化对开发效果的影响规律。研究结果表明：与蒸汽驱相比，采用超临界多元热流体驱油，最终采收率提高了1 3.0 6 百分点，可有效降低稠油黏度，延缓突破时间，扩大波及范围，降低剩余油饱和度和热损失，是一种有效的海上稠油开发技术。随着注入温度的升高，超临界多元热流体波及范围增大，最终采收率提高，但同时焦炭产量增加；而注入压力的增加可改善驱替效果，并抑制焦炭生成。文中研究结果为海上稠油超临界多元热流体驱油的现场实施奠定了理论基础。关键词超临界多元热流体；海上稠油；驱替特征；物理模拟；温度中图分类号：TE345Physical simulation study on oil flooding characteristics of supercritical multiple-thermalLI Xiaoyu,SUN Xiaofei,CAI Jiaming,WANG Xueqian,ZHANG Qingquan,HU Jinpeng,WEI Changkun(1.School of Petroleum Engineering,China Univeristy of Petroleum(East China),Qingdao 266580,China;2.Oil&Gas TechnologyAbstract:Conventional steam flooding has some challenges such as high energy consumption,low heat utilization and poor performanceduring the development of offshore heavy oil reservoirs.The above challenges can be effectively solved by supercritical multiplethermalfluids as a novel thermal agent The main components of that are supercritical steam,supercritical N2 and supercritical CO2 which areproduced by the gasification and combustion of organic wastefluid in the environment ofair and supercritical steam at 373.85-699.85 Cand 22.1-300 MPa Nevertheless,the correlational research at present,both domestically and internationally,remains at a preliminarystage because of a dearth of efficacious physical simulation setup and techniques.Further evaluation is required to determine thefeasibility of utilizing supercritical multiple-thermal fluids,while the flooding characteristics and the influence of parameters remainunclear.In this paper a selfdeveloped large experimental setup was used to to examine the flooding mechanisms of supercritical multiple-thermal fluids.Through this investigation,the flooding characteristics,including change of oil recovery,development of the supercriticalmultiplethermalfluids cavity,andresidualoildistribution,wererevealed And theinfluenceruleofinjectiontemperatureand pressureondevelopment effect was clarified The findings indicated that,in comparison to conventional steam flooding,the oil recovery ratio ofsupercritical multiple-thermalfluids floding can increase by 13.06%.This technology can decrease effectively heavy oil viscosity,delayoccurrence of breakthrough,expand sweep area and decreaseresidual oil saturation and heat loss,which is an effectivedevelopment technology for offshore heavy oil reservoirs.Inaddition,the growing injection temperature can lead to anincrease in both the sweep area and the oil recovery.However,it also results in an growing coke production.And an increase引用格式：李晓宇，孙晓飞，蔡佳明，等.海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟 J.断块油气田，2 0 2 3，3 0（4）：5 4 5-5 5 1.LI Xiaoyu,SUN Xiaofei,CAI Jiaming,et al.Physical simulation study on oil flooding characteristics of supercritical multiple-thermal fluids inoffshore heavy oil reservoirsJ.Fault-Block Oil&Gas Field,2023,30(4):545-551.文献标志码：Afluids in offshore heavy oil reservoirsResearch Institute of Changqing Oilfield Company,CNPC,Xian 710021,China)收稿日期：2 0 2 3-0 1-2 0；改回日期：2 0 2 3-0 5-2 0。第一作者：李晓宇，男，1 9 9 4 年生，在读博士研究生，主要从事油气田开发工程研究。E-mail:。通信作者：孙晓飞，男，1 9 8 4 年生，副教授，主要从事稠油热采技术领域研究。E-mail:。546in pressure has a positive effect on oil recovery while controlling coke production The research results lay the valuable theoretical basisfor the practical application of supercritical multiple-thermal fluids in offshore heavy oil reservoirs.Key words:supercritical multiple-thermal fluids;offshore heavy oil reservoirs;flooding characteristics,physical simulation;temperature0引言我国海域蕴藏着丰富的油气资源。由于陆上油气产量呈递减趋势，海上油田的高效开发已经成为我国石油增产的重要组成部分 1-4 。对于海上稠油资源，采用衰竭和注水开发效果较差 5-6 ；而采用蒸汽驱开发稠油,存在能耗高、热利用率低、效果差等技术问题 7-8 。近几年，超临界多元热流体作为一种新兴的注人介质逐渐受到关注，其组成成分主要包括超临界蒸汽、超临界N和超临界CO,9。它是由有机废液在温度3 7 3.8 5 699.85、压力2 2.1 3 0.0 MPa的空气和超临界蒸汽环境中经过气化及燃烧而形成的 1 0-1,其相态是由超临界蒸汽主导。超临界蒸汽是水在高温高压下（温度不小于3 7 3.8 5,压力不小于2 2.0 1 MPa)的一种特殊相态。与蒸汽及液态水相比,其极性低，可作良好的有机溶剂,具有开发稠油的潜能 1 2-1 4 。超临界N2,CO,在稠油油藏开发领域的应用研究已较为广泛。其中：超临界N2可以降低蒸汽在油藏盖层中的热损失，维持蒸汽腔压力；而超临界CO,在稠油中的溶解可以降低稠油黏度,提高稠油油藏最终采收率。但是，目前国内外该领域研究仍处于起步阶段，缺乏有效的物理模拟装置和方法，超临界多元热流体驱可行性呕需进一步评价，驱油特征及参数影响规律仍不清楚。因此，本文通过开展断块油气田海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟研究，分析了超临界多元热流体腔发育特征、可行性、注入参数的影响规律及其对开发的影响，为海上稠油超临界多元热流体驱的现场实施奠定了理论基础。1实验材料稠油油样取自渤海典型稠油油藏，其物性参数见表1。实验所用混合气体由摩尔分数8 5%的N和1 5%的CO2组成，纯度为9 9.9 9%。模拟地层水采用质量分数0.5%的NaCl溶液。NaCl纯度为9 9.9 5%，用于配制模拟地层水；Nz纯度为9 9.9 9%，用于实验仪器气密性检查。实验所用石英砂筛目为1 5 0 2 5 0 目。表1 油样物性参数统计Table 1 Physical properties of oil sample温度5 0 分子摩尔质量/黏度/密度/(mPas)(gcm)12.7109812实验装置超临界多元热流体驱物理模拟实验装置示意见图1。它主要包括流体注人系统、大尺度环形油藏模型系统、测量及控制系统、生产及分离系统等4 个部分。大尺度环形油藏模型系统2023年7 月组分质量分数/%(gmol-)饱和烃芳香烃胶质沥青质750.3425.846.5 18.98.8测量及控制系统注人端上阀门超临界水发生器柱塞泵气体流量计模拟地层水混合气体柱塞泵高温高压中间容器流体注入系统图1 实验装置示意Fig.1 Schematic of experimental setup生产端工真空泵填砂模型压力表高压HHH计算机模型控制器水域循环手摇泵冷凝器XHH回压阀气液分离器罗电子气体流量计天平生产及分离系统装置第3 0 卷第4 期超临界多元热流体对实验设备耐温、耐压和耐腐蚀能力要求较高，常规的方形二维/三维模型难以满足实验要求。鉴于此，本文自主研制了大尺度环形油藏模型系统（周长6 5 3 mm、高度2 0 0 mm），该模型最高工作温度、压力分别为5 0 0,3 5 MPa，由哈氏合金C276材料制成，可满足实验要求。模型内设计有5 0 个温度传感器和2 个压力传感器（在模型注人端和生产端），用于监测腔体发育及压力变化规律。3实验步骤1)实验开始前，用煤油清洁干净填砂模型(简称模型，下同)内部,然后将温度设置为1 0 0,加热干燥1h,将石英砂淘洗烘干后,均匀填入模型内。2)模型填充完成后，连接好实验仪器，将N2注人二维模型（填砂模型）中，直至模型内部压力达2 5MPa。2 4 h 监测模型内部压力变化,以保证模型气密性良好。3)利用真空泵将模型内部抽真空，当模型压力达到-0.1 MPa时，继续抽真空，用时2 4 h。4)在地层温度(5 0)下，向二维模型注人配制好的地层模拟水饱和模型，记录注人地层水体积，并计算孔隙度；改变注人流速，记录不同注入速度下的模型注入端和产出端之间的压差，从而计算平均渗透率。5)向二维模型注人稠油,直至压力达到1 0 MPa;在注人期间，多次调整、翻转模型，使得稠油充分饱和模型，以模拟实际稠油油藏环境；在注人过程中，记录注入稠油体积，从而计算初始含油饱和度。6)向二维模型同时以1 0 mL/min的注人速度注入超临界水，以2 mL/min的注人速度注人超临界混合气体(N2和CO2),模拟超临界多元热流体驱过程；在驱替过程中，记录模型内部温度、压力、累计产油量及累计产气量等参数，进而计算最终采收率。7)驱替结束后，将模型压力恢复至常压，温度降至常温，打开二维模型，将驱替后的石英砂分层掏出，并按一定位置铺展开，以观察剩余油分布规律。8)重复步骤1)一7),改变注人流体类型、注人温李晓宇，等.海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟注人速度/(mLmin)超临界气水比最终采收率/%965471)注人初期（注入0.1 0.3 PV超临界多元热流体）。随着超临界多元热流体的注人，注人端周围区域温度不断升高，使得该区域稠油黏度大幅降低，但生产端温度仍为地层温度，因而出口处稠油黏度较高。这导致注人端与生产端之间稠油流动性的巨大差异，使得模型压差逐渐增大（见图2）。由于模型压力大于水的临界压力且模型整体温度较低，大部分注人水以液态形式存在于模型中,超临界多元热流体推进较为均匀；并且由于超临界N和CO2的存在，超临界多元热流体腔向上发育受阻，使得腔内高温区域以横向扩展为主，呈椭圆形分布（见图4)。此外，超临界N2和CO2黏度远低于液态水，且密度较低，在重力作用下超临界气体携带少量热能在模型上部快速运移，扩大了加热范围，使得超临界多元热流体腔体整体在发育初期呈倒梯形发育特征（见图4)。由于超临界多元热流体加热范围较小,模型中稠油主要在超临界CO,的溶解膨胀、萃取抽提轻质组分及超临界N2保压增能的协同作用下产出，采出程度逐渐增大（见图3）。表2 实验参数及结果Table 2Experimental conditions and results数值参数实验1实验2 实验3孔隙度/%40.21渗透率/1 0 m2.527初始含油饱和度/%75.52超临界多元注人流体类型蒸汽热流体热流体注人温度/400注人压力/MPa23101:549.42实验440.6840.252.6202.50974.9674.99超临界多元超临界多元热流体340430102310101:536.3654.60实验！验3实验2卖验438.612.40375.9140025101:551.25度、注入压力等参数，进行4 组实验。实验参数及结果见表2。34结果与分析4.1走超临界多元热流体驱油特征实验1 揭示了超临界多元热流体驱油的典型特征（见表2 和图2 一5）。超临界多元热流体驱可以分为3个阶段。0图2 实验1 一4 的压差对比Fig,2 Comparison of pressure differences in Experiments 1-42)注人中期（注入0.3 1.2 PV超临界多元热流0.5注人孔隙体积/PV1.01.52.0548体）。该阶段在超临界多元热流体不断加热下，当注人端附近区域温度逐渐超过水的临界温度时，液态水开始转化为超临界状态，在密度差作用下开始向模型上部运移。当携带大量热能的超临界水接触到模型顶部时，由于驱替早期运移至模型顶部超临界气体的存在，形成了隔热层，减少了超临界多元热流体向模型顶部的热损失，同时阻碍超临界蒸汽向模型上部运移，抑制超覆现象的产生。这使得超临界多元热流体腔高温区域开始沿模型横向快速扩展，并且腔体前缘在超覆抑制的作用下较为均匀地向生产端推进（见图4）。随着超临界多元热流体腔快速扩展，模型整体温度大幅升高，模型中稠油开始大范围发生热裂解。在加热与裂解的共同作用下稠油黏度大幅降低，这导致模型出人口稠油流动性差异逐渐减小，注入端与生产端之间的压差逐渐降低（见图2）。除前文所述，该阶段具有加热降黏、热裂解、溶胀、保压增能等作用外，由于各组分基本进入超临界状态，超临界多元热流体前缘可与稠油部分组分混相，从而形成一定程度的混相驱替过程，极大幅度地提高稠油开采效果，并进一步抑制超覆现象。因此，该阶段采出程度大幅提高（见图3)。3)注人后期（超临界多元热流体持续注人至1.2断块油气田PV），超临界多元热流体已突破至生产端（见图4），进人驱替后期。在重力作用下，超临界多元热流体出现一定超覆现象，并在模型上半部分形成稳定渗流通道，因此模型注人端与生产端之间的压差迅速降低（见图2）。此时腔体形状已基本保持稳定，超临界多元热流体前缘依旧保持均匀。而突破之后的持续注人虽然使模型温度继续升高，但由于稳定窜流通道的出现，超临界多元热流体腔体基本保持不变，波及范围不再扩大（见图4),剩余油难以动用。因此,该阶段稠油产出量极低，采出程度基本不再变化（见图3）。6040200图3 实验1 一4 的采出程度对比Fig.3 Comparison of oil recovery in Experiments 1-42023年7 月实验1实验3实验2实验40.51.0注人孔隙体积/PV1.52.00.1PV0.3PV0.6PV0.9PV1.2PV2.0PV注人端生产端0.1PV0.3PV0.6PV0.9PV1.2PV2.0PV注人端0生产端0.1PV0.3PV0.6PV0.9PV1.2PV2.0PV温度/215注人端430生产端0.1PV0.3PV0.6PV0.9PV1.2PV2.0PV注入端生产端a一实验1,超临界多元热流体驱；b一实验2，蒸汽驱；c一实验3，超临界多元热流体驱；d一实验4，超临界多元热流体驱图4 实验1 一4 模型内部温度分布对比Fig.4 Comparison of temperature distributions in Experiments 1-4实验1 的剩余油分布见图5（图中黄虚线内为焦炭区，红虚线为稠油未动用区域与低剩余油饱和度区域的分界线）。由图可以看出，上半部分砂体颜色较浅，说明该区域剩余油饱和度较低。浅色区域较大，且呈近似倒梯形，与超临界多元热流体腔体形状及分布基本一致。此外，在注入端附近，可以明显观察到深黑色区域,这是由于在注人端附近的稠油，长时间与超临界多元热流体接触，发生较为剧烈的热裂解反应。4.2超临界多元热流体驱可行性分析实验1，2 分别为超临界多元热流体驱、蒸汽驱实验。本文通过对比2 组实验结果，评价了超临界多元热流体驱可行性，实验结果见表2 和图2 一5。由实验结第3 0 卷第4 期果可以看出，超临界多元热流体驱最终采收率为49.42%，与蒸汽驱（最终采收率3 6.3 6%）相比，最终采收率明显提高,增幅达1 3.0 6 百分点。上述结果说明，相比于蒸汽驱，采用超临界多元热流体驱可以更高效地开发海上稠油油藏，该技术应用可行，并具有3 个增产机理。低剩余油饱和度区域低剩余油饱和度区域低剩余油饱和度区域低剩余油饱和度区域a一实验1,超临界多元热流体驱；b一实验2，蒸汽驱；c一实验3，超临界多元热流体驱；d一实验4，超临界多元热流体驱图5 实验1 一4 的剩余油分布对比Fig.5 Comparison of residual oil distribution in Experiments 1-41)超覆现象抑制。由图4 可知,相比于蒸汽驱，由于超临界N2和CO2的存在，超临界多元热流体腔向上发育受阻,其驱替过程中热损失减小，横向扩展增强，且超临界多元热流体密度（温度4 0 0、压力2 3 MPa下密度达1 0 3.9 2 kg/m)与稠油差异较小,还能溶解大部分稠油组分而降低界面张力。在上述因素的综合作用下，超临界多元热流体形成了更加均匀的推进前缘，超覆现象受到极大抑制，突破时间大幅延后（见图4），导致其波及范围明显大于蒸汽驱，从而扩大泄油面积，这一点可从剩余油分布看出（见图5）。与蒸汽驱相比，超临界多元热流体驱后油砂颜色更浅，并且浅色区域更大，这说明其泄油面积更大，剩余油饱和度更低。2)稠油流动性增强。相比于蒸汽驱，超临界多元热流体温度较高，热能扩散较快，这使得稠油黏度大幅降李晓宇，等.海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟注人端生产端稠油未动用区域注入端稠油未动用区域注人端生产端稠油未动用区域注人端生产端稠油未动用区域d549低。此外，实验1 中注人端附近出现黑色焦炭区域，说明超临界多元热流体的注入使得稠油发生剧烈裂解反应，机理见图6(图中红箭头指示中间自由基经历2 类反应过程），该反应由烃类脱烷基反应及稠环芳烃聚合反应组成。通过脱烷基反应(C一C断裂及断裂),将烃类重质组分裂解为小分子，使得稠油黏度降低超过90%13。此外，超临界多元热流体所含超临界N2,CO2可溶于稠油，引发稠油膨胀和降黏。上述因素造成超临界多元热流体驱替过程中稠油流动性远高于蒸汽驱。第1 类反应过程！夺氢反应而CC断裂！+b断裂或断裂或夺反应夺氢反应a烃类脱烷基反应第1 类反应过程第2 类反应过程C,H4烯烃加成反应脱氢反应H,+图6 稠油超临界多元热流体热裂解机理Fig.6 Mechanisms of heavy oil pyrolysis in supercritical multi-thermal fluid3)混相驱替。如图7（图中红箭头表示注人的多元热流体向两端推进的方向，橘黄箭头表示稠油在驱替的过程中从两端产出的方向)所示，在超临界条件下，超临界多元热流体成为良好的有机溶剂，在驱替过程中与被驱替稠油反复接触，稠油组分在超临界多元热流体中扩散传质，于驱替前缘形成超临界多元热流体+稠油的混相驱油带,产生一定程度的混相驱替效果,大幅降低界面张力和毛细管力，极大地增加了驱油效率。4.3注入参数对超临界多元热流体驱油特征的影响4.3.1注人温度本文对实验1,3（见表2 和图2 一6)分析，研究了注人温度对二维超临界多元热流体驱油特征（采出程度、压差、累计产气量、腔体发育和剩余油分布等)的影响。与实验1 相比，实验3 只改变注人温度，即注人温第2 类反应过程断裂C一C断裂1C,H4断裂或夺氢反应聚合反应b稠环芳烃聚合反应550度从4 0 0 提高至4 3 0，其他实验条件保持不变。超临界生产剩余多元多元剩余稠油热流体+热流体+注人端稠油混相驱油带图7 超临界多元热流体混相驱替稠油机理演示Fig.7 Mechanisms of miscible flooding heavy oil during supercritical multi-thermal fluid injection由图3 和表2 可知，与实验1 相比，在注人温度提高3 0 的情况下，实验3 的最终采收率从4 9.4 2%提高至5 4.6 0%，提高了5.1 8 百分点。这说明温度升高有利于提高超临界多元热流体驱最终采收率。由图2 可以看出，随着注入温度的升高，超临界多元热流体驱替压差降低，最大压差降低了1.1 8 MPa,这说明了注入端与生产端稠油流动性的差异性减小。分析原因是由于高温下稠油裂解反应加剧（这一点可以从图5 中实验3明显增加的焦炭沉积量看出），稠油黏度急剧降低造成的。由图4 可知：与实验1 相比，实验3 注人温度的升高使注人初期的热扩散明显增强，注人端附近温度明显升高。此外,温度的升高加快了超临界N2,CO2在模型顶部的扩散速度，增强了气体初期的传热能力；并且在高温作用下，该阶段部分水也进入超临界状态，开始向模型顶部运移。上述因素使该阶段超临界多元热流体腔体形状呈倒三角形(见图4 c)。注入中期，与实验1 相比，由于温度升高，实验3超临界多元热流体密度降低，它与稠油的密度差增大，因此在重力作用下,超覆现象较为明显。此外，超临界多元热流体密度的降低阻碍了稠油在超临界多元热流体中的溶解，超临界多元热流体与稠油之间的界面更为明显，这也进一步加剧了超覆现象，导致超临界多元热流体较早突破。如图2 所示，相比于实验1，实验3高压差时间缩短，突破时间提前至1.1 PV左右。由图5 可以看出：与实验1 相比，实验3 油砂颜色更浅，并且浅色区域更大。这说明随着注人温度增加，剩余油饱和度明显降低，增大了泄油面积；实验3 浅色区域与其超临界多元热流体腔发育形态基本一致，但其范围略大。虽然温度升高后，超临界多元热流体超覆现象更为明显，但由于高温下分子热运动加剧，超临界多元热流体在模型中的传热加速且稠油热裂解反应加快，超临界多元热流体波及范围提高。值得注意的是，断块油气田由于稠油热裂解加剧，重质组分快速转化，聚合反应增强，稠环芳烃增多，实验3 中注人端附近堆积大量焦炭,分布范围更广，大幅增加了驱替过程中地层堵塞风险,不利于后续开发。因此,提高注人温度,虽然能提高超临界多元热流体超临界稠油混相稠油驱油带2023年7 月超临界多元热流体驱替稠油的最终采收率，但过度提高注入温度，不利于油藏长期开发。4.3.2注入压力根据实验1，4 结果，研究了注入压力对超临界多元热流体驱油特征（采出程度、压差、累计产气量、腔体发育和剩余油分布等）。与实验1 相比，实验4 只改变注人压力，即注入压力从2 3 MPa提高至2 5 MPa,其他实验条件基本保持不变。实验结果见表2，图2 一5。对比实验1,4 可知（见图3），提高注入压力可以略微提高稠油最终采收率，注人压力提高了2 MPa,最终采收率从4 9.4 2%提高到5 1.2 5%，提高了1.8 3 百分点。随着注人压力的升高，超临界多元热流体驱替压差降低，下降了0.4 1 MPa，说明提高注入压力能够增强稠油流动性。稠油流动性的增强主要由于在较高压力下超临界N2和CO2在稠油中的溶解增多,溶解降黏和膨胀作用增强，稠油在超临界多元热流体中脱烷基反应加速，黏度降低。与实验1 相比(见图4)，当注人超临界多元热流体0.1 0.3 PV时，在注人端附近实验4 的超临界多元热流体腔体形状呈椭圆形，且注入端附近温度也有明显提高。由于注人压力提高，注人初期气体在稠油中的溶解量增加，模型中自由态的超临界N2,CO2减少，气体扩散传热能力减弱。因此，该阶段超临界多元热流体腔体在模型顶部横向扩展较为缓慢。注人超临界多元热流体0.3 1.2 PV时，超临界N2,CO2逐渐向上运移，在模型顶部形成隔绝层，并开始向模型顶部两侧运移。与实验1 相比，实验4 中的超临界多元热流体密度增大,与稠油的密度差异减小,因此超覆现象被进一步抑制，超临界多元热流体腔体向横向扩展更均匀，从而扩大实验4 中的波及范围,提升了生产效果。此外，注入压力的增加进一步增强了超临界多元热流体与稠油之间的混相程度，加强了超临界多元热流体对稠油的混相驱替作用,进一步提升了稠油油藏生产效果 1 4 。由于超覆现象抑制及混相驱替增强，在较高注入压力下超临界多元热流体驱替，高压差时间相对延长，突破较晚。实验4 中，在注人端附近焦炭分布范围略微减少，焦炭沉积量降低。这是因为随着注人压力的提升，稠油超临界多元热流体溶解性增强，进一步分散了稠油中的大分子,从而抑制了图6 b中所示的稠环芳烃聚合反应，焦炭生成受到抑制。第3 0 卷第4 期5结论1)超临界多元热流体驱替过程中腔体发育可以分为3 个阶段：注入初期，由于超临界混合气体分布于模型上部，腔体垂向扩展受到抑制，气体携带部分热能快速扩散，腔体呈倒梯形；注入中期，由于超临界多元热流体与稠油密度差异小以及混相驱替机理，其前缘推进均匀；注入后期，超临界多元热流体形成超覆现象，发生突破，超临界多元热流体腔体不再变化。驱替后油砂显示剩余油分布与超临界多元热流体腔体基本一致，注人端附近因稠油热裂解产生少量焦炭。2)与蒸汽驱相比，采用超临界多元热流体驱，稠油最终采收率提高了1 3.0 6 百分点；超临界多元热流体可以明显抑制超覆现象，增大波及面积；超临界多元热流体通过高温加热、稠油热裂解、气体溶解等作用提高了稠油流动性；超临界多元热流体驱可使稠油混相，降低界面张力和毛细管力；超临界多元热流体驱替后，剩余油饱和度较低。3)随着注入温度的升高，稠油最终采收率提高了5.18百分点。温度的升高使超临界多元热流体运移速度加快，在稠油中的溶解度减小，超覆现象增强，腔体发育呈不太明显的倒三角形。但由于提高注入温度可大幅降低原油黏度，增强稠油热裂解并扩大波及范围，因此生产效果变好。另外，大幅提高超临界多元热流体注入温度，会导致注人端附近焦炭含量增加，增大地层堵塞风险。4)随着注入压力的升高，稠油最终采收率提高了1.8 3 百分点。注人压力的升高导致注人初期超临界多元热流体在模型顶部的扩散与传热减慢，超临界多元热流体腔体呈椭圆形；超临界多元热流体密度增大，超覆现象受到进一步抑制，热能波及范围扩大；超临界多元热流体与稠油混相能力增强，混相驱替效果加强。此外，提高注入压力，可以抑制稠油裂解过程中的大分子聚集和焦炭生成。参考文献1 SUN X F,CAIJ M,LI X Y,et al.Experimental investigation of a novel method for heavy oil recovery using supercritical multithermal fluidfloodingJ.Applied Thermal Engineering,2020,185(1):116330.2方吉超，李晓琦，计秉玉，等.中国稠油蒸汽吞吐后提高采收率接替技术前景 J.断块油气田，2 0 2 2,2 9（3）：3 7 8-3 8 2,3 8 9.FANG Jichao,LI Xiaoqi,JI Bingyu,et al.Prospect of replacementtechnology for enhanced oil recovery after cyclic steam stimulation ofheavy oil in ChinaJ.Fault-Block Oil&Gas Field,2022,29(3):378-382,389.李晓宇，等.海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟2022,29(6);97-103.4夏欢，张云宝，王威，等.分散型调驱体系注入、运移和封堵能力及其影响因素：以渤海B油田为例 J.大庆石油地质与开发,2 0 2 1,4 0(3):120-129.XIA Huan,ZHANG Yunbao,WANG Wei,et al.Injection,migrationand plugging ability of the dispersed profile control and floodingsystem and their influencing factors:taking Bohai B Oilfield as anexample JJ.Petroleum Geology&Oilfield Development in Daqing,2021,40(3):120-129.5 SSUN X F,ZHAO H,ZHANG Y Y,et al.An experimental study on theoil-soluble surfactant-assisted cyclic mixed solvent injection processfor heavy oil recovery after primary production J.Fuel,2019,254:115656.6 HUANG S J,CHEN X,LIU H,et al.Experimental and numerical studyof solvent optimization during horizontal-well solvent-enhanced steamflooding in thin heavy-oil reservoirs J.Fuel,2018,228:379-389.7LIU P C,LI W H,SHEN D H.Experimental study and pilot test ofurea-and urea-and-foam-assisted steam flooding in heavy oil reservoirsJ.Journal of Petroleum Science&Engineering,2015,235:291-298.8 MESSNER G L.A comparison of mass rate and steam quality reductionsto optimize steamflood performanceR J.SPE 20761,1990.9 LI S Y,YU T T,LI Z M,et al.Experimental investigation of nitrogen-assisted SAGD in heavy-oil reservoirs:a two-dimensional visualanalysisJ.Fuel,2019,257:1-16.10周守为，李清平，吕鑫，等.超临界多源多元热流体注采系统及注采方法:CN106640008AP.2017-05-10.ZHOU Shouwei,LI Qingping,LYU Xin,et al.Supercritical multisourcemultielement thermal fluid injection-production system and injection-production method:CN106640008AP.2017-05-10.11蔡忠华，王德禹，李喆.含内部结构的VLGC液舱内晃荡试验研究及数值模拟 J.船舶力学，2 0 1 2,1 6(1 2)：1 3 8 5-1 3 9 3.CAI Zhonghua,WANG Deyu,LI Zhe.Experimental study andnumerical simulation of sloshing in VLGC tanks with internalstructuresJ.Journal of Ship Mechanics,2012,16(12):1385-1393.12 MORIMOTO M,SUGIMOTO Y,SAOTOME Y,et al.Effect of super-critical water on upgrading reaction