CO2混相驱和非混相驱的驱油机理

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1、题目co混相驱和非混相驱的驱油机理2姓学学专指教 导2014年 4月 12日co2混相驱和非混相驱的驱油机理CO 驱是把 CO 注入油层，依靠 CO 的膨胀、降粘等机理来提高原 2 2 2油采收率的技术。随着人们对温室效应认识，将 cO2 注入地层不仅 能够提高原油采收率，还可以起到封存co的作用，是三次采油方法2 中最具有潜力的采油技术。co 混相驱2我国低渗、特低渗油藏投入开发后暴露出许多矛盾，如自然产能 低、地层能量不足、地层压力下降快等，而注水补充能量因油藏地质 条件的限制受到很大制约，因此采收率均较低。从国外EOR技术的发 展趋势看，气驱特别是 co 混相驱将是提高我国低渗透油藏采收

2、率最2有前景的方法。1、co 的基本性质2在标准条件下，也即在压力、（绝对温度）下二氧化碳是气体状 态，气态二氧化碳密度D二千克/立方米，气态二氧化碳粘度为毫帕 秒，液态二氧化碳密度D=千克/立方米，液态二氧化碳粘度为毫帕秒， 但在高压低温条件下液态与气态二氧化碳的密度相近，为吨/立方米。压力、温度对二氧化碳的相态有明显的控制作用。当温度超过临 界温度时，压力对二氧化碳相态几乎不起作用，即在任何压力下二氧 化碳都呈现气体状态，因此在地层温度较高的油层中应用二氧化碳驱 油，二氧化碳通常是气体状态而与注入压力和地层压力无关。二氧化碳在水中溶解性质要比气体烃类好得多，地层条件下在水 中溶解度为 30

3、-60 立方米/立方米，而质量比浓度可以达到3-5%，其 水中溶解度受压力、温度、地层水矿化度的影响，二氧化碳在水中溶 解度随压力增加而增加，随温度增加而降低，随地层水矿化度增加而 降低。二氧化碳溶于水中形成“碳化水”，结果使水的粘度有所增加。 二氧化碳在地层中存在，可是泥岩的膨胀减弱。二氧化碳在油中溶解度远高于在水中的溶解度，大约是水中溶解 度的 4-10倍，当二氧化碳水溶液与原油接触时，由于其与油、水溶 解度的差异，二氧化碳能够从水中转移到油中，在转移过程中水中二 氧化碳与油相界面张力很低，驱替过程很类似于混相驱。水中的二氧 化碳可以破碎和冲刷、清洗掉岩石表面油膜，从而保持水膜的连续性，

4、造成很低界面张力，让油滴在孔隙通道中自由运移，使油的相对渗透 率增加。当压力超过“完全混相压力”时，不论油中有多少二氧化碳，油 与二氧化碳都将形成单相混合物，即达到无限溶混状态。低粘度原有 混相压力低，重质高粘度原油混相压力高。二氧化碳与原油混相压力 还与原油饱和压力有关。此外，地层温度也影响混相压力。 2、驱油机理注入的流体与油藏原油在油层中反复接触，发生分子扩散作用， 组分传质，最终消除多相状态，达到混相，这就是所谓的多级接触混 相（动态混相）。这种接触混相的过程，会产生一个相过渡带，位于 驱替前缘，在这个过渡带中，流体的组成由油藏原油的原始组成过渡为注入的流体的组成。向前接触和向后接触是

5、多级接触混相中常用的两个概念。向前接 触混相过程是指注入气不断与新鲜的地层油接触，将油相所含的中间 烃蒸发到气相中去，最终实现混相的过程。向后接触过程是指地层油 不断接触新鲜的注入气，不断凝析注入气中所含的中间烃，最终达到 多次接触混相的一种混相形式。这两种驱替过程是同时但在地层中不 同地点发生。向前接触发生在前缘，而向后接触发生在后缘。混相驱油是在地层高温条件下，原油中轻质烃类分子被 CO2 析取 到气相中，形成富含烃类的气相和溶解C02的液相(原油)两种状态。 其驱油机理主要包括以下三个方面：(1) 当压力足够高时，CO2析取原油中轻质组分后，原油溶解沥 青、石蜡的能力下降，重质成分从原油

6、中析出，原油黏度大幅度下降， 提高了油的流动能力达到混相驱油的目的。在适合的储层压力、温度 及原油组分等条件下，临界CO2与原油混合，形成一种简单的流体相 同。(2) CO2 在地层油中具有较高的溶解能力，从而有助于地层油膨 胀，充分发挥地层油的弹性膨胀能，推动流体流人井底。(3) 油气相互作用的结果可以使原油表面张力减小。图 1 反映了 几种油-气系统界面张力与压力的关系，它表明了溶解气种类对油气 体系界面张力的影响。随着压力的增加，原油-空气系统的表面张力 减小不大，这是由于氮气(空气的主要成分)在油中的溶解度极低，因 此，系统的表面张力随压力变化缓慢。对于原油-CO2系统，由于C02 的

7、饱和蒸汽压很小，在原油中的溶解度大于甲烷在原油中的溶解度， 因此原油-C02系统的界面张力随着压力增加而快速下降。对于原油 天然气系统而言，天然气中甲烷以及少量的乙烷、丙烷、丁烷等使得 天然气在油中的溶解度要远大于氮气的溶解度，故界面张力随压力增 加而急剧降低。30105026吕10121-1J6图2-3典型油-气系统界面张力（ 原油与空气；原油与天然气；原油与C02）CO非混相驱21、重油的相对分子量很高,co与原油的混相压力比油藏压力高得多,2因此通过注co提高原油采收率必须依赖非混相驱。在非混相驱中，2CO溶入原油后，使油膨胀，并降低油的粘度，从而达到驱油增产的目2的。通过介绍非混相CO

8、驱在油藏增产中的驱油机理，证明CO作为一 22种有效的驱油剂,可以提高油藏原油的采收率。2、驱油机理（1）降低原油粘度CO溶于原油后，降低了原油粘度，试验表明,原油粘度越高，粘度降低2程度越大。40C时,C0溶于沥青可以大大降低沥青的粘度。温度较高2（大于120C）时，因CO溶解度降低，降粘作用反而变差。在同一温度2条件下，压力升高时,C0溶解度升高，降粘作用随之提高，但是，压力2过高,若压力超过饱和压力时,粘度反而上升。原油粘度降低时,原油 流动能力增加,从而提高了原油产量。（2）改善原油与水的流度比大量的CO溶于原油和水，将使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘2度随之降低。一般地,二氧化碳

9、溶于水后,可使水粘度增加20% -30%, 水流度增加2-3倍,同时随着原油流度的降低,油水流度比和油水界 面张力将进一步减小,使油更易于流动。（3）膨胀作用CO溶于原油中可使原油体积膨胀,原油体积膨胀的大小，不但取决于2原油分子量的大小，而且也取决CO的溶解量。2（4）溶解气驱作用由于CO在原油中的溶解度较大，在注人过程中,一部分CO溶于原油，22随着注人压力上升,溶解的CO量越来越多,当油藏停止注CO时，随22着生产的进行，油藏压力降低,油藏原油中的CO就会从原油中分离出2来,为溶解气驱提供能量,形成类似于天然类型的溶解气驱。即使停 驻，油藏中的CO气体仍然可以驱替油藏中的原油，而且，一部

10、分CO22像残余气一样圈闭在油藏中,进一步增加采出油量,从而达到提高原油的采收率的目的。（5）提高渗透率和酸化解堵作用 二氧化碳-水的混合物略带酸性并与地层基质相应地发生反应。在页 岩中，由于pH值降低，碳酸稳定了粘土,生成的碳酸氢盐很容易溶于 水,它可以导致碳酸盐的渗透率提高,尤其是井筒周围的大量水和二 氧化碳通过碳酸岩时圈。另外,二氧化碳-水混合物由于酸化作用可 以在一定程度上解除储层无机垢堵塞,疏通油流通道,恢复单井能。（6）分子扩散作用非混相CO驱油机理主要建立在CO溶于油引起油特性改变的基础上。 22为了最大限度地降低油的粘度和增加油的体积,以便获得最佳驱油效 率，必须在油藏温度和压力条件下，要有足够的时间使CO饱和原油。2但是，地层基岩是复杂的，注入CO也很难与油藏中原油完全混合好。2多数情况下,通过分子的缓慢扩散作用溶于原油的。