CO2混相驅(qū)和非混相驅(qū)的驅(qū)油機理

1、題目：CO2混相驅(qū)和非混相驅(qū)的驅(qū)油機理姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指 導(dǎo) 教 師： 2014年 4 月 12 日CO2混相驅(qū)和非混相驅(qū)的驅(qū)油機理CO2驅(qū)是把CO2注入油層，依靠CO2的膨脹、降粘等機理來提高原油采收率的技術(shù)。隨著人們對溫室效應(yīng)認(rèn)識，將CO2 注入地層不僅能夠提高原油采收率，還可以起到封存CO2的作用，是三次采油方法中最具有潛力的采油技術(shù)。CO2混相驅(qū)我國低滲、特低滲油藏投入開發(fā)后暴露出許多矛盾，如自然產(chǎn)能低、地層能量不足、地層壓力下降快等，而注水補充能量因油藏地質(zhì)條件的限制受到很大制約，因此采收率均較低。從國外EOR技術(shù)的發(fā)展趨勢看，氣驅(qū)特別是CO2混相驅(qū)將是提高我

2、國低滲透油藏采收率最有前景的方法。1、CO2的基本性質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，也即在0.1MPa壓力、273.2K（絕對溫度）下二氧化碳是氣體狀態(tài)，氣態(tài)二氧化碳密度D=0.08-0.1千克/立方米，氣態(tài)二氧化碳粘度為0.020.08毫帕秒，液態(tài)二氧化碳密度D=0.5-0.9千克/立方米，液態(tài)二氧化碳粘度為0.05-0.1毫帕秒，但在高壓低溫條件下液態(tài)與氣態(tài)二氧化碳的密度相近，為0.6-0.8噸/立方米。壓力、溫度對二氧化碳的相態(tài)有明顯的控制作用。當(dāng)溫度超過臨界溫度時，壓力對二氧化碳相態(tài)幾乎不起作用，即在任何壓力下二氧化碳都呈現(xiàn)氣體狀態(tài)，因此在地層溫度較高的油層中應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油，二氧化碳通常是氣體狀態(tài)而

3、與注入壓力和地層壓力無關(guān)。二氧化碳在水中溶解性質(zhì)要比氣體烴類好得多，地層條件下在水中溶解度為30-60立方米/立方米，而質(zhì)量比濃度可以達到3-5%，其水中溶解度受壓力、溫度、地層水礦化度的影響，二氧化碳在水中溶解度隨壓力增加而增加，隨溫度增加而降低，隨地層水礦化度增加而降低。二氧化碳溶于水中形成“碳化水”，結(jié)果使水的粘度有所增加。二氧化碳在地層中存在，可是泥巖的膨脹減弱。二氧化碳在油中溶解度遠高于在水中的溶解度，大約是水中溶解度的4-10倍，當(dāng)二氧化碳水溶液與原油接觸時，由于其與油、水溶解度的差異，二氧化碳能夠從水中轉(zhuǎn)移到油中，在轉(zhuǎn)移過程中水中二氧化碳與油相界面張力很低，驅(qū)替過程很類似于混相驅(qū)

4、。水中的二氧化碳可以破碎和沖刷、清洗掉巖石表面油膜，從而保持水膜的連續(xù)性，造成很低界面張力，讓油滴在孔隙通道中自由運移，使油的相對滲透率增加。當(dāng)壓力超過“完全混相壓力”時，不論油中有多少二氧化碳，油與二氧化碳都將形成單相混合物，即達到無限溶混狀態(tài)。低粘度原有混相壓力低，重質(zhì)高粘度原油混相壓力高。二氧化碳與原油混相壓力還與原油飽和壓力有關(guān)。此外，地層溫度也影響混相壓力。2、驅(qū)油機理注入的流體與油藏原油在油層中反復(fù)接觸，發(fā)生分子擴散作用，組分傳質(zhì)，最終消除多相狀態(tài)，達到混相，這就是所謂的多級接觸混相（動態(tài)混相）。這種接觸混相的過程，會產(chǎn)生一個相過渡帶，位于驅(qū)替前緣，在這個過渡帶中，流體的組成由油藏

5、原油的原始組成過渡為注入的流體的組成。向前接觸和向后接觸是多級接觸混相中常用的兩個概念。向前接觸混相過程是指注入氣不斷與新鮮的地層油接觸，將油相所含的中間烴蒸發(fā)到氣相中去，最終實現(xiàn)混相的過程。向后接觸過程是指地層油不斷接觸新鮮的注入氣，不斷凝析注入氣中所含的中間烴，最終達到多次接觸混相的一種混相形式。這兩種驅(qū)替過程是同時但在地層中不同地點發(fā)生。向前接觸發(fā)生在前緣，而向后接觸發(fā)生在后緣。混相驅(qū)油是在地層高溫條件下，原油中輕質(zhì)烴類分子被CO2析取到氣相中，形成富含烴類的氣相和溶解CO2的液相(原油)兩種狀態(tài)。其驅(qū)油機理主要包括以下三個方面：(1)當(dāng)壓力足夠高時，CO2析取原油中輕質(zhì)組分后，原油溶解

6、瀝青、石蠟的能力下降，重質(zhì)成分從原油中析出，原油黏度大幅度下降，提高了油的流動能力達到混相驅(qū)油的目的。在適合的儲層壓力、溫度及原油組分等條件下，臨界CO2與原油混合，形成一種簡單的流體相同。(2)CO2在地層油中具有較高的溶解能力，從而有助于地層油膨脹，充分發(fā)揮地層油的彈性膨脹能，推動流體流人井底。(3)油氣相互作用的結(jié)果可以使原油表面張力減小。圖1反映了幾種油-氣系統(tǒng)界面張力與壓力的關(guān)系，它表明了溶解氣種類對油氣體系界面張力的影響。隨著壓力的增加，原油-空氣系統(tǒng)的表面張力減小不大，這是由于氮氣(空氣的主要成分)在油中的溶解度極低，因此，系統(tǒng)的表面張力隨壓力變化緩慢。對于原油-CO2系統(tǒng)，由于

7、CO2的飽和蒸汽壓很小，在原油中的溶解度大于甲烷在原油中的溶解度，因此原油-CO2系統(tǒng)的界面張力隨著壓力增加而快速下降。對于原油-天然氣系統(tǒng)而言，天然氣中甲烷以及少量的乙烷、丙烷、丁烷等使得天然氣在油中的溶解度要遠大于氮氣的溶解度，故界面張力隨壓力增加而急劇降低。圖2-3 典型油-氣系統(tǒng)界面張力（ 原油與空氣；原油與天然氣；原油與CO2）CO2非混相驅(qū)1、重油的相對分子量很高,CO2與原油的混相壓力比油藏壓力高得多,因此通過注CO2提高原油采收率必須依賴非混相驅(qū)。在非混相驅(qū)中, CO2溶入原油后,使油膨脹,并降低油的粘度,從而達到驅(qū)油增 產(chǎn)的目的。通過介紹非混相CO2驅(qū)在油藏增產(chǎn)中的驅(qū)油機理,

8、證明 CO2作為一種有效的驅(qū)油劑,可以提高油藏原油的采收率。2、驅(qū)油機理（1）降低原油粘度CO2溶于原油后,降低了原油粘度,試驗表明,原油粘度越高,粘度降低程度越大。40時,CO2溶于瀝青可以大大降低瀝青的粘度。溫度較高(大于120)時,因CO2溶解度降低,降粘作用反而變差。在同一溫度條件下,壓力升高時,CO2溶解度升高,降粘作用隨之提高,但是,壓力過高,若壓力超過飽和壓力時,粘度反而上升。原油粘度降低時,原油流動能力增加,從而提高了原油產(chǎn)量。（2）改善原油與水的流度比大量的CO2溶于原油和水,將使原油和水碳酸化。原油碳酸化后,其粘度隨之降低。一般地,二氧化碳溶于水后,可使水粘度增加20% -

9、30%,水流度增加2-3倍,同時隨著原油流度的降低,油水流度比和油水界面張力將進一步減小,使油更易于流動。（3）膨脹作用CO2溶于原油中可使原油體積膨脹,原油體積膨脹的大小,不但取決于原油分子量的大小,而且也取決CO2的溶解量。（4）溶解氣驅(qū)作用由于CO2在原油中的溶解度較大,在注人過程中,一部分CO2溶于原油,隨著注人壓力上升,溶解的CO2量越來越多,當(dāng)油藏停止注CO2時, 隨著生產(chǎn)的進行,油藏壓力降低,油藏原油中的CO2就會從原油中分離出來,為溶解氣驅(qū)提供能量,形成類似于天然類型的溶解氣驅(qū)。即使停駐，油藏中的CO2氣體仍然可以驅(qū)替油藏中的原油,而且,一部分 CO2像殘余氣一樣圈閉在油藏中,進一步增加采出油量,從而達到提高原油的采收率的目的。（5）提高滲透率和酸化解堵作用二氧化碳-水的混合物略帶酸性并與地層基質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生反應(yīng)。在頁巖中,由于pH值降低,碳酸穩(wěn)定了粘土,生成的碳酸氫鹽很容易溶于水,它可以導(dǎo)致碳酸鹽的滲透率提高,尤其是井筒周圍的大量水和二氧化碳通過碳酸巖時圈。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儲層無機垢堵塞,疏通油流通道,恢復(fù)單井能。（6）分子擴散