二氧化碳提高石油采收率文档格式.docx

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关键词：

提高采收率注气CO2混相

Abstract

Enhancedoilrecovery（EORorIOR）researchisthedevelopmentofoilandgasfields,oneoftheeternaltheme.Intoday'

sworld,stilldominatedbygasdrive.Inrecentyears,duetohighoilprices,decliningeffectivenessoftheapplicationofchemicalflooding,gasinjectionandthecontinuousdrivetoincreasethescopeofapplication,technologycontinuestoimprove.China'

soilreservoirisacontinentaldeposit,non-homogeneousserious,andrelativelyhighviscosityofcrudeoilroserapidlyinrelativelylowrecoveryofwaterflooding,about33%.Therecentdiscoveryofoilreservesismorelow-permeabilityandhighviscosity,suchasrecoverablereservesdifficult,thedevelopmentofenhancedoilrecoverytechnologyhasbecomeChina'

sonshoreoilindustrytocontinuetodevelopanurgentstrategictask.Atthesametimeasthecontinuousdevelopmentofhumansocietyandprogress,becausealargenumberofemissionsofgreenhousegasescausedbytheissueofglobalwarmingbecomemoresevere,wemusttakepositiveandeffectivemeasures.CO2emissionsreductionandcontrolofCO2contentinairprotectionofhumanexistencehasbecomeanimportantaspectoftheenvironment.However,intheshorttomediumterm,thereisnoothersuitablealternativetolarge-scalehydrocarbonenergytoenergy,aviablemethodistoisolateCO2intheground,suchasthegasreservoirinjection,theapplicationofCO2enhancedoilrecoveryisamajorCO2sequestrationway.

一、CQ提高采收率的机理

CO用于EOF主要是由于以下各因素作用的结果：

1．使原油体积膨胀

CO2注入油藏后，可在原油中充分溶解，一般可使体积增加10％

~100％。

其结果不但增加地层的弹性能量，还大大减少了原油流动过程中的阻力，从而提高驱油效率。

2．降低原油黏度

CO溶于原油后，一般可降低到原黏度的0.1〜0.01。

原油初始黏度越高，黏度降低幅度越大。

黏度降低，有利于原油流动能力，提高产油量。

3.改善油水流度比

CO2溶于原油和水，其黏度增加20％〜30％，流度降低；

原油碳酸化后，其黏度降低30％〜80％，流度增加。

其综合作用的结果，使油水流度比趋于接近，水驱波及体积扩大，有利于原油的采出。

4.降低界面张力

CO2极易溶解于原油，其结果大大降低了油水界面张力，有利于原油流动，从而提高了原油采收率。

CO2与原油混相后其界面张力降为0，理论上可使采收率达到100％。

5.萃取原油中轻烃

CO注入油藏后，部分CO未溶解于油水中的CO能萃取原油中的轻烃，使原油相对密度降低，黏度降低，从而提高原油流动性能，有利于开采

6．溶解气驱作用

随着油井生产井附近的地层压力下降，地层原油中溶解的CO2逸出，逸出的CO2气体驱动原油流入井筒，形成内部溶解气驱。

二、流体相态的研究

1.油气藏流体相态常规分析

常规流体相态分析技术已经成熟，并在全世界得到广泛应用。

天然气和原油组成分析是为确定地层流体的井流物组成而设定的，当然还有一些如密度和其它常压下的分析内容未列出。

表中列出了在相关的测试标准中主要烃类油气藏流体，即原油、挥发油、凝析干气四大类型的详细的取样方法、测试规程等。

2.油气藏流体取样流体相态分析的对象是流体，取得有代表性的流体是最关键的一步。

目前已有取样的分析标准。

根据前人多年研究和分析的经验，对一些特殊流体在取样上还应注意一些因素，以保证流体取样的代表性。

样井的选择

（1）可把井底压力调整到高于预计的原始泡（露）点压力一下进行生产的油气井；

（2）不产水或产水率不超过5%的油气井；

（3）气油比及地面原油相对密度在周围井中有代表性的油气井；

（4）采油气指数在周围井中相对较高的井；

（5）油气流稳定、没有间歇现象的油气井；

（6）井口量油测气设备齐全可靠，符合要求的油气井；

（7）水泥封固井段层间物串槽的油气井；

（8）最好为自喷井。

流体取样的代表性

流体取样代表性评价是实验前后的认定过程。

一般来讲，一个油气藏会取很多的样品进行测试，关于流体特征的纵向及横向分布，流体性质的矛盾及一致性等均应当详细分析，应结合取样样品操作规程、分析数据、生产动态、取样位置等进行综合分析才能确定，最后选择有代表性的流体样品来进行评价。

对取样来讲，一下几点值得考虑：

（1）饱和油气藏无法取得有代表性的原始样品；

（2）对原油来讲，井下取样井底流压比该处温度下泡点压力高，并不等于就是合格的；

（3）饱和压力越低，则更可能取得有代表性的流体。

三、CQ的混相驱替研究

1.注气提高采收率的机理

混相（Miscible）的定义是：

当两种或更多种流体按任何比例混合都没有流体间的相界面形成，所有的混合物都保持单一均质相时，则称这些流体是混相的。

反之，若有流体相存在，则认为这些流体是不混相的。

混相驱替（Miscibledisplacement）是提高石油采收率的重要方法之一，它的基本机理是驱替剂（注入的混相气体）和被驱剂（地层原油）在油藏条件下形成混相，消除界面，使多孔介质中的毛细管力降至零，从而降低因毛细管效应产生毛细管滞留所圈闭的石油，原则上可以使微观驱油效率达到百分之百.

根据不同注入气体及其与原油系统的特性，混相驱可分为：

一次接触混相（FCM）、多级接触混相（MCM。

2.一次接触混相过程达到混相驱替最简单和最直接的方法，是注入按任何比例都能与原油完全混合的溶剂，以便使所有的混合物为单相。

中等分子量烃，如丙烷、丁烷或液化天然气，是常用来进行一次接触混相驱的注入溶剂。

图1说明一次接触混相的相态要求。

这个三元图上的液化天然气溶剂用拟组分C2-C6代表。

所有的液化天然气和原油的混合物，在这一图上全都位于单相区。

为在溶剂与原油之间达到一次接触混相，驱替压力必须位于P---X图临界凝析压力之上，因为溶剂一原油混合物在这一压力之上为单相。

实际上，在三角相图中，只要注入溶剂和原油之间的连线没有经过两相区，都认为在该温度和压力条件下是一次接触混相的。

图1溶剂段塞的一次接触混相

液化天然气是与油藏流体发生初接触混相的溶剂，如果连续注入，费用太高，代替的办法是注入一定体积的液化天然气溶剂，或溶剂段塞，其体积只有油藏孔隙体积的一小部分，并用费用较低的流体如天然气或烟道气混相驱替溶剂段塞。

在理想情况下，采用这样的混相驱方案时，溶剂混相地驱替油藏原油，而驱动气混相地驱替溶剂，推动小的溶剂段塞通过油藏。

当溶剂段塞通过油藏时，它在段塞前缘与原油混合，并在尾部与驱动气混合。

只要段塞中部的溶剂保持不稀释，由原油通过段塞到驱动气的组成剖面就类似于图2-11的虚线a。

最终，段塞中部被稀释到它的原始浓度以下，结果组成剖面类似于虚曲线b。

随着继续通过油藏，小段塞可能被稀释到组成剖面类似于曲线c，这条曲线刚好与两相区相交＜在这一点上出某些沥青。

沉淀的趋势随着烃溶剂分子量的增加而减弱。

混相驱替消失，因为随后的混合稀释使段塞进入两相区，如曲线d所示

两相区的大小和形状是受温度、压力和流体组成支配的，决定着溶剂段塞在失去混相性以前可被混合稀释的程度。

对于一次接触混相驱来说，中间分子量的烃注入溶剂将会从沥青基原油中沉淀严重的沥青沉淀可降低渗透率，并影响井的注入能力和产能。

它还可以在生产井中引起堵塞。

3.多级接触混相驱替过程

在注入气体后，油藏原油与注入气之间出现就地的组分传质作用，形成一个驱替相过渡带，其流体组成由原油组成变化过渡为注入流体的组成，这种原油与注入流体在流动过程中重复接触而靠组分的就地传质作用达到混相的过程，称为多级触混相或动态混相。

在多级接触混相驱中，常用到两个概念：

即向前接触和向后接触。

向前接触是指平衡的气相与新鲜的原油相接触，通过蒸发或抽提作用进行相间传质。

而向后接触是指平衡液相与新鲜注入气之间的不断进行的相间传质。

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。

多次接触混相根据传质方式不同分为凝析气驱（富气驱）及汽化气驱

（贫气驱）。

4.凝析气驱混相

富烃气富含C2-C6中间组分，它不能与油藏原油发生初接触混相，但在适当的压力下可与油藏原油达到凝析气驱动态混相，即注入的富气与油藏原油多次接触，并发生多次凝析作用，富气中的中间组分不断凝析到油藏原油中，原油被逐渐加富，直到与注入气混相。

图2说明了富气凝析气驱混相的机理，油藏原油及注入富气（B）组成

如图所示：

图2凝析气驱混相

可见油藏原油与富气起初并不混相，富气初接触油藏原油后，由于富气中中间组分溶于原油中，原油加富，因而油藏流体组成变为M1,其

相应的平衡气液分别为G1,L1，随后再注入富气推动可移动的平衡气体G1向前进入油藏，留下平衡液体L1供注入的新鲜气B接触，并发生混和，在这一位置上形成一新的混合物M2其平衡气液为G2,L2，并且液相L2比初接触留下的L1更富，继续注入富气，重复上述过程，井眼附近液相组成以相同方式逐渐沿泡点曲线改变，直至临界点，气液达到平衡，油气不存在相间界面而达到混相。

显然，注富气混相驱是多次接触混相过程，通过注入富气中的中间组分不断凝析到原油中，原油逐渐变富，从而在注入气的后端与原油性质相同而实现的混相。

通常必须注入相当多的富气才能使混相前缘的混相得以保持，一般采用的富气段塞为10-20%的孔隙体积。

5.蒸发气驱混相达到动态混相驱替的另一个机理，是依靠就地汽化作用，使中间分子量烃从油藏原油汽化进入注入气，这种达到混相性的方法称作汽化气驱过程。

用天然气、二氧化碳、烟道气或氮气作为注入气，依靠这一方法是可能达到混相的。

当油藏原油含有较多中间烃时，注入气与原油多次接触后，汽化或抽提油藏原油中的烃，使注入气富化而实现汽化气驱动态混相。

CO也能达到动态混相。

但是CG与主要抽提C2-C5的天然气、烟道气和氮气相比，是抽提更高分子量的烃（C2--C30）。

以甲烷一天然气作为注入溶剂为例，图3说明达到汽化气驱混相的机理。

在这一例子中，油藏原油A含有较多的中间分子量烃，并且它的组成位于通过临界点的极限系线的延长段上。

注入气体和油藏原油在开始是不混相的，因此，注入气体开始从井眼向外不混相地驱替原油，而在气前缘的后面留下一些未驱替走的原油。

假设注入气体和初次接触后未驱替走原油的总组成M1,则平衡的油藏中液体为L1和气体为G1。

随后注入气体推动平衡气体G1更深入地进入油藏，平衡气G接触新鲜的油藏原油。

液体L1残留在后面。

通过第二次接触，达到一新的总组

图3汽化气驱混相

成M2其相应的平衡气体和液体为G和L2。

进一步的注入气体，使气体G2向前流动接触新鲜的油藏原油，并且重复以上过程。

驱替前缘的气体组成沿露点曲线逐渐改变，变富，直到它达到临界点的组成为止，贝S临界点流体是直接与油藏原油混相的。

只要油藏原油的组成点位于极限系线上或其右侧，注入气组成位于极限系线左侧，依靠汽化气驱机理就可能达到混相。

如果原油组成位于极限系线的左侧，则气体的富化仅能发生到位于延长后通过原油组成的系线上的平衡气体的组成。

例如，如果图2-13上驱替油藏原油B,则注入气体只能被富化到平衡气体G的组成，但不会富化到超过这一组成，因为气体G进一步接触油藏原油仅能产生位于通过G系线上的混合物。

原油组成必须位于极限系线右侧的要求意味着，只有欠饱和甲烷的原油能够被甲烷或天然气混相驱替。

因此，图2-13泡点曲线上的原油组成L2与甲烷一天然气不会发展为汽化气驱混相。

在注气过程中，随着油藏原油的中间分子量烃浓度的减小，为达到混相要求更高的压力。

增加压力可以增加汽化作用，使中间分子量烃汽化进入蒸气相，从而减小两相区并改变连结线的斜率。

对许多原油来讲，使用甲烷一天然气、N2、烟道气的混相压力太高，在油藏注入工程中是达不到的。

四、结论

（1）CQ是目前国外混相驱中十分重要的提高采收率技术，它是比天然气更经济更有效的驱替剂。

（2）注CQ提高采收率的主要影响因素有最小混相压力（MMP，界面张力，油层压力，原油物性等。

（3）注CQ提高采收率的主要方式有混相驱与非混相驱。

（4）二氧化碳粘度低,类似于烃类混相溶剂的粘度,象烃类混相驱那样,波及体积受粘度比的影响。

二氧化碳油层条件下的密度接近于某些地层油的密度,可以减弱二氧化碳与原油的重力分异。

由于二氧化碳混相所需的工作压力低,在许多油藏都可形成动力混相。

另外二氧化碳的来源和成本比烃类溶剂更有优势,可以从地层和电厂获得,是可以充分利用的资源。

二氧化碳气层气纯度高、易管输,是进行混相驱的理想溶剂,可用作特低渗透油藏采油。

（5）利用CQ提高原油采收率是一种有效的提高原油采收率的方法，它一直受到科研人员的重视。

特别是现在温室效应的存在，为注CQ开发油气田提供了一个更有利的环境。

我国注CQ技术也日趋成熟，不少CQ气源被发现，实施合理的方案充分利用这些气体将是我们面临的主要难

题。

（6）根据国外（以美国和加拿大为主）气驱混相驱经验以及我国第二次三次潜力分析评价结果得出，我国东部油区一些有条件的油田侧重发展CQ和2驱，必要时也可发展注烃混相驱。

在西部天然气资源较为丰富的油区，应侧重发展烃类混相驱。

（7）应用CQ提高采收率广泛应用，实现最大CQ埋存和提高原油产量有机结合，必将为全球生态保护,石油资源的高水平、高效益开发和可持续发展提供理论及实践依据。

（8）通过文献调研和以上的分析可以看出，注CQ采油适用于多种无法注水开发的油藏以及注水开发后枯竭的油气藏。

注CQ采油技术正越来越受到世界各国的重视,虽然其技术上遇到一定的问题,但是都逐渐得到解决，再考虑到注CQ采油具有很多环境保护上的优点，不仅可以取得丰富的经济效益,而且具备社会效益,因而其必将在油田的应用越来越广泛。