室内注二氧化碳微观驱油机理研究

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CO2的驱油机理

分子扩散作用
•地层基岩是复杂的,注入CO2也很难与油藏中原油完全混合好。多数情况下,通过分子的缓慢扩散作用溶于原油的。
四. CO2混相驱和非混相驱技术应用
不同的油藏条件适用不同的驱油方式，适于C O 2 驱地层的筛选原则如下表所示:
原油相对密度 <0 . 8 2 5 二氧化碳混相驱 0.865～0.825 0.887～0.865 0.922～.887 二氧化碳非混相驱 0.9 2～0. 98 油藏深度(m） >7 62 >8 53 >1 00 6 >1 21 9 549 原油黏度(mPa ·s） <1 0 <1 0 <1 0 <1 0 <6 00
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非混相驱油
10 年在水驱后晚期（> 5 ～8 年）大简单可利用高(>1tb ) 高（10%～18%OOIP）小范围
五.CO2驱应用优点:
1.在能源紧缺和节能减排的背景下，二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景，有关部门应适时出台相应的政策扶持措施，加快这一技术的推广应用 2.二氧化碳驱油不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同，每增产1 t原油约需1～4.2t二氧化碳，可增产油田总储量约l0％的原油。 3.适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观 4.二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高显著等优点 5.能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境
CO2驱：CO2驱是把CO2注入油层，依靠CO2的膨胀、降粘等机理来提高原油采收率的技术。
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CO2混相驱将是提高我国低渗透油藏采收率最有前景的方法。

CO2驱相态及驱油机理评价技术研究

CO2驱相态及驱油机理评价技术研究作者：吕卫国来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第12期摘要：随着油藏开采技术日趋成熟，CO2驱油结合地质埋存有巨大的发展前景，尤其是CO2捕集和驱油一体化方面。

特超低渗透油藏以及高含水后期油藏提产与CO2吞吐密切相关。

在多孔介质条件下，CO2具有多相相态，其驱油机理为CO2驱提供了理论基础，其中界面张力、相态、流度和孔隙结构都关系到驱油效果的好坏，应结合实际情况分析。

驱油机理的研究可以在CT、核磁共振技术的支持下，进行CO2岩心驱替实验。

从实際应用情况来看，注CO2能够有效提高油气的采收率，应不断总结国内外先进的技术成果，根据油气藏的不同类型，设计相应的注CO2驱及CO2吞吐机制。

关键词：采收率;驱油机理;驱替实验1 CO2驱油气水三相相态评价在注CO2过程中，CO2气体与油具有混相性，了解其驱油机理必须从以下几个方面入手：①油藏原油、注入溶剂和顶替气及其混合物的相态;②溶剂和原油、溶剂和顶替气间的传质作用;③流态。

现场取样之后，使用PVT仪，在高温高压状态下观察油和气的相态变化，研究对象不仅包括CO2和原油，必须将地层水纳入考虑范围，进行油气水三相相态研究。

2 CO2驱油机理评价注气多次接触混相机理有两种方式，即向前多次接触（蒸发混相驱）和向后多次接触（凝析混相驱）。

CO2驱主要为蒸发混相，油藏中通常具有凝析--蒸发双重作用。

细管实验测试可获得混相压力。

CO2驱油的原理是原油中注入CO2使其体积膨胀，含油饱和度上升;使原油的黏度降低，具备较好的流动性;有效提高毛细管渗吸作用。

CO2溶于水时能够提高水黏度，原来难以提取的一些矿物成分可溶于CO2水溶液，加大了储层渗透率;油水界面张力减小，驱油效果得到加强。

CO2在油、水中较易扩散，能够均匀分布，有利于维持系统稳定。

CO2能够抽提原油中C2-C30的烃类，使剩余油饱和度降低。

岩心驱替实验结合核磁共振实验、微观驱油实验、细管实验等可以对CO2驱油机制进行具体分析。

CO2复合驱油分子动力学模拟及微观机理研究

１ＣＯ２复合驱油研究现状
苏北盆地洲城油田垛一段油藏含油面积小、储层分散、储量丰度低，目前处于注水开发的中后期，长期注水开发导致地下油水关系复杂，剩／残余油类型多样。由于毛管力效应及储层孔隙结构影响，孔隙内残余油呈现油膜、闭锁或孤滴状赋存。针对苏北盆地复杂断块地质特征及开采状况，开展了ＣＯ２ —表面活性剂复合驱矿场先导试验，并取得了增油降水开发效果。揭示油藏条件下ＣＯ２复合体
ＭｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＣＯ２ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｌｏｏｄｉｎｇ
ＪＩＡＮＧＹｏｎｇｐｉｎｇ
（ＴａｉｚｈｏｕＯｉｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｌａｎｔ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＢｒａｎｃｈｏｆＳＩＮＯＰＥＣ，Ｔａｉｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２５３００，Ｃｈｉｎａ）
第４１卷第２期
石油实验地质
Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．２
２０１９年３月
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＧＥＯＬＯＧＹ＆ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ
Ｍａｒ．，２０１９
文章编号：１００１－６１１２（２０１９）０２－０２７４－０６ｄｏｉ：１０．１１７８１／ｓｙｓｙｄｚ２０１９０２２７４
系与原油相互作用机制，明确复合体系协同增效机理成为特高含水期油田ＣＯ２复合驱提高采收率方法亟需突破的关键科学问题。受超临界相态实验及微观检测手段的制约，难以实现高温高压条件下对ＣＯ２复合体系与原油作用物理化学过程直接观测。近年来随着计算机硬件和软件的发展，分子模拟在二氧化碳、甲烷、氮气等气体性质的超临界状态的模拟取得了重要应用。从分子尺度对ＣＯ２与原油体系相互作用机制和规律进行了讨论，对于深入揭示相间传质机理提供了有力工具。

考虑微纳米限域效应对相平衡影响的co_(2)驱油机理研究

考虑微纳米限域效应对相平衡影响的co_(2)驱油机理研究CO2驱油机理是指通过向油藏中注入CO2气体来推动油藏中油和水混合物的驱油机制。

传统对CO2驱油机理的研究把驱油过程归为一种物理驱油形式，但是忽视了微纳米限域效应，也就是微尺度（纳米）的驱油机理对CO2驱油结果的重要影响。

微纳米限域具有较小的化学传感作用和优异的能量泄漏性，这会大大改善CO2驱油的结果。

首先，研究人员通过研究原位孔径分析来探讨CO2驱油过程中纳米粒子行为和解体过程。

以硫酸钙（CaSO4）为例，变温实验显示当温度升高时，CO2在CaSO4纳米粒子表面附着的能量会显著升高，这表明在微纳米限域内CaSO4粒径的变化对CO2的驱动力有显著的影响。

此外，实验室对滤池水进行的模拟实验显示，CO2注入滤池水时，CaSO4粒径会从原来的200纳米减少至28纳米，而这种变化会大大增加CO2注入滤池水中驱动力。

其次，在驱油过程中，CO2气体的微纳米溶液行为也会对相平衡产生重要影响。

具体而言，CO2在水溶液中的密度会对相平衡产生重要影响。

在实验室的模拟实验中，当CO2气体的密度从原来的400 mg/L提高到800 mg/L时，它在水溶液中的沉淀积数会降低大约100 mg/L，并且CO2的溶解度会显著增加，这会使CO2的溶解效果变得更加有效。

总之，微纳米限域效应对CO2驱油机理及其相平衡有着重要影响，对此有必要加以重视。

例如，利用原位孔径分析、变温实验和模拟实验等方法研究CO2在纳米限域中的行为，并系统评价其对解体速率和孔径的影响。

此外，利用实验室模拟实验研究CO2气体在水溶液中的密度对相平衡的影响等。

最后，积极推进相关技术，更好地发挥CO2驱油效用。

CO2混相驱和非混相驱的驱油机理

第十七页，编辑于星期三：五点五十四分。
五、CO2驱应用优点
1、在能源紧缺和节能减排的背景下，二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景，有关部门应适时出台相应的政策扶持措施，加快这一技术的推广应用。
2、二氧化碳驱油不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同，每增产1 t原油约需1～4.2t二氧化碳，可增产油田总储量约l0％的原油。
第十二页，编辑于星期三：五点五十四分。
三、CO2非混相驱驱油机理
（2）改善原油与水的流度比大量的CO2溶于原油和水,将使原油和水碳酸化。原油
碳酸化后,其粘度随之降低。一般地,二氧化碳溶于水后,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
3、适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观 4、二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高
显著等优点 5、能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，
保护大气环境
第十八页，编辑于页，编辑于星期三：五点五十四分。
1、CO2驱研究背景我国低渗、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 CO2混相驱将是提高我国低渗透油藏采收率最有前景的方法。
第三页，编辑于星期三：五点五十四分。
(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。

低渗透油藏周期注CO2驱油室内实验

２）周期注气可在连续气驱的基础上提高采收率１５．２９百分点，较连续气驱气窜时间延缓约０．８ＰＶ。
３）经优化的周期注气最佳注气段塞尺寸和最佳注气速度分别为０．０５ＰＶ和１．２ｍｌｄｍｉｎ。
参考文献
肖武，田世澄．低品位储量开发现状及其措施对策［Ｊ］．特种油气藏，２０１０，１７（３）：４—９．［２］何江川，廖广志，王正茂．油田开发战略与接替技术［Ｊ］．石油学报，２０１２，３３（３）：５１９—５２５．［３］钟张起，史运芳，刘鹏程，等．低渗油藏ＣＯ：驱注入时机研究［Ｊ］．断
２０９
注气速度／（ｒｍ·ｎ／ｎ－－）
图３不同注气速度下驱油动态
３结论
１）周期注气和乏气【，咖水交煳替与连续注气相比，都具有较大的提高采收率的潜力，且可以有效延续气窜。在最终采收率相近的情况下，周期注气量少于气水交替，选择周期注气更为经济。
表１ＧＯ２驱实验方案
１．１实验材料
仪器：耐腐蚀岩心夹持器、高压物性仪、高压配样
器、高压计量泵、恒温箱、油气分离器、气体流量计、高
压落球黏度计、活塞容器、气瓶、电子天平等。
用油：由地面油和天然气配制，气油比为６０ｍ３／

二氧化碳驱油原理

第一章二氧化碳驱油机理第一节驱油机理2CO 是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以是原油体积膨胀，粘度下降，还可降低油水间的界面张力；2CO 溶于水后形成的探索还可以起到酸化作用。

它不受井深、温度、压力、地层水矿化度等条件的影响，由于以上各种作用和广泛的使用条件，注2CO 提高采收率的应用十分广泛。

人们通过大量的室内和现场试验，都证明了2CO 是一种有效的驱油剂，并相继提出了许多注入方案。

包括：连续注2CO 气体；注碳酸水法；注2CO 气体或液体段塞后紧接着注水；注2CO 气体或液体段塞后交替注水和2CO 气体（WAG 法)；同时注2CO 气体和水。

连续注入2CO 驱替油层时，由于不利的流度比及密度差，宏观波及系数很低，2CO 用量比较大，实施起来不够经济，用廉价的顶替液驱动2CO 段塞在经济上更有吸引力。

用碳酸水驱油实质是利用注入的水和2CO 溶液与地层油接触后，从其中扩散出来的2CO 来驱油，但此扩散过程较慢，与注入纯2CO 段塞相比达到的采收率比较低。

注2CO 段塞的工艺包括；注2CO 段塞后注水、注段塞后交替注水和注2CO 气体，前一种方法是水驱动2CO 段塞驱扫描整个油层，尾随的水不混相地驱替2CO ，在油层中留下一个残余的2CO 饱和度，后一种方法，其目的在于降低2CO 的流度，提高油层的波及系数。

提出的另外一种工艺是通过双注水系统同时注水和2CO （见下图），但是这种工艺的施工和完井的成本高，经济风险更大。

沃纳（Warner1977）和费耶尔斯（Fayers ）等人在模拟研究中证明，W AG 注入法要比连续或单段塞注入法优越。

沃纳的研究结果还表明，连续注入2CO 可采出潜在剩余油量的20%；注入2CO 段塞可采出25%；而W AG 法可采出注水后地下原油的38%；同时注入气与水可采出47%的原油，但此法仍存在着严重的操作问题。

由此看来，W AG 法仍然是最经济可行的2CO 驱工艺，但它不适合于低渗透砂岩，因为在这种砂岩中，由于水的流度很低，变换注入方式可能造成注入速度严重降低。

低渗透油藏CO 2驱油开发方式与应用

低渗透油藏CO 2驱油开发方式与应用低渗透油藏属于非常规油气资源，开发难度较大，CO2驱油是一种有效的开发方式。

CO2驱油开发方式与应用如下：1. CO2驱油原理CO2驱油是指将CO2注入到油层中，达到增加油藏压力、降低油粘度和增加驱油剂浓度的目的，从而提高油井的产量。

CO2作为一种良好的驱油剂，具有高溶解性、低表面张力和较小的分子体积等特点，能够迅速渗透至油藏中并与原油发生作用，使原油中的重质、高粘度物质转化为轻质、低粘度物质，从而提高原油产出率。

2. CO2注入过程CO2注入过程分为设计、筛选、试验和实施四个阶段。

首先进行地质勘探，并根据储层情况确定注入压力、注入量和注入方式等参数，然后根据这些参数筛选出适合的CO2源，进行试验数据分析和模拟模型预测，最后进行CO2注入实施并进行评价。

3. CO2驱油工艺流程CO2驱油工艺流程包括CO2收集、CO2净化、CO2输送、CO2注入和产出收集等环节。

CO2收集可以采用多种方式，如燃烧、化学反应和工业排放等。

CO2净化主要是去除杂质和碳酸盐等，以确保注入的CO2质量。

CO2输送主要采用管道输送。

CO2注入过程中需要注意控制注入速度、注入压力和注入量等参数，以防止油层顶部压力过高造成破坏。

成品油的产出收集可以采用裂解油收集、热解油收集和低开放式收集等方式。

4. CO2驱油应用CO2驱油在低渗透油藏的开发中有着广泛的应用。

在采收过程中，CO2能够提高有效压力、降低油粘度和增加驱油剂浓度等优点，从而提高油井产量。

此外，CO2注入过程中可以减少二氧化碳的排放，对环境有一定的保护作用。

近年来，随着CO2驱油技术的不断发展，越来越多的低渗透油藏开始采用CO2驱油技术，取得了良好的经济效益和社会效益。

总之，CO2驱油是目前开发低渗透油藏的主要方式之一，具有操作简单、成本低、产量高等优势，在未来的石油开发中具有广阔的应用前景。

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ｌｆｏｏｄｉｎｇａｎｄＣＯ２ｌｆｏｏｄｉｎｇａｆｔｅｒｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｆｕｒｔｈｅｍｏｒｒｅ．ｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｉｆｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇａｓｌｆｏｏｄｉｎｇａｔｆｅｒ
ＡＬａｂｏｒａｔｏｒｙＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｉｃｒｏＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＯｉｌＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈＣＯ２Ｆｌｏｏｄｉｎｇ
ＸｉａｏＰｕｆｕ，ＹａｎｇＺｈｅｎｇｍｉｎｇ２ＷａｎｇＸｕｅｗｕ２ＤａｉＸｉｎｇｘｉｎｇ３
讲学出崴缸
Ｖｏ１．３７Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１５
ＤＯＩ：１０．１１８８５，ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ — ５０８６．２０１５．０３．０９．０３
文章编号：１６７４ — ５０８６（２０１５）０４ — ０１６１ — ０５中图分类号：ＴＥ３１１
，
，
１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｏｒｏｕｓＦｌｏｗａｎｄＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０６５００７．Ｃｈｉｎａ
文献标志码：Ａ
室内注二氧化碳微观驱油机理研究
肖朴夫，杨正明ｚ，王学武ｚ，戴兴星ｓ
１．中国科学院渗流流体力学研究所，河北廊坊０６５００７；２．中国石油勘探开发研究院廊坊分院．河北廊坊０６５００７３，中国石油新疆石油勘察设计研究院（有限公司），新疆乌鲁木齐８３００００
西南石油大学学报（自然科学版）
２０１５年８月第３７卷第４期
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｄｉｔｉｏｎ）
采出程度都能达到６７％左右。通过核磁信号测量，对比不同开发方式的剩余油分布可以得出，水驱和气驱动用的主要
都是大孔隙中的油，而水驱转气驱由于ＣＯ２的波及范围更广，能对小孔隙中的部分原油进行动用。关键词：ＣＯ２驱油；微观驱油机理；可动流体；低渗透油藏；核磁共振
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘
要：通过大庆外围特低渗透储层岩芯一维物理模拟实验，研究注水、注气、注水转注气这３种方式的驱油微观机
理，对现场注水转注ＣＯ２提出可参考性建议。实验中主要利用了ｃＯ２的萃取、降黏等特点，与水驱相比，ＣＯ２驱驱油
效率更高，增油效果明显。实验表明：对于低渗透储层，注水开发效果最差，约为４０％；不同注水时机转气驱效果均好于水驱，而且注水时机越早采出程度越高，在１０％～２０％含水率转注气能有较好的经济效益；注气驱采出程度最好且
３ＸｉｎｊｉａｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｅ￣ｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｕｔｔｅ（ＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ），ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｕｒｕｍｑｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ８３００００，Ｃｈｉｎａ
２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｕｔｔｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ－Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｌａｎｇｆｎｇ，ａＨｅｂｅｉ０６５００７，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｏｎｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｙｓｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｅｓｏｆｕｌｔｒａｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎｔｈｅｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｐａｒｔｏｆＤａｑｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｏｉｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｙｗａｔｅｒｌｆｏｏｄｉｎｇ、ＣＯ２