二氧化碳混相驱油技术
CO2混相驱和非混相驱的驱油机理
谢谢Biblioteka 四、CO2混相驱和非混相驱技术应用
1、CO2混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义 （1）水驱效果差的低渗透油藏；
（2）水驱完全枯竭的砂岩油藏；
（3）接近开采经济极限深层、气质油藏； （4）利用CO2重力稳定混相驱开采多盐丘油藏。
四、CO2混相驱和非混相驱技术应用
（1）可用CO2来恢复枯竭油藏的压力。 特别是对于低渗透油藏，在不能以经济速度注水或驱 替溶剂段塞来提高油藏的压力时，采用注CO2就可能办到， 因为低渗透性油层对注入CO2这类低粘度流体的阻力很 小。 （2)重力稳定非混相驱替。用于开采高倾角、垂向渗透率高 的油藏。 （3)重油CO2驱，可以改善重油的流度，从而改善水驱效 率。 （4)应用CO2驱开采高粘度原油
三、CO2非混相驱驱油机理
（1）降低原油粘度 CO2溶于原油后,降低了原油粘度,试验表明,原油粘度 越高,粘度降低程度越大。40℃时,CO2溶于沥青可以大大 降低沥青的粘度。温度较高(大于120℃)时,因CO2溶解度 降低,降粘作用反而变差。在同一温度条件下,压力升高 时,CO2溶解度升高,降粘作用随之提高,但是,压力过高,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。
CO2混相驱和非混相驱的驱油机理
CO2混相驱和非混相驱的驱油机理
一、CO2驱研究背景及相关概念 二、CO2混相驱驱油机理 三、CO2非混相驱驱油机理 四、CO2混相驱和非混相驱技术应用 五、CO2混相驱和非混相驱应用优点
一、CO2驱研究背景及相关概念
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。
二氧化碳驱油技术
目前，世界上大部分油田仍采用注水开发，这就面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题。
对此，国外近年来大力开展二氧化碳驱油提高采收率技术的研发和应用。
这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。
该技术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。
一、二氧化碳驱油技术二氧化碳驱油，是一种把二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。
标准状况下，二氧化碳是一种无色、无味、比空气重的气体，密度是1.977克/升。
当温度压力高于临界点时，二氧化碳的性质发生变化：形态近于液体，黏度近于气体，扩散系数为液体的100倍。
这时的二氧化碳是一种很好的溶剂，其溶解性、穿透性均超过水、乙醇、乙醚等有机溶剂。
如果将二氧化碳流体与待分离的物质接触，它就能够有选择性地把该物质中所含的极性、沸点和分子量不同的成分依次萃取出来。
萃取出来的混合物在压力下降或温度升高时，其中的超临界流体变成普通的二氧化碳气体，而被萃取的物质则完全或基本析出，二氧化碳与萃取物就迅速分离为两相，这样，可以从许多种物质中提取其有效成分。
二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%~15%，延长油井生产寿命15~20年。
在二氧化碳与地层原油初次接触时并不能形成混相，但在合适的压力、温度和原油组分的条件下，二氧化碳可以形成混相前缘。
超临界流体将从原油中萃取出较重的碳氢化合物，并不断使驱替前缘的气体浓缩。
于是，二氧化碳和原油就变成混相的液体，形成单一液相，从而可以有效地将地层原油驱替到生产井。
应用混相驱油提高石油采收率的一个关键性参数是气体与原油的最小混相压力（MMP），MMP是确定气驱最佳工作压力的基础。
一般情况下，因为混相驱油比非混相驱油能采出更多的原油，所以希望在等于或略高于MMP下进行气驱。
如果压力远高于MMP,就容易造成地层破裂，无法保障生产过程的安全性，其结果是不仅不能大幅度提高原油产量，还会降低经济效益。
二氧化碳驱油技术及比较
二氧化碳驱油技术及比较1.2 CO2-EOR驱油技术目前CO2-EOR的实施方法主要有CO2混相驱、CO2非混相驱和CO2吞吐，其中CO2混相驱应用最为普遍。
另外，CO2-EOR实施中也有热CO2驱、碳酸水驱、就地生成CO2技术等其他方法。
1.2.1 CO2混相驱CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层的方法，具体注入方法取决于储层的性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等（如图2）。
实施过程中首先注入CO2，由于连续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低，因此注水改变二氧化碳的驱油速度，扩大CO2的波及效率。
基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘，该前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井（图3），由于混相，多孔介质中的毛细管力降至为零，理论上可使微观驱替效率达到100%。
混相驱要求油藏压力高于或等于CO2与原油完全混相的最低压力（MMP）。
由于受地层破裂压力等条件的限制，该方法通常用于原油相对密度小于0.89g/cm3，油层温度小于120℃的中、深层油藏。
通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约30%~40%。
与水交替注入驱油示意图图2 CO2混相驱技术示意图图3 CO2混相驱对开采下面几类油根据以往的经验，CO2藏具有更重要的意义。
（1）不合适水驱开采的低渗透油藏。
（2）水淹后的砂岩油藏。
（3）接近开采经济极限的深层、轻质油藏。
1.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱，一般以重力稳定CO2注入方式生产，将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部，使原油向下及构造两边移动，在构造两边的生产井中将原油采出（图4）。
主要采油机理是对原油中轻烃汽化和抽提，使原油体积膨胀，黏度降低，界面张力减小。
另外，CO2还可以提高或保持地层压力，当地层压力下降时，CO2就会从饱和了CO2的原油中溢出，形成溶解气驱，达到提高原油采收率的目的。
适用于非混相驱的油藏类型主要有：（1）重油或高黏油油藏；（2）压力衰竭的低渗透油藏；（3）高倾角、垂向渗透率高的油藏。
CO2-EOR驱油技术
目前该技术已在大庆油田、吉林油田、胜利油田和 辽河油田等进行过试验，都取得了较好的效果（郝 敏等，2010）。 由于温室效应的存在，该技术是缓解环境污染压力、 提高石油采收率的重要手段；并且我国的低渗透和 稠油资源十分丰富，同时该技术成本低廉、成效显 著，因此在我国有较好的应用前景。
[1]江怀友,沈平平,卢颖,江良冀,罗金玲. CO2提高世界油气 资源采收率现状研究[J]. 特种油气藏,2010,02:510+120. [2]郝敏,宋永臣. 利用CO2提高石油采收率技术研究现状[J]. 钻采工艺,2010,04:59-63+139. [3]王涛,姚约东,李相方,李虎,石俊芳,杨祝华. 二氧化碳驱油 效果影响因素与分析[J]. 中国石油和化工,2008,24:3033.
①储层的深度范围在1000～3000m范围内;
②致密和高渗透率储层;
③原油黏度为低或中等级别;
④储层为砂岩或碳酸盐岩。
主要机理是：降低原油黏度，改善油水流度比，使 原油膨胀，乳化作用及降压开采。 CO2在油中的溶解度随压力的增加而增加，当压力 降低时， CO2从饱和 CO2的原油中溢出并驱动原 油，形成溶解气驱。气态CO2渗入地层与地层水反 应产生的碳酸，能有效改善井筒周围地层的渗透率， 提高驱油效率（王涛等，2008）。
全球变暖，冰川融化及海平面上升等一系列问题都 与CO2的排放紧密相关，同时资源的匮竭，提高石 油的采收率显得十分重要。所以CO2-EOR（ CO2 enhanced oil recovery）技术既能做到CO2的地 质封存，同时也能提高石油采收率。
CO2提高采收率的作用主要有促进原油膨胀、改变 油水流动比、溶解气驱等。 ① CO2混相驱 稀油油藏
二氧化碳驱油技术及比较
二氧化碳驱油技术及比较1.2 CO2-EOR驱油技术目前CO2-EOR的实施方法主要有CO2混相驱、CO2非混相驱和CO2吞吐，其中CO2混相驱应用最为普遍。
另外，CO2-EOR实施中也有热CO2驱、碳酸水驱、就地生成CO2技术等其他方法。
1.2.1 CO2混相驱CO2混相驱一般采用CO2与水交替注入储层的方法，具体注入方法取决于储层的性质，主要有连续注入、简单注入、锥形注入等（如图2）。
实施过程中首先注入CO2，由于连续注CO2驱替油层时宏观波及系数很低，因此注水改变二氧化碳的驱油速度，扩大CO2的波及效率。
基本机理是CO2和地层原油在油藏条件下形成稳定的混相带前缘，该前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井（图3），由于混相，多孔介质中的毛细管力降至为零，理论上可使微观驱替效率达到100%。
混相驱要求油藏压力高于或等于CO2与原油完全混相的最低压力（MMP）。
由于受地层破裂压力等条件的限制，该方法通常用于原油相对密度小于0.89g/cm3，油层温度小于120℃的中、深层油藏。
通过CO2混相驱，原油采收率比注水方法提高约30%~40%。
与水交替注入驱油示意图图2 CO2混相驱技术示意图图3 CO2混相驱对开采下面几类油根据以往的经验，CO2藏具有更重要的意义。
（1）不合适水驱开采的低渗透油藏。
（2）水淹后的砂岩油藏。
（3）接近开采经济极限的深层、轻质油藏。
1.2.2 CO2非混相驱CO2非混相驱效率次于混相驱，但高于水驱或惰性气驱，一般以重力稳定CO2注入方式生产，将二氧化碳注入到圈闭构造的顶部，使原油向下及构造两边移动，在构造两边的生产井中将原油采出（图4）。
主要采油机理是对原油中轻烃汽化和抽提，使原油体积膨胀，黏度降低，界面张力减小。
另外，CO2还可以提高或保持地层压力，当地层压力下降时，CO2就会从饱和了CO2的原油中溢出，形成溶解气驱，达到提高原油采收率的目的。
适用于非混相驱的油藏类型主要有：（1）重油或高黏油油藏；（2）压力衰竭的低渗透油藏；（3）高倾角、垂向渗透率高的油藏。
二氧化碳气驱强化采油(CO2-EOR)的原理
CO2与原油混相后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成CO2和轻质烃混合的油带（oil banking）。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90%以上。
(6) 分子扩散作用
非混相CO2驱油机理主要建立在CO2溶于油引起油特性改变的基础上。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CO2饱和原油。但是，地层基岩是复杂的，注入的CO2也很难与油藏中原油完全混合好。而多数情况下，CO2是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油的。
(7) 降低界面张力
残余油饱和度随着油水界面张力的减小而降低；多数油藏的油水界面张力为10~20mN/m，要想使残余油饱和度趋向于零，必须使油水界面张力降低到0.001mN/m或更低。界面张力降到0.04mN/m以下，采收率便会明显地提高。CO2驱油的主要作用是使原油中轻质烃萃取和汽化，大量的烃与CO2混合，大大降低了油水界面张力，也大大降低了残余油饱和度，从而提高了原油采收率。
二氧化碳气驱强化采油（CO2-EOR）的原理
在二次采油结束时，由于毛细作用，不少原油残留在岩石缝隙间，而不能流向生产井，不论用水或烃类气体驱油都是一种非均相驱，油与水（或气体）均不能相溶形成一相，而是在两相之间形成界面。必须具有足够大的驱动力才能将原油从岩石缝隙间挤出，否则一部分原油就停留下来。如果能注入一种同油相混溶的物质，即与原油形成均匀的一相，孔隙中滞留油的毛细作用力就会降低和消失，原油就能被驱向生产井。设法提高原油采收率的关键是找到一种能与原油完全相溶的合适的溶剂，从50年代开始进行这方面的探索与研究，曾经使用丙烷等轻组分烃类化合物，它可以与原油完全混溶，但成本较高。油田现场生产的天然气也可作为混相驱，但经济上也不合算。后来又对非烃类物质进行了研究，其中之一是CO2，它能通过逐级提取原油中的轻组分与原油达到完全互溶。
二氧化碳驱油
封存二氧化碳提高油，面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题，对此，国外近年来大力开展二氧化碳驱提高采收率技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅仅适用于常规油藏，还适用于低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。2006年美国提高采收率项目共计153个，其中82个是二氧化碳驱提高采收率项目。国际能源机构评估认为，世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000亿～6000亿桶。
二氧化碳封存的潜力
科学家认为，碳捕捉与封存技术有助于减少温室气体排放和控制全球变暖，有广泛的应用前景。通过碳捕捉与封存技术可将液化二氧化碳注入地下深处，二氧化碳会留在水中或在水中溶解，也可能与煤或其他矿物结合，或经数千年之后与其他岩石结合在一起，形成稳定的碳酸盐。
据国际碳封存领导人论坛发布的报告显示，二氧化碳捕集和封存可以在大范围内削减二氧化碳排放。欧洲和北美已对二氧化碳捕集和封存项目做了大量前期工作，如削减二氧化碳捕集成本技术和开发新的燃烧方法，评估了封存能力，并研究了在1000年内各种结构储藏层中封存碳的表现，还开发了用于对被封存碳长期监测与鉴定的技术。据估计，与年排放240亿吨二氧化碳相比，世界年封存能力可超过110亿吨。
胜利油田二氧化碳驱油获重大突破
二氧化碳被注入油层后，约有50%至60%被永久封存于地下，剩余的40%至50%则随着油田伴生气返回地面，通过原油伴生气二氧化碳捕集纯化，可将伴生气中的二氧化碳回收，就地回注驱油。
众所周知，二氧化碳是气候变化乃至造成严重自然灾害的“罪魁祸首”。但在胜利油田，应用二氧化碳驱油取得重大突破，初步实现了规模化应用，使其“上天为害”转变为“入地为宝”。
将二氧化碳注入能量衰竭的油层，可提高油气田采收率，已成为世界许多国家石油开采业的共识。二氧化碳纯度在90%以上即可用于提高采收率。二氧化碳在地层内溶于水后，可使水的黏度增加20%～30%，运移性能提高2～3倍；二氧化碳溶于油后，使原油体积膨胀，黏度降低30%～80%，油水界面张力降低，有利于提高采油速度、洗油效率和收集残余油。二氧化碳驱一般可提高采收率7%～15%，延长油井生产寿命15～20年。二氧化碳来源可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收，既可实现使气候变暖的温室气体的减排，又可达到增产油气的目的。
CO2驱油技术
SCCO2超临界二氧化碳气藏可作为CO2以超临界状态（SCCO2）稳定埋存的地质载体。
但由于气藏中储存的有具有开发潜力的天然气，会影响SCCO2埋存的稳定性。
CO2储存采用低温低压储罐，常用温度、压力工作参数为-20℃、2.2MPa.就投资成本、操作工艺和保冷性能来讲，建议大罐采用聚氨酯硬质泡沫塑料浇注成型保冷工艺，小罐采用真空粉末绝热保冷工艺。
二氧化碳的物理性质不同的温度压力下，对应的饱和压力也不一样，当其压力低于它的饱和压力时，二氧化碳可为香槟酒提供气泡。
当压力超过2.1MPa,且温度在-17℃以下或更低时，二氧化碳以稳定液体状态存在，适合运输和储存。
假如温度足够低，在一定压力范围内，二氧化碳则以固态形式（干冰）存在。
纯二氧化碳临界温度31.11℃，临界压力为7.53MPa(或为1071psi)。
在高于临界温度时，无论压力有多高，二氧化碳都以气态存在，而且密度与压力的关系成正相关系。
二氧化碳易溶于原油和水，在原油中的溶解度是在水中的4~9倍。
二氧化碳的溶解度随压力增加而增加，随温度增加而降低，随水中的矿化度的增加而减少。
在大部分混相驱中，油藏温度在临界温度之上，因此在油层中很难形成二氧化碳液态驱。
二氧化碳驱的种类二氧化碳混相驱。
混相驱油是在地层高退条件下，油中的轻质烃类分子被二氧化碳提取到气相中来，形成富含烃类的气相和溶解了二氧化碳的原油的液相两种状态。
当压力达到足够高时，二氧化碳把原油中的轻质和中间组分提取后，原油溶剂沥青、石蜡的能力下降，这些重质成分将会从原油中析出，残留在原地，原油粘度大幅度下降，从而达到混相驱的目的。
混相驱油效率很高，条件允许时，可以使排驱剂所到之处的原油百分之百的采出。
但要求混相压力很高，组成原油的轻质组分C2~C6含量很高，否则很难实现混相驱油。
由于受地层破裂压力等条件的限制，混相驱替只适用于重度比较高的轻质油藏，同时在浅层、深层、致密层、高渗透层、碳酸盐层、砂岩中都有过应用的经验，总结起来，二氧化碳混相驱对开采下面几类油藏具有更重要的意义。
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11
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
12
目录 CONTENTS
01 02
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
03
04
三、二氧化碳混相驱油渗流特征
四 、 一 种 二氧 化碳 混 相驱 油技 术的 数学 模型
三、二氧化碳混相驱油渗流特征
3.1 一维填砂模型中的渗流特征
式中，C 为注入的 CO2浓度；k1， k2为反应常数； t为时间。
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
总的吸附浓度分布为：
当吸附达到平衡即t→ +∞时，总的吸附浓度公式整理为： （ 1） 其中，
，
流体的吸附浓度是时间和CO2浓度的函数，因此有：
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
1.3 改善油水两相体系性能
降低油水界面的界面张力 二氧化碳混相驱 中，二氧化碳抽提原油中的轻质组分或使 其汽化，从而降低界面张力。二氧化碳驱 过程是二氧化碳不断富化过程。 混相效应 二氧化碳与原油混合后，不仅能 萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成 二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动 是最有效的驱油过程，可使采收率达到90% 以上。 CO2在油水中的扩散作用可使 CO2本身重新 分配，并且起到稳定相系统平衡状态的作 用。
图4-2注入压力对 CO2流出端 CO2降黏效果的影响 在其他条件不变的情况下，油藏的初始原 图4-3 初始原油黏度对 浓度分布的影响 油黏度越大，混合物的黏度变化幅度越大，CO2 的降黏效果越明显。
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谢谢聆听
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四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
4.4 结果分析
孔隙度对CO2流出端浓度剖面的影响 当混相驱模型考虑吸附作用时，不同孔隙度下 的CO2流出端浓度剖面的形状不同。在其他条件不 变的情况下，孔隙度越大，吸附比面越小，因此相 应的CO2吸附量越少；孔隙度越大，油藏的渗透率 越大，流体在渗流过程中遇到的阻力越小，因此驱 替流体突破的时间就越早。孔隙度越小，岩石的比 面积越大，相应的吸附量越多，同时小的孔隙度使 得油藏的渗透率较低，流体在孔隙介质中流动时遇 到的阻力越大，因此驱替流体突破的时间越晚。
（b）断塞驱、二氧化碳驱过程-结束状态 图3-2 驱替过程中含水饱和度场图 （a） 水驱过程-水驱结束状态
目录 CONTENTS
01 02 03
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
三 、 二 氧 化碳 混相 驱 油渗 流特 征
04
四、一种二氧化碳混相驱油技术的数学模型
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二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
美国是二氧化碳驱发展最快的国家， 自20世纪80年代以来，美国的二氧 化碳驱项目不断增加，已成为继蒸 气驱之后的第二大提高采收率技术。
美国目前正在实施的二氧化碳混相驱项目有64个。大部分油田驱替方 案中，注入的体积二氧化碳约占烃类孔隙体积的30%，提高采收率的
1967年前苏联石油科学研究院在图依马津油田的亚历山德罗夫区块进行了工 业性基础试验。尽管这些油藏的地质条件不同，但都取得了好的应用效果。
近年来，加拿大和土耳其对二氧化碳驱开采重油进行了大量的实验研究。土 耳其大规模的采用驱替二氧化碳重油，并获得了很大的成功。加拿大也从实 验上证实二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度 降低到用蒸气驱替的水平。
与其他驱油技术相比，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。这项技术不仅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。
国际能源机构评估认为，全世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000亿～ 6000亿桶。
8
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
上世纪50年代，前苏联最早开始对注二氧化碳提高采收率技术进行研究。
4.3 模型建立
（ 1） （ 2）
（ 3）
（λ和v越大，D越大，扩散速度越大。）
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
初始条件 入口端边界条件
出口端边界条件
式中，t1为驱替流体CO2的注入时间，s；C0为初始CO2浓度，g/cm3; L 为模 型长度，m； C1为初始时刻各点的CO2 浓度，g/cm3.
渗 流 力 学
Mechanics of Fluids in Porous Media
二氧化碳混相驱油技术
Carbon dioxide miscible flooding technology
Wednesday, March 30, 2016
石油工程学院
目录 CONTENTS
01 02 03 04
一 、 二 氧 化碳 混相 驱 油技 术的 基本 原理
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
1.2 改善储层性能 提高驱油效率
提高渗透率作用 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水与油藏的碳 酸盐反应，生成碳酸氢盐。碳酸氢盐易溶于水，导致碳酸盐尤其是井筒周围 的大量水和二氧化碳通过的碳酸盐岩渗透率提高，使地层渗透率得以改善， 同时二氧化碳还有利于抑制粘土膨胀。 溶解气驱作用 大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油 机理与溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产生 气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱油后，占据了一定的 孔隙空间，成为束缚气，也可使原油增产。 有效改善毛细管的吸渗作用，进而扩大油层的扫油范围，保持水、油流动性 的平衡状态。 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无机垢堵塞、 疏通油流通道、恢复单井产能。
二 、 二 氧 化碳 混相 驱 油技 术的 应用 现状
三 、 二 氧 化碳 混相 驱 油渗 流特 征
四 、 一 种 二氧 化碳 混 相驱 油技 术的 数学 模型
目录 CONTENTS
01
02 03 04
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
三 、 二 氧 化碳 混相 驱 油渗 流特 征
4.2 假设条件
1.孔隙介质均质且定横截面积； 2.忽略岩石和流体的压缩性； 3.流体在恒温条件下以恒定速度流动； 4.只考虑沿纵向的扩散现象； 5.忽略摩尔扩散现象并且扩散系数不依赖注入流体的浓度； 6.不考虑注入流体与油藏原油和岩石的化学反应；
7.考虑注入流体在岩石和多孔介质表面的吸附作用。
四、度为7%-12%。
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二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
我国东部主要产油区二氧化碳 气源较少，但注二氧化碳提高采 收率技术的研究和现场先导试验 却一直没有停止，已在江苏、中 原、大庆、胜利等油田进行了现 场试验，取得了很大进展。
据中国石油勘探开发研究院：集成储层孔隙结构研 究（恒速压汞仪）、可动流体饱和度（核磁共振仪 ）和非线性渗流等三项特色技术，形成了低渗透储 层评价方法－国际领先
CD
图4-1孔隙度对CO2流出端浓度剖面的影响
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
4.4 结果分析
注入压力对CO2流出端浓度分布的影响 注入压力越大，CO2的初始浓度越大，CO2 突破流出端的时间越早; 注入压力越小，CO2的 初始浓度越小，CO2突破流出端的时间越晚。注 入压力越大，CO2的浓度越小时，CO2在孔隙介 质表面的吸附量越少，流动的CO2越多，同时注 入压力越大，驱替的动力也越大，因此CO2突破 流出端的时间也越早；反之，突破时间越晚。 初始原油黏度对CO2降黏效果的影响
四 、 一 种 二 氧 化 碳 混 相驱油技术的 数学模型
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
1.1 改善原油的流动性
降粘作用 二氧化碳与原油有很好的互溶性， 能显著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10 左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越 大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油 产量。 膨胀作用 二氧化碳注入油藏后，使原油体积 大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量，还 有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表 面的束缚，变成可动油，使驱油效率升高，提 高原油采收率。 萃取和汽化原油中的轻烃 在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油 图1-1 原油粘度降低与二氧化碳 饱和压力的关系（50℃） 中不同组分的轻质烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃 图1-2 原油的膨胀系数与二氧化碳物质的量 分数关系μo—原油粘度; μm—溶有二氧 取和汽化原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。 化碳的原油粘度
四、考虑吸附现象的低渗透油藏二氧化碳混相驱油数学模型
4.1 吸附公式的引入
扩散剂在岩石颗粒表面的吸附过程不是瞬间完成的。岩石表面含有的初始 吸附剂量越小，吸附速度就越快。当其表面吸附的量达到某一浓度值q时，吸附 现象变弱; 当其浓度达到某一临界值q*时，吸附达到动态平衡状态，吸附与脱附 的速度相等。总的吸附过程实际上是单纯的吸附过程与脱附过程的叠加，表达 式为
图1-1 典型油气系统界面张力 ①原油与空气;②原油与天然气;③原油与CO2
目录 CONTENTS
01
一、二氧化碳混相驱油技术的基本原理
02
03 04
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
三 、 二 氧 化碳 混相 驱 油渗 流特 征
四 、 一 种 二氧 化碳 混 相驱 油技 术的 数学 模型
二、二氧化碳混相驱油技术的应用现状
图3-1 不同取样口二氧化碳含量的变化规律
三、二氧化碳混相驱油渗流特征
3.2 平板模型中的渗流特征