注空气,氮气,二氧化碳,天然气,蒸汽等提采机理
二氧化碳辅助蒸汽热采作用机理研究

二氧化碳辅助蒸汽热采作用机理研究
稠油粘度高,密度大,流动性差,目前常规热采的效率低,成本高,消耗大,已不能满足现有油藏开采要求。
CO2作为一种新的改善特超稠油开采效果技术受到了越来越多研究者的关注。
本文首先对CO2对稠油物性及储层渗流特性的影响进行研究,实验结果表明,CO2在原油中的溶解能力约为天然气的4倍以上,为N2的12倍以上;CO2对原油的降粘率可达到96.1%,远高于N2的21.9%;油溶解CO2后体积系数增加14%以上,远高于N2、天然气;在地层中,CO2可大幅度萃取特超稠油的轻质组分,从而提高原油采收率。
实验结果表明CO2影响储层渗流特性,温度、压力对CO2在地层水中溶解度影响较大,矿化度的影响较小;CO2的注入对岩心的渗透率影响不大。
室内开展了CO2改善特超稠油开采效果的研究及提高采收率机理分析,高温蒸汽驱过程中伴注CO2和表面活性剂,不仅能能够提高高渗透岩心管的采收率,而且能够提高低渗透岩心管的采收率,最终采收率比纯蒸汽驱提高40%以上。
现场应用结果表明,CO2辅助蒸汽热采技术使胜利油田稠油区块有效地动用,取得显著应用效果。
注空气采油技术的使用

注空气采油技术的使用【摘要】通过实验,研究可燃气体(甲烷)的爆炸极限规律和加入惰性气体(氮气)后可燃气体临界氧含量的变化规律,测定在特定条件下甲烷的爆炸极限范围和安全氧含量,根据实验结果,确定氧含量的安全标准并提出相应的事故预防与控制措施,确保注空气采油技术实施过程中的风险处于可控制范围内,使注空气采油技术得到更广泛的应用。
【关键词】注空气;爆炸极限;临界氧含量;风险;安全氧含量0前言目前,我国很多油田的油藏开发已进入中后期,存在油井含水率高、投入产出比大、常规注水技术挖潜困难等问题,而其他提高采收率有效技术的选择有限。
如改进注水、注聚技术一样,注气(如注二氧化碳、天然气或氮气等)已被证明是一种高效的提高采收率技术,但存在气源不足且成本高的情况,其应用受到限制,因而注空气技术受到越来越多的重视。
注空气开采轻质油油藏是一项富有创造性的提高采收率新技术。
空气来源广,成本廉价,既可以作为二次采油方式,也可用于3次采油。
(安全管理交流)与其他注气工艺不同的是,注空气过程中各个环节均存在着可燃性混合物爆炸的危险,这主要是因为注入空气中含有氧气,氧气与原油在油藏发生氧化反应,消耗部分氧气,但在氧化反应不完全的情况下,地层中的轻烃组分就会和氧气形成混合性爆炸气体,当混合气的浓度达到爆炸范围时,在一定条件下就会发生爆炸事故。
一旦发生爆炸事故,将直接导致生产井和注入井的废弃以及注气管线的全面破坏,更有甚者将会引起井喷造成更大的人员财产损失。
目前,井下可燃气体燃爆特性的现场研究国内外都不多,而且不同的油藏区块其压力和温度是不同的,在现有的文献资料范围内,不可能索取到可信的数据。
因此,需要针对不同的工况条件,对可能形成的可燃性混合气体进行燃爆特性的专项试验研究。
该项研究工作,由于现场条件的局限性,不可能在现场完成,而只能通过实验的方法,根据实验结果制定出现场氧含量监测的安全标准,通过实验结果还可以进一步评价注空气采油过程中存在风险的等级,制定相应的预防控制措施,降低注空气采油造成的事故后果。
各种气驱机理

气体混相驱提高采收率方法、注气驱帖子创建时间: 2014年11月19日10:36评论:0浏览:876投稿气体混相驱气体混相驱的目的是利用注入气怵能与原油达到混相的特性,使注入流体与原油之间的界面消失,即界面张力降低至零,从而驱替出油藏的残余油。
气体混相驱按混相机理可分为一次接触混相驱和多次接触混相驱。
按注入气体类型可分为烃类气体混相驱(如LPG 段塞驱、富气驱、贫气驱)和非烃类气体混相驱(如CO2驱和N2驱)。
(一)LPG 段塞混相驱液化石油气(简称LPG)段塞混相驱是指首先注入与地下原油能一次接触达到混相的溶剂段塞,如LPG、丙烷等,然后注入天然气、惰性气体或水。
LP G 段塞混相驱工艺中水段塞是用来控制流度、提高波及效率的)。
一般来说,L PG 段塞尺寸约为10%~15%孔隙体积,而后续的天然气或水的段塞尺寸就非常大。
LPG 段塞混相驱非常有效。
注入的LPG 段塞与原油达到混相后,残余的油滴及可动油都可能被采出,因此这种方法的采收率较高。
此外,混相压力低、适应性强等都是LPG 段塞混相驱的优点。
但是,LPG 段塞混相驱的成本高以及波及效率低等因素限制了该方法的应用。
(二)富气混相驱富气是富含丙烷、丁烷和戊烷的烃类气体。
富气混相驱是指往油层中注入富含C2—C6中间组分的烃类气体段塞,然后再注入干气段塞,通过富气与原油多次接触达到混相来提高采收率的方法。
注入富气与原油接触时,注入气中的C2—C6组分凝析而进入油相,形成一个由C2—C6富气和原油的混相带,如果注入的富气能保证足够的量时,混相带就会向前不断地把油推向生产井。
由于富气成本要比干气高,因此通常是富气段塞后紧接的是干气。
尽管富气驱的成本低于LPG 段塞驱,但是要求的混相压力相对较高。
富气驱的优点是基本上能完全驱替油层内所接触的残余油,而且一旦混相带被破坏能后自身修复,重新获得混相。
但是,富气驱仍然成本较高,而且重力超覆、粘性指进现象严重,波及效率较低。
气举采油原理

气举采油原理一、气举采油基本原理当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时,人为地把高压气体(天然气、N2、CO2)注入井内,依靠气体降低举升管中的流压梯度(气液混合物密度),并利用其能量举升液体的人工举升方法。
气举采油是基于“U”型管原理,通过地面向油套环空(反举)或油管(正举)注入高压气体,使之与地层流体混合,降低液柱密度和对井底的回压(井底流压),从而提高油井产量。
气举分为连续气举和间歇气举。
连续气举是将高压气体连续地注入井内,排出井筒中液体。
适应于供液能力较好、产量较高的油井。
间歇气举是向井筒周期性地注入气体,推动停注期间在井筒内聚集的油层流体段塞升至地面,从而排出井中液体。
主要用于油层供给能力差,产量低的油井。
气举采油产的井口和井下设备比较简单,管理比较方便,液量变化范围大,对于深井、油气比较高,出砂严重的井、斜井等较泵举方式更具优势。
但气举采油方式要求有充足的高压气源,气举井的井底回压较高,而且注入气的温度较低,会引起井筒结蜡。
二、气举启动气举采油的工作情况可以用环形进气的单层管方式加以说明。
停产时环空液面下降到油管鞋气体进入油管油井停产时,油管与套管的液面处于同一高度,当开始注气时,环形空间内的液面被挤压向下,环空中的液体进入油管,油管内液面上升。
在此过程中,注气压力不断升高,当环形空间内的液面下降到油管鞋时,注气压力达到最大,称为启动压力。
当压缩气体从油管鞋进入油管时,使油管内的油气混合,密度降低,液面不断上升,直至喷出地面。
环形空间继续进气,混合气液的密度越来越低,油管鞋处的压力急剧下降,此时井底压力和注气压力也急剧下降。
当井底压力低于地层压力时,地层流体进入井底。
由于底层出油使油管内的混气液密度又有增加,所以注气压力又有上升,经过一段时间后趋于稳定,此时井口的注气压力称为工作压力。
气举井启动时的压缩机压力随时间的变化曲线 环空液面到达管鞋,油管内液面情况环空气体到达管鞋,液面已经到达井口,这种情况所需的启动压力最大,可以按下式估算:环空气体到达管鞋(环空液体完全压入油管,忽略地层进液),油管液面未到达井口,这时启动压力可以按下式估算:()e L p g h h ρ=+∆221ci ti D h hd ⎛⎫∆=- ⎪⎝⎭22cie L L tiD p g h gLd ρρ=≤停产时h油管液面到井口L油管液面未到井△hh油管液面不变D ci d tihp op epte L p L gρ=环空气体到达管鞋(环空液体完全压入地层),油管液面不变,这时启动压力最小,可以按下式估算:故气举系统启动压力范围为:三、气举阀由于气举启动压力较高,压缩机的额定输出压力较高。
油田注气提高采收率开发应用技术研究

油田注气提高采收率开发应用技术研究随着石油资源的逐渐枯竭,采收率的提升成为油田开发的重要目标。
油田注气是提高采收率的一种有效手段,对于开发油田具有重要的经济价值。
本文将介绍油田注气的原理、技术现状和未来发展前景。
一、油田注气原理油田注气是通过在油田地层中注入气体,使原油层中压力增加,原油与岩石孔隙中支持相互作用力减小,从而降低油泥的黏滞性、升高润滑性,使原油在孔隙内能够流动更容易,提高采油效率,增加采收率。
注入的气体有天然气、氮气、二氧化碳等,不同的气体具有不同的物理化学性质,对于不同类型的油藏选取合适的注入气体可以提高采收率。
二、油田注气技术现状油田注气技术是石油工业中比较成熟和广泛应用的一种技术,随着技术的不断发展,注气技术的效率和适用性逐步提高。
(一)注气方式目前油田注气技术主要分为直接注气和间接注气两种方式。
直接注气是将气体注入到油井中,通过压缩空气等设备将气体直接压入油井管道,沿着井眼垂直注入地下油藏。
直接注气的优点是注入速度快,注气效果显著。
间接注气是在地层内建立气体区域,然后用压力差将气体推入油层中。
常用的方法是在油藏水深处设立气幕,使气体充满整个油藏水深,经过几次推压和加气,形成均匀的气带,压力梯度增强,从而使注入的气更加均匀,采收率提高。
间接注气的优点是可控性强,注入节奏可控,可以减少因直接注气引起的泥层破坏。
(二)注气气体注气气体的选择是影响油田注气效果的关键因素。
常见的气体有天然气、氮气、二氧化碳等。
其中,天然气是最常用的注入气体,其成分简单,渗透能力强,同时含有的天然气成分有助于原油的上升,增加了注气效果。
氮气常用于高渗透油田和中深层油层的注气,可以提高油层的压力和渗透性。
二氧化碳注气适用于高黏度油藏,有助于降低原油的黏度,提高采油效率。
三、油田注气未来发展前景油田注气技术是提高采收率的重要手段,具有广阔的应用前景。
未来在油田注气技术的发展中,需要注重以下几个方面:(一)优化注气方式:随着技术的不断发展,需要采用更为灵活多样的注气方式,对于不同类型的油藏选取合适的注入方式,提高注气效果。
CO2气提塔的气提过程原理结构和作用

CO2气提塔的气提过程\原理\结构和作用气提塔中气提过程:气提塔实际上是一个多管降膜式湿壁塔。
合成塔来的反应液,其中含氨:30.14%、二氧化碳:17.49%、尿素:34.49%。
通过合成塔出料调节阀HV201利用液位差进入气提塔上花板,每根气提管上部有一液体分布器,当液体流过分布器小孔后呈膜状向下沿管内壁流动。
随着阀开度的改变,分布器上液层高度也改变。
负荷高,液层高,流过小孔流量大,反之即小。
当液体下流后与下部来的二氧化碳气体相遇,首先是游离氨被逐出,再向下是甲铵分解即以两个氨分子一个二氧化碳分子这样的比例分解出来。
由于管外有压力为2.0MPa左右,温度为230℃的中压饱和蒸气供给热量,使分解反应能够不断进行。
气提过程之所以能实现是由于与反应液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽压力始终大于气相中氨分压。
这样氨一直可以被分解出来,而二氧化碳则是由于化学平衡关系,当减低气相氨的浓度后,反应向左进行。
在加热和汽提的联合作用下,使尿素、氨基甲酸铵分解成氨和二氧化碳,并随气体介质一起从液体分布器上部的升气管出去进入高压甲铵冷凝器。
底部出来的尿素溶液送入后系统进一步减压分解其中的氨基甲酸铵。
气提塔中气提原理汽提是以一种气体通过反应混合物,从而降低另一种或几种气体的分压,使离解压力降低的过程。
所谓二氧化碳气提就是一种气体通过反应物,从而降低气相中氨和(或)二氧化碳的分压,使甲铵分解。
甲铵分解的反应方程式:NH2COONH4 (液) = 2NH3 (气) + CO2 (气) -Q这是一个可逆吸热体积增大的反应,只要能提供热量、降低压力或降低气相中NH3和CO2某一组分的分压,都可以使反应向着甲铵分解的方向进行,以达到分解甲铵的目的。
采用液态甲铵的生成或分解来说明:2NH3(液)+CO2(液) = NH2COONH4(液)溶液中氨和二氧化碳与气相中的氨和二氧化碳处于平衡,假设它们分别符合拉乌尔与亨利定律,则有:PNH3 = P0NH3?〔NH3〕(液) PCO2=HCO2?〔CO2〕(液) PNH3 --- 溶液中氨的平衡分压PCO2 --- 溶液中二氧化碳的平衡分压P0NH3 ---- 纯氨的饱和蒸汽压HCO2 ---- 二氧化碳的亨利系数〔NH3〕(液) -- 液相中氨分子分率〔CO2〕(液) -- 液相中二氧化碳分子分率由上述各式可知:当用二氧化碳为气提剂时,气相中的氨分压趋近于零,则液相中氨的平衡分压大于实际气流中的氨分压,故液相中的氨不断汽化逸出,液相中〔NH3〕(液)降低,反应向着甲铵分解成氨和二氧化碳的方向进行。
注co2前置段塞+n2顶替提高采收率机理

注co2前置段塞+n2顶替提高采收率机理
燃料中的氧化过程被称为燃烧,这一过程在一定程度内可以生产大量能量和二氧化碳。
然而,随着游离氧分子的释放,燃烧过程中产生了大量不稳定的反应物,这些反应物能够使燃烧过程减少,从而降低燃料的发动机效率。
因此,针对改善燃烧过程,在大多数发动机中采用了一种称为“CO2前置段塞+N2顶替”的技术使燃烧更加有效。
CO2前置段塞+N2顶替技术的基本原理是在发动机的燃料燃烧过程中,将一个少量的二氧化碳(CO2)作为控制物,在燃烧过程中提前进入燃烧室,而代替部分氧气,空气里的氧分子被替换成了氮气(N2)作为控制物;增加的CO2可降低燃烧温度,这可以使燃烧过程更加有效,减少碳污染物的产生。
此外,CO2还可以在燃烧前端分解出气体,使热量和催化剂效果更优,这有效减少燃料运行在空调膨胀机构处的熔点,从而消除爆炸现象,提高燃料燃烧释放热量的效率和燃料采收率。
CO2前置段塞+N2顶替技术在发动机燃烧过程中运用得当,能够改善整个发动机的燃烧特性,从而有效减少碳污染物的排放,同时改善性能,提高发动机的采收率。
氮气驱提高采收率机理与应用

((15))保 提持高地洗油层压效率力,:增起泡加弹剂性本身能量是。一种活性很强的阴离子型表面活性剂,能较大幅
(度2)降稀低释油降水粘界:面在张高力压,下改,善氮岩气石能表部面分润溶湿解性于,原使油原,来使呈原束油缚膨状胀的,油降通低过原油油水粘乳度化。、 同液时 膜氮置气换溶等解方使式原成油为体可积流膨动胀 的, 油膨 。胀油将水挤出孔隙空间,使排驱的油相相对渗
注升指保驱入 , 进 持要可从的地求有而形层的效 引 成 压条件增 起 , 力高加 地 从 ,,地 层 而 有实层中提利施的液高于的弹体波减难度性的及缓.大能析系底,量出数水适。锥用进的。范围较窄。
5
二、氮气驱驱替类型和机理
2、氮气泡沫驱
常用的氮气泡沫驱有氮气泡沫热水驱、氮气泡沫和水交替驱、氮气泡沫调 驱等几种形式,其作用机理大体相同。主要有以下几个方面:
① 氮气是非腐蚀性的惰性气体,在工艺上不存在防腐问 题,无水质问题,可避免一整套比较复杂的处理水质的工 艺流程设备;② 吸气能力强,能保持稳定,容易实现注 采平衡;③ 注气流压低于注水流压,有利于避免裂缝张 开,防止产生窜进现象;④ 油井见注入气的情况比见注 入水的情况简单,比较容易管理;⑤ 气源广,可以就地 取材,不需要管道输送,现有的制氮、分离、注入技术和 设备能够完全满足需要,有坚实的物质基础;⑥压缩系数 比气顶气、烟道气和CO2的都大,有利于增加地层能 量.而且注氮气效果与注干气相近,成本相对要低得多, 同时也可以防止大气污染;⑦对于低渗透储层、正韵律储 层可以大大提高采收率,比注水效果好得多。⑧ 受矿化 度影响很小,能解决注水困难. 或水敏性油藏的很多问题8。
胜利油田
氮气驱提高采收率 机理与应用
2008年6月 胜利油田分公司
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1.二氧化碳驱油机理1.1二氧化碳驱油机理二氧化碳驱的作用机理可分为CO2混相驱和CO2非混相驱(表1-1),当最小混相压力小于原始地层压力时,能够达到混相驱油,高于原始地层压力时为非混相驱。
非混相驱主要通过溶解、膨胀、降粘,降低界面张力等作用来驱油;而混相驱除了溶解、膨胀、降粘等,就是CO2与原油能够达到混相,也就是一种相态,没有界面张力,理论上驱油效率能够达到100%。
一般稀油油藏主要采用CO2混相驱,而稠油油藏主要采用CO2非混相驱。
表1-1 混相驱油与非混相驱油对比表在稀油油藏条件下CO2易与原油发生混相,在混相压力下,处于超临界状态下的CO2可以降低所波及的油水界面张力。
CO2注入浓度越大,油水相界面张力越小,原油越容易被驱替。
通过调整注入气体的段塞使CO2形成混相,可以提高原油采收率增加幅度。
非混相CO2驱开采稠油的机理主要是:降低原油粘度,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增加而增加。
当压力降低时,CO2从饱和CO2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。
提高驱油机理。
与CO2驱相关的另一个开采机理是由CO2形成的自由气可以部分代替油藏中的残余油。
CO2驱油机理主要有以下方面:(1)降低原油粘度溶于原油后,降低了原油粘度,原油粘度越高,粘度降低程度越大(表CO21-2)。
原油粘度降低时,原油流动能力增加,从而提高了原油产量。
并且原油初始粘度越高,CO降粘效果越明显,如下表所示。
江苏油田富48井注入37.161%2后,原油粘度降低了60.173%;Maini和Sayegh研究发现,在(摩尔分率)CO2之后,其粘度从6822MPa·s降低到了226MPa·s。
61.55MPa下,稠油饱和CO2表1-2 CO2完全饱和时原油粘度变化对比表原油初始粘度(mPa.s) CO2完全饱和时原油粘度(mPa.s)1000~9000 15~160100~600 3~510~100 1~31~9 0.5~0.9溶解度降低,降粘作用反而变差(图1-1)。
温度较高(大于120℃)时,因CO2在同一温度条件下,压力升高时,CO溶解度升高,降粘作用随之提高,但当压2力超过饱和压力时,粘度反而上升(图1-2)。
原油粘度降低时,原油流动能力增加,从而提高了原油产量。
图1-1 CO2溶解量随温度的变化曲线图1-2 CO2溶解量随压力的变化曲线(2)改善原油与水的流度比溶于原油和水,将使原油和水碳酸化。
原油碳酸化后,其粘度随大量的CO2之降低,大庆勘探开发研究院在45℃和12.7MPa的条件下进行了有关试验,试在油田注入水中的溶解度为5%(质量),而在原油中的溶解度为15%验表明,CO2溶于原油中,使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s,使(质量);由于大量CO2原油体积增加了17.2%,同时也增加了原油的流度。
水碳酸化后,水的粘度将提高20%以上(图1-3),同时也降低了水的流度。
因为碳酸化后,油和水的流度趋向靠近,所以改善了油与水流度比,扩大了波及体积。
图1-3 地层水的粘度与CO2溶解浓度的关系(3)使原油体积膨胀CO2大量溶于原油中,可使原油体积膨胀,原油体积膨胀的大小,不但取决于原油分子量的大小,而且也取决于CO2的溶解量。
CO2溶于原油,使原油体积膨胀,也增加了液体内的动能,从而提高了驱油效率。
通常情况下,CO2在原油中溶解可使其体积增加10%~40%。
这种膨胀作用对驱油非常重要:①水驱后留在油层中的残余油与膨胀系数成反比,即膨胀越大,油层中残留的油量就越少;②溶解CO2的油滴将水挤出孔隙空间,使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程,泄油的相对渗透率曲线高于它们的自动吸油相对渗透率曲线,形成一种在任何给定饱和度条件下都有利的油流动环境;③原油体积膨胀后一方面可显著增加弹性能量,另一方面膨胀后的剩余油脱离或部分脱离地层水的束缚,变成可动油。
(4)高溶混能力驱油尽管在地层条件下CO2与许多原油只是部分溶混,但是当CO2与原油接触时,一部分CO2溶解在原油中,同时,CO2也将一部分烃从原油中提取出来,这就使CO2被烃富化,最终导致CO2溶混能力大大提高。
这个过程随着驱替前缘不断前移而得到加强,驱替演变为混相驱,这也使CO2混相驱油所需要的压力要比任何一种气态烃所需要的混相压力都低得多。
用气态烃与轻质原油混相也要27~30MPa,而用CO2混相压力只要9~10MPa即能满足。
在高温高压下CO2与原油溶混机理主要体现在烃从原油中蒸发出来与CO2混相,即主要是蒸发作用;在低温条件下主要是CO2向原油的凝聚作用和吸附作用。
当压力低于混相压力时,CO2和原油混合物有三个相存在:气态CO2并含有原油的轻质组份、失去轻质组份而呈液态的原油、由原油中分离出来的以固体沉淀方式存在的沥青和蜡。
(5)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。
(6)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。
随着CO2注入压力增加,CO2-油界面张力降低,压力越高,界面张力下降幅度越大。
最小混相压力时界面张力并不是0,细管实验所求得的最小混相压力小于多次接触求得的最小混相压力。
细管实验所确定的混相并未达到严格物理化学意义上的混相(界面张力为0),仅是一种工程意义上的“混相”。
(7)溶解气驱作用由于CO2在原油中的溶解度较大,大量的CO2溶于原油中,具有溶解气驱作用。
降压采油机理与溶解气驱相似,在注入过程中,一部分CO2溶于原油,随着注入压力上升,溶解的CO2量越来越多,当油藏停止注CO2时,随着生产的进行,油藏压力降低。
随着压力下降,油藏原油中的CO2就会从原油中分离出来,为溶解气驱提供能量,形成类似于天然类型的溶解气驱液体内产生气体驱动力,提高了驱油效果。
另外,一些CO2驱替原油后,占据了一定的孔隙空间,成为束缚气,也可使原油增产。
即使停注,油藏中的CO2气体仍然可以驱替油藏中的原油,而且,一部分CO2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。
因此CO2的溶解量与提高采收率为正相关(图1-4)。
图1-4 提高的采收率与总注入量的关系(8)提高渗透率和酸化解堵作用碳酸化的原油和水,不仅改善了原油和水的流度比,而且还有利于抑制粘土膨胀。
CO2溶于水后显弱酸性,CO2溶解于水时可形成碳酸,它可以溶解部分胶结物质和岩石,从而提高地层渗透率,注入CO2水溶液后砂岩地层渗透率可提高5~15%,百云岩地层可提高6~75%。
并且,CO2在地层中存在,可使泥岩膨胀减弱。
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,原理如下:CO2+H20→H2C03H 2CO3+CaC03→Ca(HC03)2H 2C03+MgC03→Mg(HC03)2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,恢复单井产能。
(9)抽提作用轻质烃与CO2间具有很好的互溶性,当压力超过一定值(此值与原油性质及温度有关)时,CO2能使原油中的轻质烃抽提和汽化,当CO2突破后,主要沿大孔道流动,其流动速度加快,CO2驱替作用降低,主要是靠CO2抽提原油中的轻质组分,并携带出地层。
气体突破前产出油的颜色及化学组分变化不明显,气体突破后形成CO2萃取,随着CO2的流动,原油与高压CO2多次接触,逐渐按碳化学组分从轻到重萃取,萃取后重的碳组分留下来,因此采出的油颜色变浅,油气化学组分发生变化。
抽提的量与CO2压力或密度成正比,CO2首先萃取和汽化原油中的轻质烃,主要是C5~C20组分,随后较重质烃被汽化产出,最后达到稳定。
降低温度可提高抽提量,即CO2液态时抽提效果好,但这样会伤害地层。
(10)增加束缚水饱和度在CO2驱中,CO2溶于油中,同时大量的CO2溶于水中,减少了溶于油中的CO2。
由于水中溶解CO2,减小了与油作用的CO2量,同时溶解CO2的束缚水,体积膨胀,使部分束缚水变成流动水。
注气压力越高,水中溶解的CO2越多,束缚水体积膨胀越大,油层水量增多。
(11)混相效应混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面,消除了界面张力。
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。
CO2与原油的混相取决于原油的组成、油藏压力和温度。
在油藏压力中等以上和油藏温度较高的油藏,注入的CO2与原油通过多次接触,不断抽提原油中的中间组分C2~C6,加富注入气,从而达到动态混相,即蒸发气驱混相。
而在高压低温油藏,CO2冷凝为富含CO2的液相,与原油一次接触就能达到混相。
但是,在绝大多数油藏条件下,CO2与原油的混相过程为蒸发气驱混相。
在一定的油藏压力和温度条件下,注入CO2与原油的多次接触混相(蒸发气驱混相)在CO2/原油系统中,最重要的特性就是CO2能从原油中抽提(萃取、蒸发、汽化)轻烃组分。
CO2在低温和高温下都能抽提原油中的轻烃,CO2抽提原油的特性是发展CO2多级混相驱的基本条件。
CO2与原油接触时,萃取原油中的轻质组分而使CO2加富;加富的CO2再与原油接触进一步抽提原油,再接触,再抽提,不断的使CO2被加富,当CO2抽提到足够的烷烃时,含有富气的CO2相能与原油混溶。
(12)降低地层启动压力低渗透储层存在启动压力梯度,两相启动压力梯度要比单相渗流大很多,岩石的渗透率越小,平均孔隙半径也越小,喉道越细,启动压力梯度也就越大。
水驱启动压力梯度大于CO2驱启动压力梯度,CO2驱可明显降低地层的启动压力,提高注入能力。
(13)改变岩石孔隙结构经过CO2驱后,岩石渗透率、平均孔隙半径、最大孔隙半径增加,大孔隙的孔隙半径增加,小孔隙的孔隙半径降低。
岩石孔隙结构的变化主要与岩石的矿物组成有关。
(14)岩石润湿性变化在CO2作用下,岩石亲水性增强。