注气提高采收率技术

湿气(富气)驱(Rich-Gas Flooding/
氮气混相驱(Nitrogen CO2驱(CO2
Miscible -Vaporizing Gas Drive)
Flooding -Vaporizing-Gas Drive) Gas --Vaporizing-Gas Drive)
烟道气驱(Flue
6.不同注入气类型与适用条件
• 6.3 氮气 氮气驱适用条件见下表。
原油和油藏主要参数 原油相对密度 原油粘度(mPa.s) 原油组成 含油饱和度(%PV) 储层类型 有效厚度 建议值 <0.8498 <0.4 (C1～C7)含量等 >40 带少量裂缝或高渗透 带的砂岩、碳酸盐岩 相对较薄,除非为倾斜油藏 无临界值 >1827 无临界值 发展混相驱只能在轻质油、挥发油油藏和很高压力下达到，因此埋藏 要很深。 3045～5633 50～80 现行值 0.8348～0.7628 0.07～0.3
2.最小混相压力（ MMP）的确定方法
（1）细管实验(Slim-Tube Experiments) （2）直接观测法(Visual Cell Observations -Rising Bubble Experiments)
（1）细管实验(Slim-Tube Experiments)
填砂细管 (sand packed coil) OD:1/4 inch (6.35mm) L:40ft(12.2m)
40 气油比 累积采收率 1500
30
1200
采收率（%）
900 20 600 10
300
0 30 25 20 15 10 注入体积(PV) 压力（MPa） 5 0
0
由记录数据得， 从目前油井压 力下衰竭到 3.10MPa的原 油采收率为 28.99%。油气 比由173增大 到1425。
气油比(m 3 /m 3 )
2
原油相对密度
项目实施的最低深度 英尺 米 760 853 1006 1219
<0.8251 0.8654～0.8256 0.8871～0.8660 0.9218～0.8877 >0.9218
2493 2800 3300 4000 不能混相驱
2. CO2非混相驱（较低的原油采收率）
0.9792～0.9224 >0.9792 1800 549 所有油藏在任何条件下均不能实施 3.原油粘度(mPas)： <10mPas（混相） <600mPas（非混相） 说明：1、油藏埋深<549m，所有油藏均不能进行超临界点CO2的混相，非混相驱。 2、裂缝，高渗透条带降到最少。 3、油层较薄，陡峭油藏例外。
二、注气提高采收率物理模拟
2.1、常规注气实验评价研究 1．膨胀实验
定义：在地层原油配样恢复到地层条件后，在泡点（或露点） 压力下，对流体进行若干次注气，每次加入气体后，饱和 压力和油气性质均发生变化，对油气体系性质的参数进行 测定后，继续加入一定量的气体，直到加入注入流体后泡 点压力上升到要求为止。
0.9100～0.7628 0.04～0.3
30～98
深度 温度
1230～4842
说明： 1. 非混相驱参数指标见表中第二列带括号值。 2. 作业最小深度以保持混相性所需压力定，不能超过所处位置的地层破裂压力。 3. 根据原油性质，所需混相压力从8.48MPa（液化石油气一次接触混相）到28.3～35.4MPa（高压干气驱）。
4．基本原理
• 针对烃类气驱，在地层压力一定时，随着烃
气中间烃含量（富化程度）升高，驱油效率
升高，能达到混相的最小富度称为最小混相 富度（MME），此时的组分称为最小混相组 成（MMC）。
5.混相驱油机理
• 气体混相驱油按其混相机理又可以分为一次接触 混相驱和多级接触混相驱。 5.1 一次接触混相驱 达到混相驱替最简单和最直接的方法，是注入
长岩心驱替不同开方式 评价 固相沉积实验
不同注入方式、流体、储层条 件下驱油方式优化 气驱过程中有无固相沉积
长岩心驱替装置 PVT和岩心设备
注气对储层物性影响 多次接触混相实验
研究注入气对储层的影响 多次接触机理
短岩心驱替装置 PVT仪
原油—注入气扩散
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油气间扩散系数
PVT和岩心设备
一维层状实验
平面模型评价实验
MMP=P5
P=P5>P4
T=Treservoir
Why ?
Oil
CO2
2.最小混相压力（ MMP）的确定方法
最小混相压力的影响因素
• 原油的组成和性质
– 原油的API重度 – C5~C30的含量 – C5+分子量
• 温度 • 注入气体的组成
混相压力与原油分子量的关系
二、注气提高采收率物理模拟
平均渗透率(
项目实施的范围 <0.85 <10 >50 >16 没有裂缝；没有气顶或底水的存在 >3
103 m 2
)
>100 >20 >80 >2000
孔隙度(%) 油藏温度(℃) 埋藏深度(m)
说明：1、原油中要有一定的胶质，以维持氧化反应的连续性。 2、油藏储层岩石中最好含有粘土矿物和金属成分，对氧化反应起到催化作用。
平均渗透率( 103 m 2 )
深度(m) 温度(℃) 限制
6.不同注入气类型与适用条件
• 6.4 空气 空气来源广泛，是提高采收率的一种新工艺技术，新的应用领 域，它既可用于重油(稠油)油藏，也可用于轻中等密度油藏。
其中适用条件见下表。
原油和油藏主要参数 原油相对密度 原油粘度(mPas) 含油饱和度(%PV) 地层流动系数(mdm/( mPas)) 储层类型 净产层厚度(m)
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，这就是一次接触混相。 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。
5.混相驱油机理
• 5.2 多级接触混相驱
• 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，称作多次接触混 相或动态混相。 • 多级接触分为：
注气提高采收率技术
西南石油大学 2012年3月
主要内容
一．注气原理 二、注气提高采收率物理模拟 三、注气提高采收率油藏工程设计 四、注气提高采收率实例
一.注气原理
1.气体类型
烃类气体混相驱(Hydrocarbon
干气(贫气)驱(Lean-Gas
Miscible)
Flooding/ Vaporizing-Gas Drive) Condensing-Gas Drive)
膨胀实验主要目的：研究注入气后原油的物性变化，尤其是 泡点压力与膨胀系数，这是注气数值模拟中必须用到的基 本参数 。 实验设备：常用PVT仪
。
二、注气提高采收率物理模拟
对富含凝析油型的凝析气藏，为了减少凝析液的损失常开展 注气保压开采，注入介质的种类很多，即可以采用干气回注、 注N2、注CO2等。下表是在不同的注入量下的露点压力上升 情况。
G+A
M1(L1+G1)
第一次加富气相
G1比G含有更多的C2-6
G1+A
M2(L2+G2)
第二次加富气相
P, T
G2
M1 M2
K
G2比G1含有更多的C2-6
G2+A
K
L1 L2
油藏流体A
K+A 混相排驱 C2-6
C7+
5.混相驱油机理
• 5.2 多级接触混相驱 • 向后接触混相（凝析式气驱）：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，使富气中的中间烃组份不断进入平衡油相， 使油相越来越轻从而实现混相 。
向前接触混相（蒸发气驱） 向后接触混相(凝析气驱)
5.混相驱油机理
• 5.2 多级接触混相驱 • 向前接触混相（蒸发气驱）：平衡的气相与新鲜 的原油相接触，通过蒸发或抽提油中的中间烃组 分，从而使气越来越富而实现混相。
5.混相驱油机理
•5.2 多级接触混相驱－蒸发式 CO2
注入气G G1
层间非均质对注气的影响
研究注气对平面非均质性的适 应性
层状一维实验装置
平面气驱实验装置
主要用于机理研究，一般可不 作
主要用于机理研究，一般可不 作
主要内容
一．注气原理 二、注气提高采收率物理模拟 三、注气提高采收率油藏工程设计 四、注气提高采收率实例
二、注气提高采收率物理模拟
• 为了描述多次接触过程，一般驱替实验都 要用长岩心（>1m）或细管(>15m)来进行 评价。 • 在注气方面根据注气作用机理的不同分为 常规注气和注空气两大类，常规注气地层 温度不变化，而注空气可能会导致地层温 度的变化。
CO2
原油 溶剂
回压调节器
观察窗
恒温空气浴(Constant Temperature Air Bath)
（1）细管实验(Slim-Tube Experiments)
注入1.2HCPV时的 采收率（%）
100 90 80
70
60 50
MMP
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
试验压力(MPa)
注入PV与采收率的关系
一.注气原理
2.注气方式
吞吐
直接气驱
气水交替（WAG） 复合气驱 等…
3.气驱分类
根据混相能力又可分：
混相驱 非混相驱 近混相驱
4．基本原理
• 当注入气与原油两相间界面张力等于0时，界面消失，两 相变成一相，此时就称作混相； • 对注气来讲，压力越高驱油效率越高，但当压力高到一定 程度，油气间达到混相此时的压力称为混相压力，这时驱 油效率一般可高于90%。 • 达到混相的最小压力就称为最小混相压力（MMP如下图）
注干气次数 0 1 2 3 4 注干气的累积数量 (ft3/bbl) 0 190 572 1523 2467 露点压力 (psig) 3428 3635 4015 4610 4880
密闭岩心驱替试验研究表明，虽然注入干气后会使凝析气 露点升高（会比以前更容易凝析），但这种损失量并不大。
二、注气提高采收率物理模拟
（2）直接观测法
P=P1 T=Treservoir Oil
CO2
（2）直接观测法
P=P2>P1
T=Treservoir Oil
CO2
（2）直接观测法
P=P3>P2
T=Treservoir Oil
CO2
（2）直接观测法
MMP=P4
P=P4>P3
T=Treservoir
？
Oil CO2
（2）直接观测法
3.长岩心实验
长岩心驱替试验至少可验证以下问题： ①在比细管试验更接近于现场驱替的条件下，注入气能否 用于三次采油？ ②什么样的注气方式会更有利于提高采收率？ ③气体驱替过的油层中，残余油饱和度是多少？
④气体驱替原油发生沥青沉降或溶解矿物质对油层渗透率 的影响。
二、注气提高采收率物理模拟
3.长岩心实验－自然能量衰竭实验
6.不同注入气类型与适用条件
• 6.2烃气 烃气驱包括混相驱（含高压干气驱）和非混相驱。适用条件见下 表。 原油和油藏的主要参数 建议值 现行值
原油相对密度 原油粘度(mPas) 原油组成 含油饱和度(%PV) 储层类型(m) 有效厚度(m)
3 2 平均渗透率( 10 m )
<0.9159(<0.9861) < 3 (<600) 高含C1～C6（无临界值） >30 (>35～70) 裂缝高渗透带降到最小 相对较薄但倾斜油藏例外 无临界值 >1218m(>548m) 无临界值
二、注气提高采收率物理模拟
3.长岩心实验－注氮气长岩心驱替实验
15000 气油比 累积采收率 60 50 40 30 5000 20 10 0 0 0.2 0.4 注入体积(PV) 0.6 0 0.8
5.混相驱油机理
• 5.2 多级接触混相驱－向后接触混相（凝析气驱）
CH4
G1 G2
注入气G
P, T
M1
M2
K
L1 油藏流体A
L2
K+G 混相排驱
C2-6
C7+
6.不同注入气类型与适用条件
• 6.1 二氧化碳 CO2驱分为：CO2混相驱、 CO2非混相驱。其中CO2驱适用条件 见下表。 1. CO 混相驱
7.注气评价方法
关于注气提高采收率评价和研究，国内基本形成了一套注气 评价方法，总体上可分为地质评价、开发可行性评价、经济 可行性评价。
7.注气评价方法
表11-5 注气评价实验目的设备及选择依据
评价项目 膨胀实验 最小混相压力测试 研究目的 注入气与原油相互作用 油藏注气MMP PVT仪 细管实验仪、升泡仪 测试设备 选择依据 用于相态模拟调整交互作用系 数校正，必作 对可能混相的油藏建议作，明 显不能混相也可不作 建议都开展，可通知此实验模 拟反推相渗曲线 针对高含蜡、沥青原油和低渗 储层中应当考虑作 对注CO2建议作，对烃和氮气可 不考虑 机理研究用，也可作为相态模 拟数据，一般可不作 机理研究用，一般可不测