2水驱油机理
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。
CO2驱油提高采收率的机理
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。
CO2驱油提高采收率的机理主要有以下几点：（1）降低原油粘度CO2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。
原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。
（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，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，试验表明，CO2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%（质量）；由于大量CO2溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa？s降到2.9mPa？s，使原油体积增加了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，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。
（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。
（4）使原油中轻烃萃取和汽化当压力超过一定值时，CO2混合物能使原油中不同组分的轻质烃萃取和汽化，降低原油相对密度，从而提高采收率。
CO2驱油后期气窜机理及解决方法
•
子量的聚合物，但由于高分子量聚合物在C02中不能(或少量)溶解，还需要加入少量的 助溶剂。其二是在C02中加入一种分子量相对较低的聚合物，这种聚合物可以通过缔合、 氢键或胶束的形式而形成一种具有增稠作用的空间网络结构。由于这类聚合物含有极性基
4．1．7调研认识
• • • • • • • • • • • • • • • • • 国内外关于C02封窜的方法都进行了一些研究，但是总体效果不尽如人意， 水气交替在一定程度上能够很好的控制流度，但是波及效率并不是很理想，油 层中的很大部分原油并没有被波及到，同时在特低渗透油藏应用后会出现注入 能力的明显下降。c02增稠技术是将聚合物添加到C02气体中，这样来增加c02 气体的粘度，但是目前为止还没有发现一种合适的聚合物能够达到理想的增粘 效果。c02泡沫是又一种用来控制c02气体流度的方法，当c02与表活剂溶液 ⑦浙江大学硕士论文泡沫封窜技术研究 接触时，就会生成泡沫或者形成乳状液。研究表明泡沫确实能够控制气体粘性 指进并且具有很好的波及效率，并指出阴离子表面活性剂(越011io)在泡沫的 静态测试中取得了不错的效果，但是在泡沫的动态实验中发现乙氧基化醇 (etlloxyla=ted alcoh01)比A1ipal CD．128或者M0namid 150．AD的流度降低程度高， 其中后两者为非离子表面活性剂。为了优化泡沫的性质，他们还加入了添加剂 如：脂肪醇(觚y alcoh01)、二苯醚(diphenyl oxide)、二磺酸盐(msIllf0Ilate)、 氧化胺(锄洒e oxide)。Heller和Taber研究了C02气体在表活剂溶液中的泡沫 状分散体并发现流度的控制程度与注入速率有关，而且泡沫质量随着表活剂浓 度的增加而降低。相同的泡沫封窜体系在不同的油藏中应用效果差异很大，因 此泡沫封窜技术仍然需要进一步去深入研究。
水驱油机理
0.023
2400
-2400
50
0.0056
1200
-1200
100
0.0014
600
-600
表1.2给出了相应于各个孔隙的流速为零、正值和负值 的压力降。两孔隙中同时驱替时，速度v1t和v2必然为正值。 这只有在△PAB＞－Pc1和△PAB＞－Pc2时，才可能发生。由 于r2＞r1, Pc2＜Pc1。只有当△PAB＞－Pc2时，才发生同时驱 替。
为r的毛管插入一盛水的烧杯中，毛管中水将升到某一高度，并且因为
力的差异会产生一弯液面。静态条件下,
力是通过作用在液柱上的重力所平衡：表面张力向上的垂直分力×润
湿周长=作用在液柱上向下的重力。即：
σcosθ2πr=πr2h（ρw-ρa）g
(1-3）
式中，r：毛细管半径，cm；
h：毛细管中水的上升高度，cm；
常所说的克服毛细阻力。
σos
σws
p0
pw
σos
x
σws 接触线
图1.7 毛管中弯液面上的力平衡
毛细管是非等径时，如图1.8所示。设油滴两侧的曲率半径 为r1和r2，界面均为轴对称，接触角也相同，则在1点和2点位 置，油滴处于静力平衡状态，则：
P1
P2
2
cos
(
1 r1
1) r2
（1.20）
如果要使油滴移动，由于r1>r2，所以在1点需要有一正压力 方能把油滴推过喉道2的笮口。如r1>>r2则上式近似为:
剩余油：水驱后，因水未波及到的区域而 留在地下的原油。
残余油：水驱后，水波及区域所滞留在地 下的原油。
剩留油：水驱结束后，水波及和未波及区 域的残余油和剩留油的总合。
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（W AG 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WAG 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。
液态二氧化碳注入工艺及工艺流程
液态二氧化碳注入工艺及工艺流程为了有效的减少二氧化碳排向大气，将二氧化碳作为气驱的一种注入到地下，作为驱替液用来提高原油的采收率，设计最佳的注入的工艺流程，更好地完成二氧化碳埋存驱油的任务。
对埋存工艺技术进行优化，发挥高效注入设备的优势，提高注入的质量，保证工艺顺利实施，获得最佳的埋存驱油目的。
标签：液相注入;埋存驱油;工艺流程一、二氧化碳驱油机理1.提高地层压力：CO2具有较强的膨胀能力和扩散速度，可快速提高地层能量，增强驱动力。
2.降低原油粘度：CO2很容易溶于原油中，其溶于原油后可降低原油粘度，提高油相渗透率。
CO2-原油体系实现混相后，原油粘度可降低2/3。
3.提高驱油效率：CO2溶于原油后不仅可以降低原油粘度，还可以降低甚至消除界面张力。
油藏中随着地层压力逐步升高，CO2与原油相间传质作用增强，当地层压力达到最小混相压力时可以实现混相（混相驱），相间界面消失，驱油效率大幅度提高。
当地层压力未达到最小混相压力时（非混相驱），CO2驱通过溶解、膨胀和降粘作用提高驱油效率。
通过室内实验分析评价，与常规水驱对比，CO2混相驱提高驱油效率可达到30%，CO2非混相驱和近混相驱提高驱油效率可达到5-15%。
4.扩大波及体积：CO2在油藏中具有较低粘度和较强的渗流能力，可以驱替微小孔隙中的原油。
在驱替过程中CO2通过组分交换和溶解的方式降低原油粘度，提高原油在微细孔喉的流动能力，扩大波及体积。
二、液相二氧化碳注入工艺1、气源：利用天然气井分离出的管输来的二氧化碳气体。
2、注入相态：液态。
3、输送计量方式：采用气体中、低压计量。
4、管线材质：脱水前采用不锈钢材质，脱水后采用碳钢5、液体增压方式：三柱塞泵压缩注入。
6、气体脱水方式：变温吸附低压压脱水。
7、液体增压等级：压力等级为25MPa三、液相二氧化碳注入工艺流程将天然气采气厂分离来的气相二氧化碳，通过增压压缩机增压到2.0-3.0 MPa 的纯CO2，通过液化装置将气体液化，液化温度达到-28度，最终通过三柱塞注入泵增压到25 Mpa，为站外注入井提供液态CO2。
二氧化碳驱界面张力变化
二氧化碳驱界面张力变化1.引言1.1 概述二氧化碳驱界面张力变化的研究是近年来科学界关注的热点之一。
界面张力是液体表面上存在的一种力，它决定了液体与其他物体之间的相互作用和相互影响。
在油田开采过程中，二氧化碳驱油技术作为一种重要的增产手段，其成功与否与界面张力之间的关系密不可分。
本文旨在对二氧化碳驱界面张力变化这一问题进行系统的研究和探讨。
首先，我们将对界面张力的定义和作用进行阐述，以便读者对该概念有一个清晰的认识。
其次，我们将介绍二氧化碳驱油技术的应用背景，包括其发展历程、研究现状和实际应用情况，这将有助于读者理解为何界面张力在该领域的研究具有重要意义。
本文的重点将放在二氧化碳驱对界面张力的影响和可能的机理解释上。
我们将通过实验数据、理论模型以及前人的研究成果来探究二氧化碳驱对界面张力的具体影响，并尝试解释其机理。
这将为二氧化碳驱油技术的进一步发展提供理论依据和指导。
总之，本文旨在通过对二氧化碳驱界面张力变化的深入研究，探讨其在油田开采中的重要性和应用前景。
希望本文能够为相关领域的研究者提供参考和启示，促进二氧化碳驱油技术的进一步发展和应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，我们首先对文章的主题进行概述，即讨论二氧化碳驱界面张力变化的研究背景和意义，引起读者的兴趣。
接下来，我们简要介绍了文章的整体结构，即将要讨论的各个章节以及它们之间的关系。
这有助于读者理解文章的框架和逻辑。
在正文部分，我们将详细阐述界面张力的定义和作用，包括界面张力的概念、测量方法以及在油田开发中的重要性。
然后，我们将介绍二氧化碳驱油技术的应用背景，包括二氧化碳驱油的原理、优势和现实应用情况。
通过对界面张力和二氧化碳驱油技术的相关介绍，读者可以更好地理解后续章节的讨论内容。
最后，在结论部分，我们将总结二氧化碳驱对界面张力的影响，并提出可能的机理解释。
通过回顾整个文章的论述和研究结果，我们可以得出结论，并对未来可能的研究方向进行展望。
二氧化碳驱油机理
CO2应用前景广阔和CO2驱油整体概况（即小结）
CO2作为一种无污染的驱替剂，应用较早。
目前CO2驱油提高采收率技术已成为世界三大采油法
长25年以上。
2、国内CO2驱研究及应用概况
CO2吞吐：
国内部分油田（吉林、胜利等）也陆续实施了许 多CO2吞吐项目。 滨南采油厂在一些油井进行CO2吞吐后，原油产量 大幅提高。经测算，投入产出比为1：4。证实CO2吞吐 作为单井增产措施，效果显著。
关于实施CO2驱几个问题的讨论
1. 实施CO2驱的开发时机的选择 据对国外CO2驱项目的统计，以前的大部分项目选在含 水率为60—70% 时开始实施CO2驱。近年来的研究与应用证 明， CO 2 驱在注水开发晚期的油田实施仍有很好的效果。 例如美国的Postle油田就是注水油田开发晚期实施CO2驱提 高采收率的一个成功例子。 Postle 油田发现于 1958 年， 1970 年产量达到高峰为 3498m3/d。注CO2前平均产油量仅318m3/d，含水高达98%。 1996年实施注CO2，采用水气交替注入方式。至2000年产量 达到1590m3/d，预计提高采收率10%—14%。
图2-4 温度对二氧化碳与原油p-x相图的影响 L—液相；L1、L2—第一液相、第二液相；V—蒸气
(8) 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。 (9) 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岩渗透率提高，使地层渗透率得
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o - w ))
若 = 0 ，V 恒定
> 0，V 加速
并联毛管水驱油模型
L Lw1
2r1
Water P1 2r2 Lw2 P2 Oil
并联毛管中水驱油时，毛管半径和 粘度差对驱替过程的影响
2 Cos 2 r1 (P1-P2+ ) r 1 t=0, L =L =0, 因 r1>r2, 使V1>V2 w1 w2 V1= 8( o L-Lw1(o - w )) 加剧 2 Cos t>0, 2 > 0 ，将使 V >V 1 2 r (P -P + )
不 同 流 度 比 下 的 粘 性 指 进
M=2.4
M=4.58
M=17.3
M=71.9
油/水粘度比越大， 含水率上升速度越快
w krw / w 1 f w 聚合物通过增加水 w 0 krw / w kro / o 1 w kro 相粘度和降低水相的相对 o krw
推广到油藏中
低渗透层
高渗透层
残余油滴的启动 ——如何降低残余油饱和度
油滴受力分析 毛管数与残余油饱和度的关系
油滴受力分析
问题：为何对亲水毛管而言，毛管力成为
驱动残余油滴的阻力？
因润湿滞后引起的附加毛管阻力
P1
水 Pc 油
P1=P2
Pc
P2
水
P1
a
水 Pc1
P1>P2
Pc2 油
r
水驱剩余油、残余油的形成
单根毛管水驱油模型 并联毛管水驱油模型
单根毛管水驱油模型
假设毛管亲水
P1
水
Pw
Po
油
P2
Lw
L
单根毛管中水驱油时，粘度差 对驱替过程的影响
V=
V=
o - w )) 8( o LLw( 2 Cos r2 (P1-P2+ ) r
8( o LLw(
r2 (P1-P2+Pc)水P2a 来自 rPc1<Pc2
毛管数与残余油饱和度的关系 Sor
Sor/Sorw
水 驱 油
低 张 力 驱
NC
Nca =μv/σ
使水驱残余油饱和度明显降低的 有效方法
大幅度增加驱替流体粘度；
在常规水驱油中所发现的达西速
化学驱和气体混相驱与近混相驱的主要
目的就是为了降低还消除驱替相与被驱替相
水驱油机理
目的
水驱剩余油、残余油的形成 残余油滴的启动
粘性指进和舌进
本章目的
通过分析水驱油的物理过程，得出EOR的目 标油； 通过分析水驱剩余油、残余油的形成机理， 理解注水开发油田采收率不高的原因；
通过分析残余油滴的启动机理和水驱油的非
活塞性，得出提高原油采收率的基本思路。
V2=
2 1 2
8( o L-Lw2(o - w ))
r2
> 0
并联毛管中水驱油时，残余油的形成
L
2r1
Water P1 2r2 P2 Oil
当Lw1=L时，在小毛管中形成残余油滴
实际油藏中水驱油时，剩余
油、残余油的形成原因
地层孔隙的非均匀性和油水的粘度差 是形成水驱剩余油、残余油的主要原因。
渗透率可以减缓采出液中 含水率上升速度。
采油井
沿 主 流 线 舌 进
水 油
注水井
沿高渗透层舌进
低渗透层
高渗透层
重力舌进
水
油
大幅度降低油水界面张力。 残余油饱和度对毛管数并不敏感。
大幅度提高驱替速度； 度、原油粘度、油水界面张力范围内，
之间的界面张力，从而提高驱油效率。
粘性指进和舌进
油和水
水
流度比与驱替前沿的稳定性
vf
vD
k w dP 指进区水的流速与主体前缘处水的流速之比 高分子聚合物通过提高驱替相的粘度和 vD ( )o w dx VD/V f=M（流度比） 降低地层的渗透率来降低驱替相的流度，改 k w dP k o dP v f M＞1，指进恶化； ( )w ( )o w dx o dx 善流度比，从而稳定驱替前沿，提高注入水 ，指进稳定； k o v D M＝ 1 w M 在油藏中的波及体积。 vf w ko M＜ 1 ，指进退化。