CO2驱提高原油采收率技术调研.doc

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1、CO2驱提高原油采收率技术调研1二氧化碳的性质§1.1二氧化碳（CO2）性质（1）二氧化碳的相态二氧化碳具有气、液、固三种物理形态，在大气条件下，二氧化碳是无色无味的气体。其临界温度为31.2℃，临界压力为7.28Mpa，在温度低于31.2℃时，加压可以使CO2变为液态；在温度低于-56.6℃时，加压可使液态CO2变成固态CO2，即干冰。当温度高于31.2℃时，在任何压力下CO2均以气态方式。因此，在大部分CO2驱油藏中，由于其温度高于31.2℃，因而被用作混相驱的CO2通常呈气态。在一定条件（温度和压力

2、）下，CO2可以两相或三相存在，其三相共存的三相点是（-56.6℃，0.61Mpa）。（2）CO2的密度常温常压下CO2的密度比空气的密度大，在其临界区（31.2℃，7.28Mpa）附近，CO2的密度与被驱替的油的密度相近。高于临界温度（88oF），CO2呈气态，其密度随着压力的升高而增大；液态CO2（T＜88oF，p＞7.28Mpa）的密度在高于临界值时是压力的函数，在低于临界值时曲线将出现陡变。由图2还可以看出，在一定压力下，CO2的密度随着温度的增加而降低。（3）CO2压缩因子在混相驱的温度和压力下

3、，CO2的压缩因子约为0.5。（4）CO2在水中的溶解度随着压力的升高，CO2的溶解度下降，盐的浓度越大，下降的幅度越大。§1.2二氧化碳在原油中的性质（1）CO2在原油中的溶解性CO2在原油中具有很好的溶解性。与在水中一样，CO2在原油中的溶解度随压力的上升而上升；随温度的升高和原油分子量的增加而下降。相同条件下，CO2在原油中的溶解度比在水中的溶解度高3~9倍，因而即使在低压下CO2也是一种很好的非混相驱注入剂。而在高压下，CO2则是一种很好的混相驱注入剂。由于CO2在油中的溶解度远远大于在水中的溶解

4、度，因此它可以在水溶液中转溶入原油中。在转变过程中，油水界面张力会逐渐降低，驱替方式也逐渐接近或达到混相驱。（2）CO2—原油系统的膨胀一定体积的CO2溶解于原油，可使原油体积膨胀，其增长幅度取决于压力、温度和原油组分，原油体积可增加10%~100%。由图1中中可以看出：膨胀系数随溶解的CO2摩尔浓度增加和原油的相对分子质量减少而增加。给定CO2浓度下轻质原油的膨胀系数大于重质原油的膨胀系数。Holm和Josendal还发现CO2比甲烷能更有效的使原油膨胀，而且欠饱和原油比饱和原油膨胀程度更大。图1.原油

5、的膨胀系数（3）CO2—原油系统的粘度CO2溶解在原油中，使得原油的粘度显著下降，这也是CO2驱的一个机理，溶解了CO2的原油粘度下降程度取决于压力、温度和原油本身粘度的大小，在图2中，μo指原油粘度，μm指溶有CO2的原油粘度。随着饱和压力的增加，溶解了CO2的原油粘度急剧下降；在相同饱和压力下，中质和重质原油的粘度降低幅度比轻质原油的降低幅度大。由于CO2能大大降低重质原油的粘度，所以CO2主要应用于重质原油降粘开采。图2.与饱和压力的关系（4）CO2对原油的抽提在CO2—原油系统中，最重要的

6、特性就是CO2能从原油中抽提（萃取、蒸发、气化）轻烃组分。在低温和高温下都能抽提（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：抽提原油的特性是发展抽提原油中的轻烃，加富的CO2再与原油接触进一步抽提原油，再接触，再抽提，不断地使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。CO2抽提原油轻烃的能力受压力、温度、原始气油比（体积）等参数的影响。在

7、一定压力下，随气油比增大抽提的烃类增多，且存在一个最佳油气比。对一定的CO2—原油体系，CO2对原有的抽提效率随压力的增加而增加，且存在一个发生抽提的最低压力。随着原油中轻烃和中间烃组分含量增加，原始气油比上升，CO2抽提原油中轻烃组分量增多。2.二氧化碳驱机理在CO2驱中，CO2的溶解气驱作用、混相驱替、膨胀原油作用、降低原油粘度、碳酸水提高岩石渗透率等作用都会有助于提高原油采收率。§2.1溶解气驱由于CO2在原油中的溶解度较大，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

8、多，当油藏停止注CO2时，随着生产的进行，油藏压力降低，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。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。例如，在Mead—Strawn油田停注CO2后5年仍有大量的油产出。§2.2原油的膨胀CO2溶解于原油后，与油藏原始状态的原油相比，其体积系数大大增加，溶解了CO2的