二氧化碳驱油原理

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1、第一章二氧化碳驱油机理第一节驱油机理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；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：连续注气体；注碳酸水法；注气体或液体段塞后紧接着注水；注气体或液体段塞后交替注水和气体（WAG法)；同时注气体和水。连续注入驱替油层时，由于不利的流度比及密度差，

2、宏观波及系数很低，用量比较大，实施起来不够经济，用廉价的顶替液驱动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溶液与地层油接触后，从其中扩散出来的来驱油，但此扩散过程较慢，与注入纯段塞相比达到的采收率比较低。注段塞的工艺包括；注段塞后注水、注段塞后交替注水和注气体，前一种方法是水驱动段塞驱扫描整个油层，尾随的水不混相地驱替，在油层中留下一个残余的饱和度，后一种方法，其目的在于降低的流度，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（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）

3、和费耶尔斯（Fayers）等人在模拟研究中证明，WAG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，连续注入可采出潜在剩余油量的20%；注入段塞可采出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，WAG法仍然是最经济可行的驱工艺，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。不管是以何种方式注入油层，之所以能有效地从多孔介质中驱油，主要是由于以下各因素作用的结果：（1）使原油膨胀；（2）降低原油粘度；（3）改变原

4、油密度；（1）对岩石起酸化作用；（2）可以将原油中的轻质馏分汽化和提取；（3）压力下降造成溶解气驱；（4）降低界面张力；至于哪个因素起主要作用，取决于油层温度、压力和原油组分，对于某个具体的驱项目来说，其主要驱替特效性应处于图1-2中所示的五个区域中的一个：区1：低压环境；区2：中压、高温环境；区3：中压、低温环境；区4：高压环境；区5：高压、低温（液体）环境。当处于-56.6OC,0.422MPa时，固体、液体和气体同时存在，即三相点。当二氧化碳处于31○C，7.39MPa时，气体、液体同时存在，即临界点。当温度高于31○C时，压力增大，二氧化碳

5、也只能是气态，见图1.3因为二氧化碳的分子不具有水分子的固有极性，所以在较高的油藏温度和压力下，它不是以低粘度的液体溶于油中，就是以高密度的气体溶于油中；并且随着压力升高，其溶解度也相应增大，见图1.4。原油中溶有注入的二氧化碳时，原油性质会发生变化，甚至油藏性质也会得到改善，这就是二氧化碳提高原油采收率的关键。下面详细分析二氧化碳驱油提高采收率的机理。1.降低原油粘度二氧化碳溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大，见表。40○C时，二氧化碳溶于沥青可大大降低沥青的粘度。温度较高时（120○C以上），因二氧化碳溶解度降低，降粘作

6、用反而变差；在同一温度条件下，压力升高时，二氧化碳溶解度升高，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，从而提高原油产量2.改善原油与水的流度比大量的二氧化碳溶于原油和水，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○C和12.7MPa的条件下进行了有关试验，试验表明，二氧化碳在油田注入水中的溶解度为5%（质量），而在大庆油田原油中的溶解度为15%（质量）；由于大量二氧化碳溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa·s降到2.9mPa·s，使原油体积增加了17.2

7、%，同时也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度也要增加，据前苏联有关文献报道，二氧化碳溶于水中，可使水的粘度提高20%以上，见图，同时也降低了水的流度。因为碳酸化以后，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.使原油体积膨胀二氧化碳大量溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀大小，不但决定于原油分子量的大小，而取决于二氧化碳的溶解量。二氧化碳溶于原油，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。大庆勘探开发研究院用萨尔图油田南4-丁2-346井原油进行了试验。目的是为了了解二氧化碳溶于原油后，油相的体积与原

8、始油样的体积比与压力的关系。试验条件为：取样深度800m，原油饱和压力6.7MPa，密度0.798g/cm3，粘度8.8m