二氧化碳驱油过程数值模拟研究

《二氧化碳驱油过程数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文编号：113031二氧化碳驱油过程数值模拟研究赵阳1，王志国1,2，杨文哲2，宋永臣2（1.东北石油大学土木建筑工程学院，大庆163318；2.大连理工大学能源与动力学院，大连116024）(Tel：0459-6504448，Email：wangzhiguo99@yahoo.com.cn)摘要：随着油田开采进入中后期，油气采出率越来越低，且采出成本逐年增加，这就要求研究更加有效的方法以提高油气采出率和降低采出成本。在众多的提高油气采收率的方法中，二氧化碳驱油以其成本低廉、成效显著、可回收重复利用、无毒环保、与原油有较好的混溶性等，近年来得到

2、了广泛关注。本文应用CMG—GEM软件对二氧化碳驱油过程进行了数值模拟，分析了储层、流体性质等因素对CO2驱油效果的影响，并对计算结果进行综合分析，得出了CO2驱油效果的影响因素及其规律，为实际应用提供技术依据。关键词：二氧化碳；提高采收率；驱油机理；数值模拟1引言目前，我国的大部分油田开采进入中后期，油气采出率逐年降低，油田的开发越来越难，油气采出成本随之逐年增加。因此，提高原油采收率的研究，成为当今油气开采的主要探索和解决的问题之一[1]。在众多提高采收率的介质中，二氧化碳以成本低廉，成效显著，可回收重复利用，无毒环保，与原油有较好的混溶性首选入列。它能有效降低原油粘度，减少

3、残余油的饱和度，溶解储层中胶质，提高渗透率。特别是二氧化碳在与原油混相状态下，可置换出原油中某些轻烃或中间组分的烃类物质，这种作用称为二氧化碳对原油的抽提[2,3]。其驱油机理清楚，但驱油效果主要取决于混相状态的形成。国外对CO2驱油的理论研究和矿场实验工作在上个世纪中期就已经开始，主要在美国、前苏联、加拿大、英国、匈牙利、土耳其等国家进行，其中美国是混相、非混相驱项目开展最多的国家，而且现在仍然保持着连续增长的势头，大部分的驱油实验主要是在三次采油上，即注水采油后期进行，也有二次采油上进行的[4]。国内CO2驱在上世纪60年代初就开始进行，1963年首先在大庆油田进行研究和小规

4、模的矿场实验，先导性实验证明可提高采收率。但由于受到CO2资源的限制，70年代停止了此项工作。同时期胜利油田也在室内进行了一些最低混相压力的测定和混相机理的研究。从我国目前研究开发和采用的一些提高原油采收率技术（包括二氧化碳驱油技术）来看，或因驱油机理研究不够深入，或因油藏实施过程难于控制，或因地质结构复杂，或因成本过高等，尚难以大规模应用。利用二氧化碳提高采收率发展有两个原因：（1）二氧化碳减排的迫切需求，以避免基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(No.50736001).和改变气候变暖；（2）能源供应安全要求能源开采效率最大化。本文分析了二氧化碳驱油机理，应用CMG—GE

5、M软件对二氧化碳驱油过程进行了数值模拟，分析了储层、流体性质等因素对CO2驱油效果的影响，并对计算结果进行综合分析，得出了CO2驱油效果的影响因素及其规律，为实际应用提供技术依据。1二氧化碳提高采收率的机理分析2.1CO2驱油提的机理主高采收率要有以下几点[4-6]：1．使原油体积膨胀CO2注入油藏后，可在原油中充分溶解，一般可使体积增加10%—100%。其结果不但增加地层的弹性能量，还大大减少了原油流动过程中的阻力，从而提高驱油效率。2．降低原油黏度CO2溶于原油后，一般可降低到原黏度的0.1—0.01。原油初始黏度越高，黏度降低幅度越大。黏度降低，有利于原油流动能力，提高产油

6、量。3．改善油水流度比CO2溶于原油和水，其黏度增加20%—30%，流度降低；原油碳酸化后，其黏度降低30%—80%，流度增加。其综合作用的结果，使油水流度比趋于接近，水驱波及体积扩大，有利于原油采出。4．降低界面张力CO2极易溶解于原油，其结果大大降低了油水界面张力，有利于原油流动，从而提高了原油采收率。CO2与原油混相后其界面张力降为0，理论上可使采收率达到100%。5．萃取原油中轻烃CO2注入油藏后，部分未溶解于油水中的CO2能萃取原油中的轻烃，使原油相对密度降低，黏度降低，从而提高原油流动性能，有利于开采。6．溶解气驱作用随着油井生产井附近的地层压力下降，地层原油中溶解的

7、CO2逸出，逸出的CO2气体驱动原油流入井筒，形成内部溶解气驱。2.2三次采油油藏多孔介质特点在二次采油结束时，由于毛细作用，不少原油残留在岩石裂缝中，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）均不能相容形成一相，而是在两项之间形成界面，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容的物质，即与原油形成均匀的相，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