注空气提高采收率机理调研

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1、注空气提高采收率机理调研轻质油藏高压空气驱包含许多复杂的机理。这些机理包括烟道气驱、油藏增压。原油膨胀、黏度降低、原油中轻质组分的抽提效应以及热效应等。早期的注空气应用主要是利用空气的增压保压等常规气驱机理。因而空气驱过程中作为次要机理的热效应并没有考虑进来。氧化热前缘直接驱替原油的程度取决于烟道气的波及程度。1979年Chekalyuk等⑴认为注空气在提高原油采收率方面具有独特的经济和技术优势，在轻质油藏中具有如下机理：良好的驱替效率；近混相及烟道气对轻坯类具有较好的抽提能力；空气中的氧气几乎全部耗尽；高温下水蒸气的超级萃取效应。

2、1996年Fassihi等⑵对MedicinePoleMilsUnit和WestHackberry油藏进行空气驱经济性评价，认为注空气驱油主要考虑间接生成的烟道气的驱替作用,至于生成的热量则是次要的。并针对实际油藏把空气驱机理分为以下2个模式：倾斜油藏屮的重力驱替机制和水平井屮氧化前缘驱替机制。同时他们认为，就地燃烧过程中生成的(N285%+C0215%)烟道气会明显抽提大量的轻桂组分，随后形成类似于液化天然气(NGL)的作用。1998年Greaves等“对NorthSea等地的四个轻质油藏的氧化及驱替机理进行研究，结果表明，低温氧

3、化产生的驱替气包括C02、CO、N2及蒸馆/抽提的轻质坯类，气体突破Z前，产出的为未氧化的原油，烟道气驱替波及区域中的油，并U—定条件下低温氧化最多产生7-9.2%的C02o2002年Shokoya等⑷为了研究轻质油藏注空气就地生成的烟道气与原油混相情况及其对采收率的贡献开展了细管驱替实验，结果表明油藏条件下，烟道气无法与原油实现混相驱。而在高于油藏压力条件下，向前多次蒸发/凝析过程中更多的轻质、屮质组分抽提到气相中，并且在驱替前缘后面呈层状流动，类似于近混相驱，会大幅提高原油轻采收率。2002年Moore等⑸某些情况下反应层的温度

4、升高对采收率起重要作用。在燃烧前缘周围，一部分原油被蒸发，没有被作为燃料消耗的蒸发相通过烟道气和蒸汽携带到下游油藏的低温部分，冷凝形成油带。同时，此过程中的热量传递会降低原油黏度，增加流动性。2006年Kikuchi等回对日本某油田2种不同含油饱和度(40%和17%)的油藏进行燃烧管实验、PVT实验及加速量热实验。结果表明对于高含水油藏，高温氧化前缘的蒸憾作用是主要的驱替机理。2010年Montes等⑺通过室内实验及Buffalo油田现场情况认为空气驱不同于常规的气体驱替，其机理不仅包括烟道气驱，而且还包括氧化产生的热效应。并且证实

5、了空气驱过程屮热前缘对原油采收率的贡献。从Buffalo油口注空气驱现场效果来看，原油确实发生了自燃且燃烧前缘对原油产量有着非常重要的影响,通过GOR曲线可判断，如果出现了平稳阶段说明发生燃烧，平稳阶段之后为常规的气驱GOR特征，呈指数增加。且从现场取芯来看，确实找到了燃烧前缘驱替的证据。空气注入油藏提高采收率技术综合了许多驱油机理，对不同的油藏来说，其驱油机理也有所不同。稠油油藏注空气是借助原油燃烧产生大量的热，使稠油降粘而流动。而轻质油藏注空气一般具有以下几种驱替机理l8-10J：(1)高压注空气补充或提高了油藏压力；(2)通过

6、氧化或燃烧形成的热效应作用；(3)就地生成的二氧化碳的驱替作用；(4)二氧化碳溶解导致的降黏作用；(5)水的超抽提效应；(6)低温氧化把氧气都消耗掉，至少可以实现氮气驱或间接的烟道气驱；(7)在适当的压力下，烟道气可以与原油之间发展为近混相驱替；(8)由于氧化反应的热效应可以产生原油蒸发气化、降黏、热膨胀效应；(9)对陡山肖或倾斜的油藏顶部注空气可以产生重力驱提作用。当在残余油饱和度下的油藏中注空气提高采收率时，热效应形成的蒸发过程和烟道气驱对驱油贡献起主导作用。在油藏注空气过程中，形成的烟道气的主要成分是氮气，另外含有少量CO、C

7、O2以及一定量的轻质组分，因此烟道气中起驱提作用的主要是氮气，其提高采收率机理主要有以下几个方面：(1)重力稳定驱替。用氮气进行混相驱替，往往最小混相压力MMP比较高，实际油藏压力无法满足要求。然而氮气与乙烷以上的桂类气体含量高的天然气、二氧化碳等相比，密度小，而且在油水中溶解性很弱，这些特点都是氮气进行重力稳定驱油的有利条件。(2)驱替溶剂段塞。因为二氧化碳和坯类气体的价格不如氮气优越，为了降低二氧化碳和桂类气体混相驱提成本，采用氮气推动溶剂段塞混相驱替以提高采收率。如果溶剂段塞尺寸选择合理，用氮气推动溶剂段塞的驱油效果和连续注入

8、溶剂的效果是相同的，而前者的经济效益要比后者高的多。综上所述，轻质油藏注空气过程中各种驱替机制的综合作用将会使原油采收率大幅度提高。然而，从目前研究现状来看，一些驱油机制仍然存在着争议，而且每种驱替机制对采收率的贡献大小也不明确。因此