注空气氮气二氧化碳天然气蒸汽等提采机理 .doc

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1、1.二氧化碳驱油机理1.1二氧化碳驱油机理二氧化碳驱的作用机理可分为CO2混相驱和CO2非混相驱（表1-1），当最小混相压力小于原始地层压力时，能够达到混相驱油，高于原始地层压力时为非混相驱。非混相驱主要通过溶解、膨胀、降粘，降低界面张力等作用来驱油；而混相驱除了溶解、膨胀、降粘等，就是CO2与原油能够达到混相，也就是一种相态，没有界面张力，理论上驱油效率能够达到100%。一般稀油油藏主要采用CO2混相驱，而稠油油藏主要采用CO2非混相驱。表1-1混相驱油与非混相驱油对比表在稀油油藏条件下CO2易与原油发生混相，在混相压力下，处于超临界状态下的CO2可以降低所波及的油水

2、界面张力。CO2注入浓度越大，油水相界面张力越小，原油越容易被驱替。通过调整注入气体的段塞使CO2形成混相，可以提高原油采收率增加幅度。非混相CO2驱开采稠油的机理主要是：降低原油粘度，改善油水流度比，使原油膨胀，乳化作用及降压开采。CO2在油中的溶解度随压力增加而增加。当压力降低时，CO2从饱和CO2原油中溢出并驱动原油，形成溶解气驱。气态CO2渗入地层与地层水反应产生的碳酸，能有效改善井筒周围地层的渗透率。提高驱油机理。与CO2驱相关的另一个开采机理是由CO2形成的自由气可以部分代替油藏中的残余油。CO2驱油机理主要有以下方面：16（1）降低原油粘度CO2溶于原油后

3、，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大（表1-2）。原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。并且原油初始粘度越高，CO2降粘效果越明显，如下表所示。江苏油田富48井注入37.161%(摩尔分率)CO2后,原油粘度降低了60.173%；Maini和Sayegh研究发现,在61.55MPa下,稠油饱和CO2之后,其粘度从6822MPa·s降低到了226MPa·s。表1-2CO2完全饱和时原油粘度变化对比表原油初始粘度（mPa.s)CO2完全饱和时原油粘度（mPa.s）1000～900015～160100～6003～510～1001～31～90.5～0

4、.9温度较高(大于120℃)时，因CO2溶解度降低，降粘作用反而变差（图1-1）。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，但当压力超过饱和压力时，粘度反而上升（图1-2）。原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。图1-1CO2溶解量随温度的变化曲线图1-2CO2溶解量随压力的变化曲线（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

5、量）；由于大量CO2溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s16，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（图1-3），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。图1-3地层水的粘度与CO2溶解浓度的关系（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。通常情况下，CO2在原油中溶解可使其体

6、积增加10%～40%。这种膨胀作用对驱油非常重要:①水驱后留在油层中的残余油与膨胀系数成反比，即膨胀越大，油层中残留的油量就越少；②溶解CO2的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，泄油的相对渗透率曲线高于它们的自动吸油相对渗透率曲线，形成一种在任何给定饱和度条件下都有利的油流动环境；③原油体积膨胀后一方面可显著增加弹性能量，另一方面膨胀后的剩余油脱离或部分脱离地层水的束缚，变成可动油。（4）高溶混能力驱油尽管在地层条件下CO2与许多原油只是部分溶混，但是当CO2与原油接触时，一部分CO2溶解在原油中，同时，CO2也将一部分烃从原油中提取出来，这就

7、使CO2被烃富化，最终导致CO2溶混能力大大提高。这个过程随着驱替前缘不断前移而得到加强，驱替演变为混相驱，这也使CO2混相驱油所需要的压力要比任何一种气态烃所需要的混相压力都低得多。用气态烃与轻质原油混相也要27～30MPa，而用CO2混相压力只要9～10MPa即能满足。在高温高压下CO2与原油溶混机理主要体现在烃从原油中蒸发出来与CO216混相，即主要是蒸发作用；在低温条件下主要是CO2向原油的凝聚作用和吸附作用。当压力低于混相压力时，CO2和原油混合物有三个相存在：气态CO2并含有原油的轻质组份、失去轻质组份而呈液态的原油、由原油中