油藏条件对超临界CO2扩散行为及浓度场分布的影响*

超临界CO_2(scCO_2)在原油中的扩散行为直接决定了其吞吐提高采收率的效果,尤其对于致密页岩等非常规油藏。本文根据压降法搭建了测定scCO_2在原油体相中扩散系数的实验装置,系统研究了压力、温度、原油黏度等油藏条件对scCO_2扩散系数及浓度分布的影响规律,并建立了scCO_2浓度场及扩散前缘的预测方法。研究结果表明,scCO_2在原油体相中的扩散系数为10~(-8)m~2/s数量级,扩散系数随着初始注气压力的升高而增大,最终趋于平缓;升高温度促进了CO_2分子的扩散,但在临界温度点附近出现最大扩散系数;扩散系数随原油黏度增加快速递减。经过0.4 h扩散,扩散前缘可以完全抵达高度为2.8 cm的油相底部,10 h后scCO_2能够完全充满整个油相空间,在扩散后期,CO_2浓度梯度越来越小,扩散速度逐渐降低。图16表1参17     

气体在原油中扩散系数影响因素研究进展

气体扩散系数是分析注气提高采收率机理的重要参数之一。为明确常见注入气在原油中扩散系数的主要影响参数及相关作用机理,调研了近年常规注气介质(CO2、N2及轻烃)在地层原油中扩散系数研究的最新进展。通过分析不同实验方法测量的注入气-地层原油的扩散系数数据,总结了气体类型、原油组成、温度、压力等因素对注入气体扩散系数的影响规律;结合不同因素对扩散系数的影响规律,阐述了高温高压油藏条件下原油对注入气体介质扩散系数影响因素的作用机理;指出了注入气在复杂油藏条件下扩散系数的研究方向。图2表3参46     

CO_2在原油与盐水中的溶解扩散规律研究

CO_2在溶液中的溶解扩散机理是CO_2作为驱油剂进行原油开采以及将CO_2安全有效地质埋存的先决条件。现有文献对CO_2溶解扩散规律的室内实验研究相对较少,主要集中于数值模拟研究。在室内实验研究的基础上,引入变扩散系数方程,结合理论计算分析,对CO_2在驱油和地质埋存过程中的溶解扩散机理进行了量化分析。结果表明:CO_2在原油中的扩散系数呈快速上升再快速下降到最后缓慢下降趋于平缓,其在原油中的平均扩散系数与原油黏度呈幂函数关系,原油临界黏度为30 m Pa·s;同一原油中,平均扩散系数与压力大小线性相关; CO_2在原油中的溶解比例越高,泡点压力越大,原油黏度越低,体积系数越高,原油物性得到改善,有利于提高驱油效率。在CO_2地质埋存过程中,储层压力越大,CO_2扩散越快,溶解量越大,但平衡时间更长;盐水层浓度越高,扩散速率越低,溶解量越少;盐水层浓度越低,CO_2溶解度受温度影响越大。对CO_2溶解扩散机理的量化研究对CO_2地质埋存、CO_2驱油以及优化CO_2吞吐过程中焖井时间具有指导意义。     

碳酸水-原油体系中CO2分子的扩散行为

CO2分子在油水相间的扩散传质行为对于致密油藏注CO2提高釆收率具有重要意义.通过融合实验测定数据和理论扩散模型,利用试错法同时确定了碳酸水-原油二元体系中CO2分子在油、水两相中的扩散系数.重点研究了油水混合体系的初始压力对扩散系数的影响规律,深入探讨了扩散过程中油水相密度、CO2浓度、油水界面移动以及CO2在油相中...     

二氧化碳在原油中的分子扩散系数和溶解度研究

为了满足CO2驱油施工设计和油藏模拟的需要,建立了一套完整的测量气体溶解度和扩散系数的实验装置.导出了包含这两个参数的气体压力～时间线性关系式.采用压力降落法在50℃、70℃、105℃温度和静态条件下,测定CO2-吉林红岗原油体系的压力随时间的变化,对所得曲线进行线性拟合,求得了实验条件下CO2在吉林红岗原油中的溶解度和扩散系数.讨论了平衡压力,压力、温度对溶解度和扩散系数的影响,得到了每一实验温度下溶解度～平衡压力、扩散系数～平衡压力线性拟合关系式.在105℃温度下,静态条件下的扩散系数值在10-7m2/s数量级,而动态条件下(转速600r/min)则增至10-6m2/s.     

多组分气-气扩散系数的计算

凝析气藏在注气的过程中会出现注入气、注入气与凝析气的混合带和凝析气３个明显不同的段塞,在混合带中注入气会与凝析气发生分子扩散。目前,众多学者已经进行了很多注入气与原油的扩散实验,也计算了相关的多组分物系扩散系数,但计算过程非常复杂,求得扩散系数的时间也较长。为此,通过研究多组分分子扩散系数,分析Maxwell-Stefan扩散系数和Fick扩散系数之间的相互关系,计算了凝析气藏注气混相带中气-气扩散系数。计算结果表明：与二元物系扩散系数相比,多组分分子扩散系数的计算更加的复杂,Maxwell-Stefan扩散系数与Fick扩散系数计算的结果近似相等;Fick扩散系数受分子间相互作用力和热力学非理想性两种因素的影响,其计算与研究较不方便,通常可以用Maxwell-Stefan扩散系数进行近似代替。上述研究成果对凝析气藏的注气开发具有指导意义。     

测量天然气在稠油中扩散系数的新方法

可靠的扩散系数测量方法对于稠油开发中气体注入方案设计、页岩气开发中流动机理研究和天然气成藏保存过程中气体运移方式的确定等都具有重要的意义。为此,提出了一种基于压力脉冲技术在稠油中测量扩散系数的新方法。首先通过压力脉冲实验来记录PVT容器空腔内的甲烷气体向稠油扩散过程中的压力变化,然后根据Fick第二定律和油气界面的动态边界条件建立数学模型,利用模型所得到的解析解对实验数据进行拟合得到相应的扩散系数。通过对数学模型的分析可以发现:在任一时刻空腔内还未流入油相中的气体物质的量与扩散达到平衡时流入油相中总的物质的量的比值,在时间较长时与无因次时间呈线性关系;与其他文献进行比较的结果表明,所建立方法的测量结果合理,并可推测出扩散系数随油相黏度的增加而逐渐减小;动态边界数学扩散模型符合实际气体扩散的物理过程,能准确地测量气体在稠油等有机质中扩散系数的大小。同时,所得到的新扩散系数测量方法还具有实验简便、操作简单、不用分析油相组分的优点。     

CO2在饱和油岩心中扩散系数的测试方法及扩散规律

CO_2驱油技术能够在有效提高采收率的同时实现碳埋存,兼顾经济效益与环境保护,因此研究CO_2在油藏中的扩散规律很有必要。通过自行设计的高温高压扩散夹持器进行CO_2在饱和油岩心中的扩散实验,建立计算CO_2在饱和油岩心中扩散系数的数学模型,拟合实测压力曲线和计算的理论压力曲线,从而得到CO_2扩散系数,并分析渗透率对CO_2在饱和油岩心中扩散的影响规律。结果表明,该数学模型能够较为准确地反映CO_2在饱和油岩心中的扩散规律,所测得的扩散系数具有较高的精度;在实验范围内CO_2在饱和油岩心中的扩散系数处于10-8m2/s数量级;CO_2在岩心中的扩散系数随着渗透率的增加而增加,但增幅越来越小。     

CO_2在饱和原油多孔介质中的扩散及影响因素

CO_2在含油多孔介质中的扩散研究是注CO_2提高采收率项目的基础,在化学工程和石油工程都有重要的应用。本文建立了CO_2在饱和原油多孔介质中的扩散模型和压降模型,并利用该模型拟合实验数据求得了CO_2在饱和原油多孔介质中的扩散系数,并在实验基础上研究了温度和压力对扩散系数的影响。研究表明,通过扩散模型拟合实验数据可求取扩散系数。此外,扩散系数随着温度和压力的增加而增加,但随压力增加的幅度逐渐降低。本文可用于注CO_2-EOR项目中参数设计和效果预测。     

CO2在原油中扩散系数测定方法的研究进展

CO_2在原油中的扩散在油藏增产中起着重要的作用,其影响到采收率提高幅度和原油黏度的降低程度等。本文从直接法和间接法两个方面进行了CO_2在原油中扩散系数测定方法研究进展总结,重点阐述了间接方法测定扩散系数的模型差别及研究进展,指出了完善影响因素分析、丰富研究维度、完善不同尺度孔隙中扩散规律研究等将成为未来CO_2在原油中的扩散研究重点和热点。图10表1参47     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚，在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守；在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果，提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法，该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线，基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一，然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析；同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高；溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点，地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%；饱和压力之上，随着压力下降，析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大，凝固点在15 MPa以下近乎不变，蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势；压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征，在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚,在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守;在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果,提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法,该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线,基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一,然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析;同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高;溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点,地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%;饱和压力之上,随着压力下降,析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大,凝固点在15 MPa以下近乎不变,蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势;压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征,在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。     

Diffusion coefficients of natural gas in foamy oil systemsunder high pressures

The diffusion coefficient of natural gas in foamy oil is one of the key parameters to evaluate the feasibility of gas injection for enhanced oil recovery in foamy oil reservoirs.In this paper,a PVT cell was used to measure diffusion coefficients of natural gas in Venezuela foamy oil at high pressures,and a new method for determining the diffusion coefficient in the foamy oil was developed on the basis of experimental data.The effects of pressure and the types of the liquid phase on the diffusion coefficient of the natural gas were discussed.The results indicate that the diffusion coefficients of natural gas in foamy oil,saturated oil,and dead oil increase linearly with increasing pressure.The diffusion coefficient of natural gas in the foamy oil at 20 MPa was 2.93 times larger than that at 8.65 MPa.The diffusion coefficient of the natural gas in dead oil was 3.02 and 4.02 times than that of the natural gas in saturated oil and foamy oil when the pressure was20 MPa.However,the gas content of foamy oil was 16.9times higher than that of dead oil when the dissolution time and pressure were 20 MPa and 35.22 h,respectively.     

泡沫油国内外研究进展

在加拿大、委内瑞拉以及中国的一些稠油油藏溶解气驱过程中,表现出了异常的开发动态:低的生产气油比、高的采油速度和高于预期的一次采收率。"泡沫油"被认为是这种异常生产动态的原因之一,油相连续的含有大量气泡的原油称为泡沫油。在参考大量相关文献的基础上,总结了国内外在泡沫油定义、性质、形成过程、影响因素以及机理研究等方面的进展,其中重点研究了过饱和度、临界气相饱和度、原油黏度、压力衰竭速度和溶解气油比对泡沫油特性的影响,进一步分析了一些解释泡沫油机理的数学模型,指出了各自的优缺点以及存在的问题,并对稠油冷采泡沫油今后的研究方向提出了一些建议。     

济阳坳陷古近系轻质原油油藏勘探潜力与方向

随着深层勘探工作推进,济阳坳陷古近系深层发现了以凝析油气为主的轻质原油油藏,展示了深层巨大的勘探潜力。通过对轻质原油油藏油气来源、储集空间、成藏过程解剖,明确了济阳坳陷轻质原油油藏勘探潜力。研究结果表明,济阳坳陷轻质原油油藏具有低密度、低黏度、低凝固点、高气油比的特征,原油呈黄色—无色,油藏一般呈埋深大、地层压力大、单井产能高的特点。综合分析证实轻质原油主要来自于深部沙河街组四段下亚段—孔店组高成熟烃源岩,具有较雄厚的资源基础;深层酸碱共控有效储层发育模式突破了深层高地温背景下有效孔隙欠发育的认识,证实4 000 m以下依然发育优质储层,提升了深层勘探价值;通过对轻质原油油藏成藏过程进行解剖,提出了深层自源型、他源型两种成藏模式,指明了轻质原油油藏的勘探方向。综合研究落实了陡坡带砂砾岩体、缓坡带深层红层储集体、斜坡带低位潜山、洼陷带高演化页岩油等轻质原油油藏勘探方向,为济阳坳陷向深层勘探提供了科学依据。     

特高含水采油期安全混输温度界限试验研究

随着油田开发的深入,大庆油田原油综合含水率不断升高,大部分油井产出液含水率在90% 左右。随着含水率的升高,集输原油的能耗也呈急剧上升趋势。为了实现安全不加热集输及降低能耗和生产成本,在大庆油田建立了一套试验装置,以大庆油田采油六厂喇嘛甸油田特高含水油井产出的油气水混合物为试验介质,测试了不同温度、不同含水率、不同产液量及不同含气情况下的压降及油气水混合物的流动状态。试验研究结果表明,在含水率超过85% 、产液量为11~105t/d、气油比为40~60m³/t及油气水混合物的流速为0.2~2m/s、气相折算速度为0.15~1.8m/s的条件下,油、气、水三相在水平管道内的流动属于冲击流,油、水两相属于分层流或水为连续相的乳状/悬浮液。在不加任何药剂的情况下,特高含水采油期,油气水安全混输温度界限为23℃,低于原油凝固点。     

海底多相流混输管道压降计算主要影响因素分析

以我国海洋油气开发工程为例,以黑油物理模型为基础,利用PIPERFLO软件,分析了不同压降计算模型、起输温度、气体流量及总传热系数(K)对海底多相流混输管道压降计算的影响。用不同压降计算模型得到的混输管道的压降结果相差很大,在设计混输管道时,应根据实际情况选择合适的模型。设计高粘原油混输管道时,应根据油品物性将起输温度控制在适当的范围;设计低粘原油混输管道时,在满足管道终端温度要求条件下,应尽量降低起输温度。海底油气混输管道存在一个最小压降气液比,按此气液比确定高粘原油混输管道的气体输量,可降低管输原油粘度,从而减小管道压降。对海底多相流混输管道应进行一定的敏感性变量分析和结果预测,以保证管道具有一定的抗波动能力。     

基于人工神经网络原油中气油体积比预测模型研究

针对国外原油气油体积比预测模型在国内一些油田并不适用,在分析BP神经网络基本原理的基础上,提出了原油气油体积比新的预测模型。该模型结构为4-10-1的三层BP网络模型,它考虑了压力、温度、地面原油重度和气体的相对密度对气油体积比的影响。利用该模型对大庆油田实测值进行了训练与测试。测试结果表明:利用人工神经网络方法建立的气油体积比预测模型比国外模型精度高,基本合理可靠。     

轻质油藏注空气低温高压氧化实验研究

空气驱是颇具发展前景的清洁、高效的提高采收率新技术。针对某轻质油藏流体特性开展了轻质原油与空气低温高压氧化实验研究。研究结果表明,氧化反应能大幅度降低空气中的氧气含量,使含氧量下降到安全范围内;氧化反应中有CO2和醛类等新物质生成,同时发生中间烃裂解现象。在实验条件下,裂解轻烃、自生CO2和空气中的N2对原油表现出较强的抽提能力。     

含气活油高凝油相渗曲线测定及特征

目前,油水相渗曲线测量实验中普遍采用脱气原油作为实验用油,无法模拟实际储层中原油含气,设计实验使用含气高凝油,通过在恒温箱中利用高压活油瓶进行转样来保持原油高温高压条件和原始含气量,利用非稳态法测量得到含气活油高凝油相对渗透率曲线,并对曲线的特征规律及其影响因素进行研究。结果表明:含气活油相渗曲线与脱气原油相比,油相相对渗透率较高,水相相对渗透率较低,残余油饱和度降低,水驱油效率增加,含水上升变慢;随着实验温度降低,油相相对渗透率降低,水相相对渗透率提高,残余油饱和度显著升高,含水上升快,驱油效率降低;储层渗透率在高温条件下对相渗曲线特征影响较小,但在析蜡温度以下时,低渗储层的残余油饱和度与束缚水饱和度都要明显高于高渗储层,水驱油效果较差,该研究实现了对高凝油油藏相渗曲线的精准刻画。