X油藏注气混相驱可行性实验研究

针对X底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO₂最小混相压力实验。对比分析了CO₂和N₂两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO₂最小混相压力,为X油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,X油藏原始地层压力为46.01 MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N₂后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO₂后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO₂可实现CO₂的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO₂混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。      

二氧化碳—原油多相多组分渗流机理研究

二氧化碳与烃类体系的多相多组分渗流机理,对于深入理解实际油田注二氧化碳的驱替特征、提高采收率及地质埋存等都具有非常重要的意义。应用细管和多次接触实验以及包含相间传质的多相多组分CO₂驱油藏数值模拟模型,系统研究了CO₂—原油体系的相变规律以及多组分体系的变相态渗流特征。结果表明,,CO₂能够大量蒸发C₁₁以下的烃组分,甚至能够蒸发C₃₂等重烃组分;CO₂气驱过程是一个蒸发与凝析的混合过程, 混相带出现在气驱前缘附近;温度越高,CH₄和N₂含量越大,最小混相压力越大。     

华北低渗透油藏烃气驱最小混相压力实验研究

为快速、准确地确定低渗透油藏注烃气驱提高原油采出程度技术的注气压力,进行了最小混相压力测定实验。通过细管实验方法结合华北油田Q区块的实际开发特点,研究了该区块自然衰竭开采效果以及原油在原始地层条件(压力24 MPa,温度74℃)及目前地层条件(压力15MPa低于饱和压力,温度74℃)下与烃气混相的最小压力及气体突破时间,为该区块低渗透油藏烃类气驱注入压力的选择提供依据。实验结果表明:Q区块在目前地层条件下注烃类气驱的最小混相压力(62.75 MPa)要高于原始地层条件下的最小混相压力(54.77 MPa),并且注入压力越高,烃气突破越晚,最终采出程度越高。在目前油藏条件下不能实现混相驱,但适当提高注入压力,可实现烃气与原油近混相,最终达到提高原油采出程度的目的。     

CO_2细管模型驱油效果研究

鉴于气驱技术对开发低渗透油藏的良好效果,运用了目前最可靠的测量最小混相压力的细管实验方法,进行了对CO2气体与原油最小混相压力的预测研究.详述了细管实验的实验条件、实验方法、具体步骤与原理.分析结果得到了注采压差、采油速度和采收率随驱替压力的变化规律,并测量了原油与CO2作用的最小混相压力,给出了合理的驱替压力范围,为油藏开采提供了参考依据.     

降混剂对二氧化碳在稠油中的溶解度和最小混相压力的影响

针对CO₂ 驱油过程中,稠油体系与CO₂ 难混相,最小混相压力高于地层破裂压力的问题,对CO₂ 与原油的混合体系进行了分子模拟,考察了降混剂种类和加量、温度、压力的影响。由径向分布函数得到混相过程中CO₂ 分 子及沥青质分子的聚集程度,进而明确各类分子的分散状态,分析其作用机理。在此基础上,开展高温高压PVT 相态实验,测定CO₂ 与原油混合体系中添加不同降混剂后的体积膨胀系数和CO₂ 溶解度,对分子模拟结果进行验证。最后,对柠檬酸三甲酯、苯甲醇、苯甲酸乙酯3种降混剂进行优选,得到最优复配配方,并通过细管实验评价其降混性能。分子模拟结果表明,柠檬酸三甲酯的降混效果最为显著,可有效增大CO₂ 分子间的聚集程度,降低 沥青质分子间的聚集程度;在高压（6.90MPa）低温（308.15K）的条件下,降混剂更能发挥其作用。PVT相态实验 结果表明,0.23%柠檬酸三甲酯的增溶与增膨作用最佳,与分子模拟结果一致。降混剂最优复配配方为80%柠檬 酸三甲酯+20%苯甲酸乙酯。在原油-CO₂ 体系中加入0.23%复配降混剂,最小混相压力降幅为21.47%,CO₂ 溶解 度和原油采收率提高。降混剂含有亲油的烃类基团和亲CO₂ 的酯基,不仅能与原油体系中的极性分子结合,拆散各沥青分子的聚集体,同时在双亲性能作用下,能吸附在原油与CO₂ 的界面上,降低原油与CO₂ 的界面张力,进而降低最小混相压力。     

鄯勒油田最小混相压力实验研究

细管实验测定最小混相压力MMP较准确的方法之一。实验利用细管测定鄯勒西山窑组油藏伴生气与油藏原油的最小混相压力,为油藏注入压力的选择提供依据。实验结果表明,该油藏的最小混相压力是30．89MPa。鄯勒油藏目前地层压力和饱和压力分别为30．89MPa和15．21MPa,因此,结合目前地面、地下实际情况,鄯勒油藏注伴生气驱替可以实现混相。     

深层缝洞型油藏烃气混相驱可行性及影响因素

针对塔河油田深层缝洞型油藏,基于室内相态实验,采用经验公式法、拟三元相图法和细管模拟法计算烃气与原油最小混相压力,并通过数值模拟,研究了油藏前期注入氮气和原油品质对烃气混相驱的影响。研究结果表明：3种方法计算得到的原油最小混相压力远小于地层实际平均压力,研究区深层缝洞型油藏烃气混相驱具有较好的可行性;油藏前期注入氮气对烃气混相驱影响显著,注入氮气波及的储集层区域,烃气与原油的最小混相压力变高,氮气含量与注入烃气含量比大于1.208时,无法形成混相;原油品质对烃气混相驱影响显著,原油中的轻组分含量越高,烃气与原油最小混相压力越低,原油中的重组分含量越高,烃气混相驱最终采收率越低。     

CO2-C2H6吞吐提高致密油藏采收率实验研究

注CO₂已经成为致密油藏提高采收率的重要手段之一，相较于纯CO₂，部分烃类气体对原油的降黏及混相能力更强。为此，通过高温高压PVT实验研究了CO₂及复合气体（CO₂-C₂H₆）-原油的饱和压力及黏度的变化特征，并利用高温高压岩心吞吐实验揭示了不同气体介质、吞吐压力及吞吐轮次下原油动用程度。研究结果表明：复合气体中C₂H₆增强了气液两相混相能力，提高了CO₂降黏及溶解能力，原油流动性显著增加。复合气体中随着C₂H₆摩尔分数的增加，原油饱和压力由14.24 MPa 增至18.02 MPa，提高了26.54%；原油黏度由23.68 mPa·s 降至8.76 mPa·s。不同吞吐压力下复合气体（CO₂-C₂H₆）的采收率提高效果均强于纯CO2的，且吞吐压力在最小混相压力附近采收率提高程度高于其他吞吐压力。复合气体（CO₂-C₂H₆）对孔隙半径为0.000 1～0.001 和0.01～1 μm孔隙中的原油动用程度强于纯CO₂的。     

Ⅹ油藏注气混相驱可行性实验研究

针对Ⅹ底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO_2最小混相压力实验。对比分析了CO_2和N_2两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO_2最小混相压力,为Ⅹ油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,Ⅹ油藏原始地层压力为46.01MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N_2后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO_2后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO_2可实现CO_2的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO_2混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。     

注气压力对气驱驱油效率影响的实验研究

通过多组细管实验,研究塔里木油田某区块原油在模拟地层温度108℃下注气压力对气驱驱油效率的影响,分析了不同注入压力下气驱驱油效率和气体突破的影响。实验结果证实：随着注气压力、注气体积增加,气驱驱油效率增加且增幅较大,表明提高注气压力可以显著提高驱油效率;且CO2与原油间最小混相压力为35．1MPa。注气压力越大,气体与原油混相程度越高,气驱越接近活塞式驱替,气体突破时间越长。     

酯类化合物降低原油与二氧化碳体系最小混相压力实验

针对试验区近井地带达到混相驱、远井地带尚未达到混相驱的问题,通过注入油溶性表面活性剂(柠檬酸异丁酯或柠檬酸异戊酯)来降低原油与二氧化碳体系的最小混相压力,该表面活性剂既能够溶于原油中降低原油黏度,又能够溶解在超临界二氧化碳中降低原油与二氧化碳之间的界面张力,从而降低原油与二氧化碳之间的最小混相压力。采用长细管驱替实验的方法,测定了2种油溶性表面活性剂对试验区原油与二氧化碳体系的最小混相压力的影响。实验表明,注入的油溶性表面活性剂能够明显降低试验区原油与二氧化碳体系的最小混相压力,2种表面活性剂降低的最小混相压力值分别为7.2 MPa和6.6 MPa,并且随着表面活性剂注入段塞的增大,测得的原油与二氧化碳体系的最小混相压力逐渐降低,但是降低幅度越来越小,结合表面活性剂制备价格,得到最经济的表面活性剂注入段塞量为0.003 PV,并建议选择柠檬酸异丁酯作为试验区降低最小混相压力的化学试剂。     

微-纳米受限空间原油-天然气最小混相压力预测方法

微-纳米受限空间原油-天然气的最小混相压力(MMP)对致密/页岩油储层注天然气提高采收率参数优化、方案设计及产能预测至关重要,但至今尚缺少获取该参数的可靠方法。针对这一关键问题,提出一种微-纳米受限空间原油-天然气界面张力(IFT)计算方法,通过原油-天然气相平衡计算得到Parachor模型参数从而计算出IFT,并基于界面张力消失法(VIT)预测MMP。该方法改进了气液平衡计算及Peng-Robinson状态方程,考虑了毛细管压力并修正了流体的临界压力和临界温度,简化了传统计算方法,并将气/液相压力考虑到平衡常数K_i的迭代公式中。通过设计8组不同组分天然气并以长庆油田原油和拟注入天然气为实例,分别计算了孔隙半径r_p为5 000 nm、1 000 nm、500 nm、100 nm、10 nm时的IFT和MMP。计算结果表明,压力越高,IFT越小;在r_p为100~5 000 nm时,原油-天然气体系的IFT和MMP基本不受r_p的影响;当r_p≤100 nm时,IFT和MMP显著降低,MMP最大降幅达38.76%,说明致密/页岩油储层注天然气提高采收率相比常规储层注天然气更容易混相。原油-天然气体系的MMP与C₂—C₄含量呈现负相关性,且r_p越小,MMP递减速度越快,最大降幅达57.33%(r_p=10 nm,C₂—C₄摩尔分数增至40%)。将计算结果与文献报道数据进行对比,进一步验证了模型的可靠性。     

利用PR状态方程确定CO2驱最小混相压力

CO2与原油接触时会发生传质现象直到两相组成相似,此时界面张力消失,即达到混相。最小混相压力(MMP)是CO2混相驱的重要参数之一,目前主要采用细管实验法来确定其大小,但该方法费时费力,而经验公式法又存在较大的局限性。利用PR状态方程确定了气、液达到平衡时的各组分组成,并结合混相函数计算出了此时的MMP值。实例表明:与经验公式法相比,由PR状态方程计算出的MMP值最接近细管实验值;混相函数的迭代精度对计算出的MMP值影响较大。     

A new correlation for predicting the minimum miscibility pressure regarding the enhanced oil recovery processes in the petroleum industry

Miscible gas injection is a promising technique to enhance the oil recovery from petroleum reservoirs. Natural gas is usually injected because of consistency between the gas and reservoir fluid composition and accessibility of the injected fluid. In this work a new correlation is presented for accurate prediction of the required minimum miscibility pressure (MMP) for multicontact miscible displacement of reservoir petroleum by hydrocarbon gas injection. Accurate estimation of the MMP is required for optimal design of recovery systems and optimization of the production economics. It is shown that the presented correlation is very accurate and reliable for predicting the MMP over wide ranges of oil and gas compositions. Comparison of the suggested correlation with the most important existing correlations shows that the presented correlation outperforms the other alternatives both in accuracy and generality.     

N2对非纯CO2驱油效果的影响

N2是驱油用CO2中常见的杂质气体,N2的存在会影响最小混相压力（MMP）和CO2驱的效果.采用延长油田原油和岩心进行了细管实验和岩心驱替实验,注入4种摩尔分数分别为0,5％,10％,15％的N2与CO2混合气体,根据细管实验确定MMP;采用高于纯CO2的MMP 20％的压力和等于MMP 50％的压力进行岩心驱替实验.细管实验结果表明,N2的存在会显著增大MMP,CO2中含摩尔分数5％的N2会使MMP增大29.34％,10％会使MMP增大64.07％;岩心驱替实验表明,N2的混入对CO2驱产生了不利影响.对于CO2混相驱,N2的摩尔分数越高,采收率的提高值越低,N2的摩尔分数对非混相CO2驱的影响较小.     

Calculation of minimum miscibility pressure

A method is described and tested for calculation of minimum miscibility pressure (MMP) that makes use of an analytical theory for one-dimensional, dispersion-free flow of multicomponent mixtures. The theory shows that in a displacement of an oil by a gas with n_c components, the behavior of the displacement is controlled by a sequence of n_c−1 key tie lines. Besides, the tie lines that extend through the initial oil and injection gas compositions, there are n_c−3 tie lines, known as crossover tie lines, that can be found from a set of conditions that require the extensions of the appropriate tie lines to intersect each other. The MMP is calculated as the pressure at which one of the key tie lines becomes a tie line of zero length that is tangent to the critical locus. The numerical approach for solving the tie line intersection equations is described; slim tube test and compositional simulation data reported in the literature are used to show that the proposed approach can be used to calculate MMP accurately for displacements with an arbitrary number of components present.     

低渗油藏CO_2驱油混相条件的探讨

CO2与地层油能否达到混相状态对CO2驱油技术的应用效果有重要影响,界面张力法和细管实验法测量的最小混相压力(MMP)存在较大差异。岩心孔隙结构对原油相对体积及CO2密度的影响实验均说明,多孔介质的孔隙特征对流体物性参数产生较大影响,用细管实验MMP值作为油藏条件下CO2-原油体系MMP值的做法也需要理论完善。对影响CO2驱油混相条件的主要因素进行分析,认为岩石孔隙特征、地层压力以及注入流量对多孔介质中CO2-原油体系MMP有明显影响。渗透率下降,测量的MMP值也不同程度地降低;相对而言,平均地层压力较低的油藏,测量的MMP值也较低;对注入流量的研究认为优化流量可获得较低的MMP值。综合分析以上3个因素,初步建立计算多孔介质中CO2-原油体系MMP的方程。该研究将压力分布曲线进一步细化,补充了对不同压力间流体状态的描述。图7表1参11     

超低渗透油藏CO2驱最小混相压力实验

利用常规方法测量超低渗透油藏CO₂-原油最小混相压力时,存在测量周期长、工作量大等问题,且不能直接观察到CO₂与原油的混相状态。为了确定杏河超低渗透油藏CO₂-原油的最小混相压力,采用界面张力法对杏河油藏CO₂和原油进行室内实验。结果表明：随着平衡压力的升高,原油中溶解CO₂的量增多, CO₂-原油之间界面张力的变化可分为2个阶段,且均呈逐渐减小的线性关系;当平衡压力从4 MPa增大到28 MPa时, CO₂-原油之间的界面张力由17.72 mN/m降到1.56 mN/m。界面张力法测得杏河油藏最小混相压力值为22.5 MPa,略大于细管实验测得的最小混相压力值22.3 MPa,由于二者数值相差仅0.9%,表明界面张力法测量超低渗透油藏最小混相压力具有较好的准确性。通过上述研究,确定了杏河油藏最小混相压力,为杏河油藏注CO₂增产开发方案的制定提供了理论支持,但是由于最小混相压力高于油藏目前压力（17.5 MPa）,在目前油藏条件下CO₂与原油不能实现混相。     

经验关联式预测烃气驱MMP方法评价

最小混相压力的预测是注气可行性评价中的重要工作之一。一般地说,确定原油与烃气最小混相压力主要采用实验方法。当实验存在困难时,可采用经验法。不同的经验方法其预测精度可能存在较大差别。目前文献中对这些注烃气混相驱MMP预测的精度评价较少。在比较了多种方法后,选择了几种主要的经验关联式方法及其适用范围,选取了部分国内油田的MMP实例数据,对比了各经验关联式MMP预测精度。结果表明在注烃气混相驱MMP预测方面,Firoozabadi-Aziz关联式较为实用,精度最高。     

烃组分对CO2驱最小混相压力的影响

针对CO_2-EOR原油组分对混相能力影响的问题,应用界面张力消失法设计了不同碳数烃组分、不同族烃组分、不同含量烃组分混合模拟油与CO_2的最小混相压力实验,分析不同族烃组分与CO_2最小混相压力的变化规律,探寻原油中影响CO_2驱最小混相压力的关键组分。研究表明:原油中不同组分与CO_2的最小混相压力不同,相同碳数烃组分最小混相压力依次为:烷烃、环烷烃、芳香烃;同族烃的碳数越小,最小混相压力越小;相同碳数烃类的混合组分模拟油的最小混相压力小于单一烃组分的最小混相压力;原油中低碳数烷烃含量增加,最小混相压力降低,高碳数芳香烃含量增加,最小混相压力升高。该研究结果为多种类型油藏实施CO_2驱提高采收率提供了数据材料及理论支撑。