用界面张力法测定CO2与原油的最小混相压力

采用悬滴法,测定了在模拟地层温度为356.5K、压力为8.54~23.43MPa时的CO₂与原油间的界面张力.实验发现,CO₂与原油间的界面张力随压力的增加近似呈线性下降趋势.对该数据进行了线性回归,并用外推法计算出当界面张力为零时的最小混相压力为24.17MPa,与实验观测达到一次接触混相状态时的压力(23.43MPa)相比,相对误差为3.16%.采用界面张力确定CO₂与原油间的最小混相压力,既可通过直接观测接触混相状态确定,也可利用所测界面张力数据进行估算,操作简单易行,且耗时少.     

纳米颗粒对原油-CO2体系界面张力的影响

注CO₂开发含沥青质油藏会导致沥青质沉淀,造成储层堵塞,而注入纳米颗粒能够有效抑制沥青质沉淀。在明确原油注CO₂产生沥青质沉淀特征的基础上,选取不同地区4种沥青质质量分数的原油,分别测定了无机纳米颗粒SiO₂、金属氧化物纳米颗粒Co₃O₄和Fe₃O₄作用下的CO₂与原油的界面张力,并评价了原油性质对纳米颗粒性能的影响。结果表明：原油中沥青质沉淀量随压力的增加而增大,CO₂与原油间界面张力随压力的增加呈现出先快速下降后逐渐变缓的趋势,对应的一次接触最小混相压力也随沥青质沉淀量的增加而增大;纳米颗粒具有较高的表面活性和比表面积,能够吸附沥青质颗粒,抑制沥青质聚集,有效降低油气体系界面张力,其中纳米颗粒性能高低依次为无机纳米颗粒SiO₂、金属氧化物纳米颗粒Co₃O₄和Fe₃O₄;纳米颗粒性...     

高压悬滴法测定 CO 2 -原油最小混相压力

CO ₂ - 原油体系的最小混相压力是 CO ₂ 驱油技术研究中的一个重要参数。 采用高压悬滴法测定了延长油田特低渗油藏原油在 44 ℃ 油藏温度下 CO ₂ - 原油体系界面张力随压力的变化。 实验结果表明： CO ₂ -原油两相间的界面张力随体系压力的升高而呈近线性下降趋势。 根据外推法得出两相体系界面张力为0 时的最小混相压力为 23.56 MPa 。 利用该方法既可以较精确地得到 CO ₂ - 原油体系最小混相压力数据,又可以直接地观察到 CO ₂ - 原油混相互溶时的状态。 实验操作时间较短,且简单易行,对同类实验的测定方法具有一定的参考价值。     

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。     

CO2在地层水中溶解对驱油过程的影响

利用CO₂-烃-地层水相平衡热力学模型模拟计算了CO₂在地层水中的溶解规律。建立了考虑CO₂在地层水中溶解的一维长岩心数值模拟模型,模拟计算了注CO₂驱替过程中原油采出程度、气油比、油气水饱和度剖面、CO₂在地层油和地层水中摩尔分数剖面的变化规律。研究表明：CO₂在地层水中的溶解量随着压力的升高而增加,随着温度的升高而降低;当温度达到100℃以上或压力达到20 MPa以上时,压力和温度对CO₂在水中溶解量影响变小。注气初期,考虑CO₂溶解时采出程度比不考虑溶解时低,注气突破时间更迟,油墙向生产井端推进速度更慢。含水饱和度越高,影响程度越大。当含水饱和度为0.67、注入1.0倍烃孔隙体积CO₂时,考虑CO₂溶解采出程度比不考虑CO₂溶解低约6%。CO₂在地层水中溶解可导致CO₂的损失,使得CO₂驱油见效时间滞后。     

可视装置中CO2与正戊烷或原油接触特征和表征方法

CO₂混相驱油过程复杂，其中包括传质、对流和相变等问题，有些机理尚不明确，需要进行深入研究。采用联合研制的CO₂混相可视驱油实验装置，恒定不同的实验压力，研究CO₂在不同相态下与正戊烷、原油的垂直静态变化特征。CO₂和正戊烷、原油在不同压力下表现为不同的接触形态，正戊烷、原油相对高度-时间曲线为幂函数关系，低压时曲线也可为近似线性变化。提出了“溶解膨胀速率”，不同压力条件下CO₂-正戊烷、原油溶解膨胀速率随着时间变化呈减小趋势，变化曲线均为负对数关系；影响正戊烷、原油相对高度和CO₂-正戊烷、原油溶解膨胀速率的因素主要是压力和流体。      

利用就地CO2技术提高原油采收率

针对CO₂的气源、腐蚀等问题,提出了就地CO₂提高原油采收率技术。利用可视微观模型,对就地CO₂技术的作用机理进行了研究。在油藏条件下,通过实验对CO₂在地层中的产生及气量进行了确定,并研究了对其反应速度进行控制的方法。同时,对就地CO₂技术的性能(原油膨胀能力、原油降粘能力、结垢、地层伤害)及驱油效率进行了评价。实验结果表明,在油藏条件下,利用就地CO₂技术能够生成充足的气体,能膨胀原油体积及降低原油粘度,取得良好的驱油效果。当温度为70℃、压力为6MPa、原油粘度为12 904.1mPa·s时,就地CO₂技术可以使原油体积膨胀32.5%,使原油粘度降低52.69%,能够提高原油采收率6.4%-17.06%。同时,就地CO₂技术对地层不会造成伤害。该技术已经在现场实施并取得较好效益。     

稠油油藏蒸汽吞吐后转注CO2吞吐开采研究

利用物理模拟技术,对蒸汽吞吐后期的稠油油藏转注CO₂吞吐技术以改善其开采效果的机理进行了研究,结果表明,蒸汽吞吐后期油藏转注CO₂吞吐开采:1增加了弹性驱能量;2CO₂溶解于稠油中,使原油粘度降低;3乳化液破乳:高轮次吞吐使原油物性变差,粘度大幅度增高;而CO₂溶解于稠油和水中降低了油水界面张力,使原油粘度大幅度下降;4油水相对渗透率曲线特征得到改善,残余油饱和度降低.实验研究及现场试验结果表明,稠油油藏蒸汽吞吐后期转注CO₂吞吐开采在技术上和经济上都是可行的.该技术改善了稠油油藏蒸汽吞吐后期的开发效果.     

N2泡沫/CO2复合吞吐提高采收率三维物理模拟试验研究

经CO₂多轮吞吐后,华北某稠油油藏增油效果逐年变差,为进一步改善开发效果,采用N₂泡沫/CO₂复合吞吐提高原油采收率。为明确N₂泡沫/CO₂复合吞吐提高原油采收率机理,通过泡沫体系动、静态性能评价试验,评价了N₂泡沫体系的封堵性能;采用自主研制的三维非均质物理模型开展了N₂泡沫/CO₂复合吞吐室内物理模拟试验,分析了N₂泡沫与CO₂复合提高采收率的效果及其相关机理。试验结果表明,质量分数0.3%的α-烯烃磺酸钠（AOS）和质量分数0.3%的聚丙烯酰胺（HPAM）可形成稳定的泡沫体系,其封堵率达到99.57%,可实现对高渗层的有效封堵。三维试验结果表明,N₂泡沫/CO₂复合吞吐可使采收率提高22.74百分点,吞吐过程中含水率最低可降至2.07%,有效作用期是纯CO₂吞吐的2.5～3.0倍。N₂泡沫/CO₂复合吞吐可有效扩大CO₂和后续水的波及体积,为其后续现场应用提供理论支撑。      

降压脱气对溶CO2原油乳液中水滴稳定性的影响

通过对CO₂在油/水/乳液中的溶解度、溶CO₂原油的流动性、溶CO₂后油-水间的界面特性、溶CO₂原油乳液的稳定性、油-水界面压力变化的测试与计算,分析溶CO₂原油乳液在降压脱气过程中水滴稳定性的变化规律。结果表明：溶CO2原油乳液中,沥青质等界面活性物质能够迅速地迁移并吸附于油-水界面,并微弱提高油相对CO₂的溶解能力,并使得油-水界面张力快速降低,界面弹性模量增大,降低界面扩张损耗角;溶入CO₂能够降低油相黏度,提高水滴沉降速率,使得原油乳液的分油率增大;降压脱气时,水相中CO₂气泡的析出、长大,迫使水滴膨胀,降低界面上活性物质的浓度,减小了油-水界面压力,使得水滴的聚结稳定性变差,增大了原油乳液的分水率。     

Modeling crude oil gasification

Abstract

The characteristics of CO₂-gasification of crude oil under steady-state condition were studied using a simulator. The model was developed using the minimization Gibbs free energy minimization. The effects of reactor temperature and CO₂/crude oil ratio on gas composition and lower heating value (LHV) of the produced syngas were investigated. As a result, the maximum LHV was obtained at a CO₂/crude oil ratio of 0.1 and gasification temperature of 800?°C.     

模拟延长油田CO_2驱油过程原油结蜡特性研究

通过对某CO2驱油区块的不同CO2分压条件下原油结蜡倾向和原油结蜡特性评价,计算出原油的结蜡速率、结蜡率及蜡含量,分析了原油的析蜡曲线特性。结果表明,CO2分压增大时原油的结蜡速率和结蜡率提高,蜡含量降低,蜡析出更明显;经CO2处理作用后原油析蜡点向低温方向移动,其蜡含量也相应地比未处理油样的蜡含量降低。     

Changes in the properties of conventional crude oil before and after CO2 flooding

Abstract

In order to enhance oil recovery of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding, the changes in the properties of the crude oil before and after CO₂ flooding are systematically investigated by on-site sampling and experimental testing. The results show that, after CO₂ flooding, the light hydrocarbons of the produced crude oil is increased and the heavy hydrocarbons of the produced crude oil is decreased due to the deposition of resins and asphaltenes in the pores of the formation. In addition, the produced fluid (a mixture of oil and water) has a high water separation rate, the oil- water interface has a high tension value, and the crude oil has a high acid value and a low viscosity. The conclusions can provide a certain guidance for high-efficiency development of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding.     

CO2 miscible flooding in low permeability sandstone reservoirs and its influence on crude oil properties

Miscible CO₂ injection process has become widely used technique for the enhanced oil recovery in low permeability reservoirs. Core flooding experiments and field test of CO₂ miscible flooding in low permeability sandstone reservoirs and its influence on crude oil properties was studied. The results showed that CO₂ miscible flooding in low permeability sandstone reservoirs can enhance oil recovery both in laboratory study and field test. The permeability of sandstone reservoirs decreased during CO₂ miscible flooding due to the precipitation of asphaltene of crude oil. The precipitation of asphaltene lead to a reduction of asphaltene content and the apparent viscosity of crude oil. A further study on inhibitors and removers for asphaltene deposits from crude oil should be investigated to prevent and remove asphaltene deposits in low permeability sandstone reservoirs.     

The extraction effect of CO2 injection on the flow properties of crude oil

During CO₂ flooding, extraction of lighter hydrocarbons from crude oil makes the remaining oil hard to be recovered. In this work, we design a new experimental method to characterize the effect of CO₂ extraction on crude oil. The experimental results show that, the volume of extracted hydrocarbons increases as system pressure increases. The hydrocarbons with wider carbon number can be extracted from crude oil at high pressures. Moreover, the wax precipitation and viscosity of the remaining oil increase with increasing pressure. This study is expected to provide the basic understanding of the mechanisms of CO₂ flooding for enhanced oil recovery.     

杂质气体对二氧化碳驱最小混相压力和原油物性的影响

注入二氧化碳中混有的杂质气体会不同程度地影响二氧化碳驱最小混相压力和原油物性。研究杂质气体含量对二氧化碳驱的影响对制定合理有效的开发方案具有重要意义。利用数值模拟方法,在原油PVT数据拟合的基础上,研究了甲烷与氮气这2种杂质气体的含量对二氧化碳驱最小混相压力的影响,分析了杂质气体对二氧化碳驱原油物性的影响。结果表明,甲烷与氮气会不同程度地增大二氧化碳驱最小混相压力,且氮气对最小混相压力的影响更显著。当注入气的摩尔分数为60%时,纯二氧化碳气体可使原油粘度降低71.9%,体积膨胀系数达1.42;含30%摩尔分数的甲烷注入气使原油粘度降低69.72%,体积膨胀系数为1.41;而含30%摩尔分数氮气的注入气使原油粘度降低65.92%,体积膨胀系数为1.36。对于目标区块,注入二氧化碳中甲烷的临界摩尔分数为5.6%,氮气的临界摩尔分数为2%。     

原油对CO2腐蚀影响的模拟研究

原油在某种程度上能降低输送管线中CO2 等酸气引起的腐蚀,但目前针对原油对CO2 腐蚀影响的研究主要是定性的。采用自行设计的试验装置,选取渤海开发油田8 个有代表性的原油样品(中质油—重质油),通过大量室内模拟加速试验,研究了原油、水及CO2 多相体系中原油加入量、温度、流速、原油物性和CO2 分压等因素对全面腐蚀速率的影响规律。研究结果为进一步建立原油对CO2 腐蚀影响的预测模型和开展原油对CO2 腐蚀影响的定量研究奠定了基础。     

CO2启动盲端孔隙残余油的微观特征

低渗透油藏中存在大量的盲端孔隙,其中赋存的原油通常难以被水驱启动,成为水驱残余油的一种表现形式。建立玻璃刻蚀微观盲端孔隙模型,饱和油后开展室内实验模拟水驱、CO2非混相驱和CO2混相驱等开发过程,利用微观可视系统观测盲端孔隙中残余油在各种驱替方式下的启动特征。实验结果显示,水驱仅可以进入盲端孔隙较浅的区域,难以启动残余油;CO2非混相驱可深入盲端孔隙,部分残余油被启动,并沿内壁流出,进入主通道;CO2混相驱则可以驱替盲端孔隙深部的残余油,且随着CO2注入孔隙体积倍数的增大,基本可以将盲端孔隙中的原油驱替干净。分析认为,水驱仅依靠压力变化及流体弹性启动极少量的盲端孔隙残余油,而超临界CO2则可以不停地与残余油发生组分交换,通过流体间的传质作用进入盲端孔隙,从而启动大量残余油。因此,超临界CO2不仅对常规驱替介质波及的可流动孔隙具有较高的驱油效率,还可以启动盲端孔隙中的残余油,降低残余油饱和度,提高采收率。     

高含CO_2原油井筒流动压力和温度分布综合计算

CO2驱正越来越受到重视,然而对高含CO2原油混合体系的井筒流动问题,目前尚未见到相关研究文献。由于井筒中CO2从原油中大量脱出,将会对井筒温度压力分布产生较大影响,严重时甚至会发生井喷,因此,对此类问题的研究具有重要的现实意义。从传热学、两相流及多元气液平衡理论出发,将CO2/原油混合流体相态特征以及井筒温度、压力相互影响加以考虑,建立了高含CO2原油井筒流动压力、温度分布综合计算模型,对不同CO2摩尔分数的原油混合体系井筒流动温度、压力进行了计算,结果表明,随着混合体系中CO2含量的增加,井口流体温度呈下降趋势,而井口压力将会增加,在一定条件下油井甚至能够达到自喷。对实例井进行了计算,模型计算结果与实测结果吻合较好,为CO2驱采油井工程设计提供理论方法。