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。     

N_2对CO_2最小混相压力的影响

向复杂断块油藏注入CO_2,既可通过混相驱提高原油采收率,又可节约成本,封存大量温室气体,减缓温室效应。由于断层封闭性及CO_2混相均受压力影响,又因注入CO_2中常混有N_2,因此,文中深入研究N_2对CO_2-原油最小混相压力的影响。通过Win Prop模块模拟计算了原油分子摩尔质量为170~360 g/mol,油藏温度为310~360 K,N_2摩尔分数至10%,约2 000种情况下的混相压力,得到N_2影响的CO_2混相压力与纯CO_2混相压力比值(Fimp)表达式。结果显示,Fimp与注入气体中N_2的摩尔分数成正比,不同组成的原油对Fimp没有影响,得到了N_2存在情况下CO_2-原油最小混相压力的表达式。与CO_2混相实验结果及已发表公式计算结果对比发现,该表达式能准确计算N_2存在情况下CO_2-原油混相压力,为CO_2混相驱提高原油采收率及筛选断块油气藏实施混相驱提供理论依据。     

脂肪醇聚氧丙烯醚对CO_2驱最小混相压力的影响

研究开发适于在超临界CO_2中形成稳定胶束的非离子表面活性剂,是降低CO_2驱最小混相压力的技术关键。采用下悬滴法,研究超临界CO_2与模拟油之间的界面张力,利用直线外推法计算CO_2驱最小混相压力。考察了脂肪醇聚氧丙烯醚以及醇类助剂对CO_2/Oil最小混相压力的影响规律,并确定其最佳用量。结果表明:月桂醇聚氧丙烯醚可大幅度降低超临界CO_2/Oil最小混相压力,随着用量的增加,超临界CO_2/Oil最小混相压力先减小后略微增大,且存在最优值;助剂乙醇可以进一步降低超临界CO_2/Oil最小混相压力,随着添加量的增加,超临界CO_2/Oil之间的最小混相压力先减小后略微增大;随着醇类助剂碳链长度的增加,超临界CO_2/Oil混相压力先减小后增大,乙醇降低CO_2驱混相压力的效果最明显。     

非离子表面活性剂分子结构对CO2驱混相压力的影响

为揭示非离子表面活性剂对油/CO_2界面张力和最小混相压力(MMP)的影响,利用高温高压界面流变仪,采用下悬滴法,研究了温度和非离子表面活性剂分子结构对超临界CO_2/油界面张力和MMP的影响规律。结果表明,随着温度的升高,超临界CO_2/油界面张力和MMP逐渐增大,月桂醇聚氧丙烯醚(C12PO6)降低CO_2驱混相压力的幅度先增大后减小,60℃时的降幅最大(25.6%)。直链脂肪醇碳数由12增至18时,超临界CO_2/油MMP逐渐增加,C12PO6降低CO_2驱混相压力的效果最好。聚氧丙烯醚基团(亲CO_2端)降低界面张力和CO_2驱混相压力的效果好于聚氧乙烯醚基团。随聚氧丙烯醚聚合度增加,超临界CO_2/油MMP先降低后增加,聚合度为6时的MMP最小(13.22 MPa)。降低CO_2驱混相压力效果最好的表面活性剂分子结构为碳十二醇聚氧丙烯醚-6(C12PO6)。     

不同驱油方式CO_2微观分布特征及埋存量研究

利用高温高压微观可视化实验研究不同驱油方式下CO_2的分布特征及埋存机制,并通过图像分析计算CO_2的埋存潜力。实验结果表明:CO_2非混相驱时,自由态CO_2主要分布于模型顶部,埋存机制主要为构造埋存;CO_2混相驱时,模型中上部主要聚集自由态CO_2,而中下部为油气混相带,埋存机制主要为构造埋存及原油中的溶解埋存;非混相水驱交替时的自由态CO_2波及区从主流线向两侧扩散,越靠近采出端扩散程度越低,并且CO_2溶解于波及区内的注入水,埋存机制主要为构造埋存及水中的溶解埋存;混相水气交替和水驱后CO_2混相驱时CO_2的分布状况基本一致,混相态和自由态CO_2基本都离散分布于模型中,同时注入水中溶有CO_2,埋存机制主要为构造埋存及油水中的溶解埋存。埋存量计算结果表明,混相条件下埋存量远高于非混相条件,构造埋存是最主要的埋存机制,同时水驱后CO_2混相驱的埋存量较高,说明水驱后的油藏也是CO_2埋存的理想场所。     

基于GPR-DE模型的CO2-原油体系最小混相压力研究

在对中外35个CO_2驱油藏注入气体组分、油藏温度、原油组分、注入气体临界温度和最小混相压力进行数据统计和处理的基础上,结合高斯过程回归(GPR)与差分进化算法(DE),建立了预测CO_2-原油体系最小混相压力的新模型——GPR-DE模型。利用统计误差和图形误差评价GPR-DE模型的精确度,利用实验数据和敏感性分析对模型结果进行了验证,并与现有模型的预测结果进行对比。结果表明,GPR-DE模型与其他模型相比,精确度更高、应用范围更广,平均绝对相对误差仅为2.060%,标准差仅为0.053 2。GPR-DE模型不仅可以预测CO_2-原油体系最小混相压力,还可以预测其他气体与原油体系最小混相压力。     

高含水条件下CO_2混相驱替实验

油藏水驱后进行CO_2驱已在油田现场取得了成功,但由于油藏的高含水饱和度,导致了CO_2与原油间的接触方式发生改变,混相过程也受到一定制约。为研究高含水条件对CO_2混相驱的影响,制作了盲端微观可视化模型,进行了水驱前后CO_2混相过程微观实验。结合不同含水饱和度条件下的CO_2驱替实验,明确了CO_2混相驱替特征以及含水饱和度对CO_2驱油效率的影响。结果表明,高含水饱和度会对CO_2与原油的接触过程产生一定的屏蔽作用,注入的CO_2不能直接接触到剩余油,从而导致CO_2与原油的混相过程被大大延缓,进而导致高含水条件下CO_2驱见效时间被推迟。     

二氧化碳最小混相压力影响因素的实验研究

利用长细管模型的油气混相驱替试验考察了油藏油性质、油藏温度和注入气的组成对 CO_2 最小混相压力的影响。结果表明:油藏油中可供注入气萃取的轻至中等烃组份的含量是决定动力学混相难易的直接原因;注气压力是形成油气混相驱替的必要条件;温度升高,所要求的最小混相压力增加;降低 CO_2气中的甲烷含量,可降低最小混相压力。基于上述因素的分析,本文提出预测最小混相压力的经验关系式,与国外目前已提出的预测最小混相压力方法的对比表明,本文得出的经验式具有一定的适用性。     

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。     

低渗油藏非纯CO_2最佳近混相驱控制条件探讨

渤海油田发现了富含CO_2的低渗油藏Q油藏,但受条件限制难以实现CO_2混相驱。通过室内细管实验和Eclipse软件组分模型数值模拟研究了CO_2驱油效率和注入压力关系,提出最佳近混相驱概念,即在低于最小混相压力(MMP)附近存在一个过渡带,该过渡带内驱油效率并未随注入压力的下降而明显降低(细管实验得出该过渡带驱油效率达80%~90%)。综合考虑驱油效率和界面张力(IFT)随注入压力变化情况,得到了渤海油田低渗Q油藏实施非纯CO_2驱的最佳近混相区间为0.80~0.86 MMP,对应的CO_2纯度下限为64%,该油藏实施非纯CO_2最佳近混相驱具有较大的潜力空间。本文研究结果为低渗油田实施近混相驱可行性和优化设计提供了技术依据。     

裂缝-基质模型CO2混相注入提高原油采收率

对传统驱油实验装置进行改进,建立裂缝-基质模型以模拟裂缝性油藏。应用该模型开展CO_2混相连续注入和吞吐实验,研究CO_2混相注入提高裂缝性油藏采收率特征,并测试产出原油组分,据此分析不同连续注气时间下基质原油产出机理。结果表明,CO_2混相连续注入很难显著提高裂缝-基质模型原油采收率,基质长度为10.0 cm时采收率仅为18.2%,长度为20.0 cm时采收率降至14.1%。原油组分测试结果表明:CO_2注入初期(0~8 h),产出原油组分基本不变,溶解膨胀为主要产油机理,是主要出油阶段;注气后期(8~40 h),产出原油组分明显变化,萃取为主要产油机理,但产油量较少。CO_2吞吐可在连续注气基础上大幅提高采收率72.8%~73.9%;但吞吐效果受生产压差影响,当生产压差为5 MPa时,累积采收率仅为7.9%~12.4%;当生产压差增至20 MPa时,累积采收率最高可达73.9%。     

高含水油藏注气驱提高采收率技术研究

针对高含水中后期油藏以及注水困难的水敏油藏难以实现高效开发与持续稳产的问题,通过PVT釜高压物性实验与长细管驱替实验进行了注富气与CO_2驱提高采收率室内评价研究。实验对原油进行了PVT高压物性分析,研究了注入不同摩尔分数比例的CO_2和富气时,原油饱和压力、降黏效果和膨胀能力的变化规律,并对比分析采用连续注气与交替注气下,高含水油藏的驱油效果。长细管实验对比分析了注CO_2和富气在原油中的最小混相压力及混相驱替效率,CO_2在原油中的最小混相压力为14.27 MPa,富气在原油中的混相压力为34.74 MPa。对原油物性与驱油效率的分析表明,注富气可以较好地提高轻质油藏原油的采收率。与水驱相比,采用连续注气与交替注入,富气驱均可以提高采收率28%以上,且交替注入的效果更好。     

低渗透油藏 CO2混相条件及近混相驱区域确定

为了探究CO_2在低渗透油藏中与原油的混相条件及在近混相条件下的驱油效果,采用室内物理模拟方法,通过均质、非均质长方体岩心实验,在评价影响CO_2驱油效果的渗透率、岩心长度、渗透率级差和压力因素的基础上,借助采收率与各影响因素参数指标,分析非混相、近混相和混相不同阶段的曲线特征,建立了近混相驱区域的确定方法。采用该岩心实验方法,在模拟油藏条件下,CO_2与原油的最小混相压力为18.5 MPa左右,比传统细管实验确定的17.8 MPa高出0.7 MPa,同时根据驱油曲线特征,划分了CO_2非混相、近混相和混相区域,并根据驱油效率确定出近混相驱的压力区域为16.5数18.5 MPa。建立的最小混相压力岩心测定方法和近混相驱区域划定的方法,为进一步深化CO_2近混相驱油机理的认识及YC油田CO_2矿场驱油方案的设计提供了参考。     

CO_2混相与非混相共同驱极限井距计算方法

基于非达西渗流理论,考虑原油黏度、油相及CO_2相启动压力梯度的变化,建立了CO_2混相与非混相共同驱渗流数学模型,用传质-扩散-吸附方程求解混相波及区内CO_2浓度的分布,用特征线法求解非混相波及区内饱和度方程,推导出特低渗透油藏CO_2混相与非混相共同驱极限井距计算方法。以F142和G89两个区块为例,进行极限井距计算,结果表明:(1)极限井距随注气压力的增大而增大,随注气速度的增大而减小;(2)纯CO_2渗流区长度对极限井距的贡献最大,CO_2-原油有效传质区域及非混相波及区长度对极限井距的贡献居中,纯油区的贡献最小,注气速度越大,纯CO_2渗流区与CO_2-原油有效传质区域及非混相波及区长度差距越小,随着注气速度减小,差距越来越大,此规律表现得更加显著;(3)混相波及区与非混相波及区的压力下降梯度有着显著的差异,混相波及区中CO_2-原油有效传质区域的压力下降梯度比非混相波及区大。     

CO_2细管驱油实验混相动态特征表征方法

CO_2在多孔介质驱油过程中,当CO_2—原油体系具备一定条件时,就会发生油气混相的动态相平衡。通过室内细管物理模拟实验,研究CO_2—原油体系的混相动态特征。实验表明:当CO_2体积分数大于85%时,CO_2—原油体系可以达到混相状态;产出气中甲烷和氮气的相对体积分数超过70%,CO_2混相驱为蒸发气驱;CO_2混相驱效率为CO_2驱替效率和CO_2混相效率之和,其中CO_2混相效率还可细分为CO_2抽提效率和传质/扩散效率。量化CO_2与原油过渡区间的混相特征,提出"混相长度L_(细管)"和"相对混相长度Lr_(细管)"2个参数,L细管、Lr_(细管)和实验压力主要分布在2个区间:(1)横向上,L_(细管)为0.20~0.45 m,Lr_(细管)为0.10~0.3 m,压力为20~40MPa;(2)纵向上,L_(细管)为0.20~0.80 m,Lr_(细管)为0.10~0.50 m,压力为24~32 MPa;(3)重合范围,L_(细管)为0.20~0.45 m,Lr_(细管)为0.10~0.30 m,压力为24~32 MPa。该CO_2驱油实验结果对其他CO_2驱混相动态特征表征具有一定的指导作用。     

CO_2混相驱驱油方式对榆树林油田采收率影响研究

CO_2混相驱中为减少气体发生指进,现场常用水气交替注入方式。为了研究CO_2混相驱不同水气驱方式对大庆榆树林油田提高采收率效果的影响,在长岩心上进行了采油工艺实验,研究了气体段塞总量和交替注入气体小段塞大小、含油饱和度大小和水气比对采收率的影响,结果证明了同条件下这些都是CO_2混相驱很重要的因素,注入气体0.3到0.4PV最佳,混相条件下最佳的水气交替驱工艺是至少要有先注入或者间断注入至少一个CO_2的0.1 PV以上的段塞,同条件下提高采收率最大。     

延长油田致密砂岩油藏CO2驱油机理研究

CO_2驱是提高低渗透油田产量、缓解温室效应的有效途径。针对鄂尔多斯盆地油藏压力系数低、原油轻质组分含量高的特点,通过PVT和最小混相压力等测试分析方法,揭示了低压、低孔、低渗油藏CO_2驱提高采收率主要机理。开展了CO_2注入储层与无机、有机物作用后的沉淀研究,表明CO_2在无机盐溶液中不会形成沉淀堵塞孔隙,CO_2与有机质作用后沉积点高于油藏压力,且注入压力越高,CO_2在地层原油中的溶解能力越强,目标区块CO_2注入后不易形成沥青质沉淀。物模驱替实验结果表明,均质岩心的采出程度明显高于非均质岩心,且随着岩心非均质性的增加,水驱采出程度、气驱采出程度及最终采出程度均明显下降。     

压力对二氧化碳驱油效果影响的实验研究

为研究CO_2注入压力对驱油效果的影响规律,在模拟大庆扶杨油层及恒定注采压差条件下,利用细管法进行CO_2驱油实验。研究结果表明:扶杨油层原油与CO_2的最小混相压力为22.5 MPa,注气压力越高,CO_2突破时注气量及采收率、累计采收率、生产气油比及注入能力越大;达到混相驱后,注气压力对CO_2驱油效果影响非常小,但生产气油比明显高于非混相驱。因此,CO_2非混相驱油时,为取得好的驱油效果,应尽可能提高注入压力;混相驱油时,提高注气压力对增加采收率效果不大。CO_2突破后不宜继续进行CO_2驱,应改用其他的开采方式。该项研究在相同注采压差条件下注入压力对驱油效果影响方面取得了突破。     

致密砂岩油藏CO_2驱固相沉积规律及其储层伤害特征

沥青质及金属无机沉淀对致密储层的伤害是注CO_2驱替中不可避免的问题。为探究沥青质及无机沉淀对储层的伤害机理,以鄂尔多斯盆地延长组长7储层为例,在明确(非)混相压力下原油中CO_2含量与沥青质沉淀量关系的基础上,通过开展CO_2驱替长岩心实验,研究了CO_2非混相和混相驱过程中沥青质和无机沉淀对储层的伤害特征,评价了有机和无机沉淀对储层渗透率和孔隙度的伤害程度。结果表明:当原油中CO_2含量达到临界值时,沥青质开始沉淀,沉淀量随CO_2含量的增加先快速上升后趋于稳定。混相压力下沥青质沉淀对渗透率和孔隙度的伤害程度均大于非混相。沥青质在混相压力下大量沉积部位为长岩心中后部,而在非混相压力下主要在长岩心前中部。当岩心中沥青质沉淀量达到最大时,后续岩心中的沥青质沉淀量将会逐渐降低,对渗透率造成的伤害也会逐渐减小。无机沉淀在非混相压力下对前中部岩心的渗透率伤害程度大,而在混相压力下则对中后部岩心的渗透率伤害程度大;无机沉淀对孔隙度的影响规律与对渗透率存在差异,主要与溶蚀作用及无机沉淀产生的位置有密切关系。若目标油藏采用非混相驱开发,预防重点为无机沉淀,预防沉淀部位为注入端附近储层;若采用混相驱开发,则预防重点为有机沉淀,预防沉淀部位为产出端附近储层。     

超临界CO_2处理对原油乳状液流动性及稳定性的影响

为了研究CO_2驱采出液的性质变化规律,利用CO_2原油混相装置在模拟地层条件下对长庆原油进行超临界CO_2(scCO_2)混相处理。分别使用流变仪、电导率仪和显微镜研究了混相处理前后原油及其乳状液的黏度、乳状液的稳定性及油水界面膜形貌。实验结果表明,经scCO_2混相处理后长庆原油的饱和分含量减少,而芳香分和胶质、沥青质含量相对升高;scCO_2混相处理后长庆原油及其乳状液黏度均有所升高;scCO_2处理后的长庆原油胶体体系稳定性被破坏,导致沥青质析出并吸附于油水界面,使得界面膜厚度增大、强度提高,乳状液稳定性增强。上述研究对于CO_2驱油技术在长庆油田的应用推广具有重要意义。