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注入对储层多孔介质及赋存流体性质影响实验研究

明确CO2注入对储层多孔介质及赋存流体性质的影响规律是分析油藏条件下CO2驱油机理和确定提高采收率潜力的基础。开展了不同压力条件下CO2与岩心静态接触实验和岩心驱替实验,测试了CO2注入前后岩心物性及微观孔喉结构和地层流体主要离子含量、采出原油组分、黏度及其沥青质含量等特征参数。实验结果表明:CO2注入压力由5 MPa升至20 MPa过程中,储层多孔介质平均孔隙度增大19.16%,平均渗透率降低11.23%,直径为100~150μm的孔隙空间增加9.73%,直径小于1.5μm的喉道空间增加15.83%,岩心亲水性显著增强;随着CO2在不同压力下的逐渐注入,地层水中Ca^2+和HCO-3含量增大,采出原油中C 5~C 33组分含量呈现先增大后基本不变的规律,采出原油黏度及其沥青质含量呈现先迅速降低,后保持不变的规律。     

多孔介质中凝析气相变实验的新方法

由于凝析气藏存在着复 杂的地下烃体系,凝析油气体系与储集层多孔介质间的相互作用,使得凝析气在多孔介质中相态变化规律十分复杂。而现有多孔介质相变实验方法中,压力、温度偏低,不能反映储集层中凝析气的相变特点。针对这一-问题,以凝析气相变理论为基础,利用气相色谱分析技术,创建了一种能真实反应凝析气在多孔介质中相变的实验新方法,在渗透率为0.011 μm2的介质与PVT简中的凝析气相变实验结果表明,低渗透介质对凝析气相态特征具有较大的影响。与目前相变实验方法相比,该方法的测试结果可靠性高、精度高。     

多孔介质中油气藏流体相态研究进展

对油气藏流体在多孔介质中的相态变化规律进行了系统地阐述,比较了流体在有多孔介质和无多孔介质时相态变化的差异,主要讨论了近临界态的凝析气,也对目前研究较少的原油中产生固相沉积时多孔介质的影响作了总结,并提出了以后的研究方向.     

多孔介质凝析气相变的影响因素

凝析气相变多孔介质影响因素机理分析是准确认识凝析油气体系在多孔介质中渗流规律的基础，而凝析油气体系和储层多孔介质又是一个相互作用的系统。由于储层岩石颗粒较细、孔隙细小，凝析油气在储层孔隙介质间渗流过程中必然与其发生相互作用，影响凝析气在多孔介质中的相变规律。文章在凝析气相变模拟计算的基础上，从机理出发分析了毛细管压力、吸附作用、润湿性和毛细凝聚等因素对凝析气相平衡的影响。研究表明，各种影响因素对相变的影响均有不同程度，而且应当将储层本身性质（如孔隙大小、渗透率等）与影响凝析油气体系的各种因素联系起来，综合分析多孔介质对凝析油气体系相平衡的影响。     

凝析气藏微观渗流实验研究

认清近井地带凝析油形成、分布及流动规律，可以为凝析气藏的开采提供重要的理论依据。文章给出了一种通过微观渗流实验研究近井地带凝析油分布及流动规律的实验方法，用具有与真实储层相似的孔隙结构微观仿真玻璃模型模拟地层孔隙介质，并在高温高压条件下观测凝析气液在模型中分布与流动规律。微观实验研究结果表明，凝析油容易聚集在小孔道、喉道、部分死孔隙以及孔壁表面，并逐渐演化形成段塞，而大孔道中凝析油不容易聚集。凝析油主要有携带、贴壁爬行、段塞流等3种流动方式。     

多孔介质中CO2水合物饱和度与阻抗关系模拟实验研究

确定沉积物中天然气水合物饱和度是评估水合物资源、开发利用天然气水合物工作中的一项基础而关键的工作。利用青岛海洋地质研究所自主设计、研制的天然气水合物阻抗监测模拟实验装置,研究了CO ₂气体与去离子水在多孔介质中天然气水合物的生成与分解过程。指出：天然气水合物生成过程会使多孔介质阻抗增大;天然气水合物分解过程导致多孔介质阻抗减小。并且多孔介质的阻抗变化与反应体系的温度压力变化相互对应,能够体现天然气水合物生成与分解各阶段的特点。此外,还利用Archie公式,使用天然气水合物的阻抗值计算多孔介质中水合物的饱和度,得到了多孔介质中天然气水合物饱和度随反应时间的增长曲线。     

多孔介质中凝析气相态特征

由于CT微观观察实验无法描述和定量表征凝析气在多孔介质中的相态特征的局限性,故使用引入毛管力改进的Peng-Robinson方程来定量表征多孔介质中的凝析气相态特征.首先在单孔中进行对凝析气的闪蒸相态模拟以及定容衰竭实验(CVD)模拟,探究考虑毛管力影响的凝析气相态特征及物性变化;其次在构建的反映不同孔喉连通状况的微观...     

不同类型凝析气藏在低渗多孔 介质中的相态及采收率研究

用凝析油含量不同的凝析气分别在PVT筒和长岩心中进行了衰竭实验,并应用超声波测试技术测试了其饱和度以及高温、高压平衡凝析油气相渗曲线和常温、低压常规油气相渗曲线.实验表明,凝析油含量高的凝析气在多孔介质中凝析油的采收率比PVT筒中约高1倍.采用不同相渗曲线及CMG数值模拟软件对长岩心衰竭实验中凝析油的采收率进行了预测,结果表明,造成凝析油采收率差别的主要原因是界面张力导致凝析油气相渗曲线的差别.在数值模拟中,应当使用真实相渗曲线.对于含凝析油低的凝析气藏,多孔介质中定容衰竭凝析油饱和度远高于PVT筒中凝析油采收率,多孔介质中蒸发现象不明显.凝析油饱和度达到最大值后,随压力的降低不再变化,这表明低渗凝析气藏中尽管凝析油含量低,其污染仍然存在,不能忽视.     

分子模拟助溶剂在硅氧烷类SC-CO2压裂液中的助溶行为研究

超临界二氧化碳压裂液体系由于黏度低,一般选用加入增稠剂的方法来克服携砂效率低的难题。硅氧烷类增稠剂具有低内聚能和良好的增黏性被广泛地选用,但是使用时需要添加助溶剂提高溶解效果。因此,选用被广泛使用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为研究对象,利用分子模拟研究了甲醇、甲苯和环己烷等助溶剂的加入对聚二甲基硅氧烷在SCCO₂体系中溶解行为的影响。基于溶剂-溶剂和溶剂-溶质的结合能、径向分布函数和内聚能密度等参数,对比分析了极性助溶剂和非极性助溶剂对聚二甲基硅氧烷在超临界二氧化碳压裂液体系中的助溶效果。分子模拟结果表明,在相同助溶剂含量下,甲醇与溶剂体系溶解度参数差值小于0.5,助溶效果优于甲苯和环己烷。结论分析认为,使用助溶剂提高PDMS在SC-CO₂中溶解度的实质是CO₂与PDMS聚合物分子间作用力、CO₂与助溶剂分子间作用力以及PDMS聚合物与助溶剂分子间作用力的平衡。因此,当硅氧烷类增稠剂本身为非极性材料时,推荐采用甲苯作为助溶剂。若硅氧烷类材料具有一定弱极性时,采用甲醇最为适合。     

人工神经网络在CO2驱采收率预测中的应用

CO2驱是三次采油中最具潜力的提高采收率方法之一,准确评价和预测CO2驱的采收率成为一项非常重要的工作。由于影响采收率的因素较多,且影响因素与采收率之间是一种非线性、不确定的复杂关系,致使常规预测方法效率及精度不高。针对此问题编写BP神经网络程序,引入影响采收率的5个无因次变量对于这种非线性、不确定的多变量系统进行预测,结果表明,人工神经网络方法具有更好的自适应性,能较好地反映影响CO2驱的各种参数与采收率的内在联系,而且预测精度较高。应用BP神经网络方法预测CO2驱采收率是可行而有效的。     

人工裂缝参数对CO2-ESGR中CO2封存和CH4开采的影响

目的 页岩储层中的裂缝系统对CH₄产量和CO₂封存量有着重要的影响,不同的储层地质特征有其对应的最优压裂方案。对鄂尔多斯盆地延长组页岩储层人工裂缝参数对CO₂封存和CH₄开采的影响进行分析。方法 基于鄂尔多斯盆地延长组页岩储层地质条件建立了页岩基质-裂缝双孔双渗均质模型,分析CO₂增强页岩气开采技术(CO₂-ESGR)中人工裂缝半长、裂缝宽度、裂缝高度、裂缝间距和裂缝数量对CO₂封存量和CH₄产量的影响。结果 CO₂封存量和CH₄产量与裂缝半长、裂缝宽度和裂缝高度呈正相关,其中裂缝宽度的影响最大,从5 mm增加到25 mm时,最多可使CO₂封存量和CH₄产量分别增加112.69%和87.11%。裂缝间距和裂缝数量增加可提高CO₂封存量和CH₄产量,但水平井长度相同时裂缝数量增加对CO...     

利用测井资料识别气藏中CO2

在南海西部油田的油气勘探中,经常钻遇大量的CO2等非烃类气。根据CO2与烃类气的物理性质差异,利用不同测井资料计算的视孔隙度差异来识别CO2,并根据图版估算CO2含量,结果得到了录井资料、取样分析资料的验证,该方法在南海西部油田取得了良好的应用效果。图2表1参3     

致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征

凝析气藏衰竭开发方案的制定依赖于PVT相态实验,而常规PVT相态实验忽略了多孔介质对凝析气相态的影响,导致实验结果与实际存在偏差。基于常规PVT定容衰竭实验原理,建立了致密多孔介质中凝析气定容衰竭模拟装置及实验方法,模拟研究了凝析气在裂缝性致密储层中的衰竭开发动态,分析了衰竭速度及多孔介质的作用对凝析气藏开发效果的影响,明确了致密多孔介质中凝析气相态特征。研究结果表明,衰竭速度是影响凝析气藏开发的主要原因,天然气采收率随衰竭速度的增快而降低,但凝析油采收率则表现出相反规律;致密多孔介质中凝析气的露点压力比PVT筒中的测量值提高9.42%。此外,裂缝能够有效增大泄油面积,减小渗流阻力,提高天然气和凝析油采收率。     

致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征

凝析气藏衰竭开发方案的制定依赖于PVT相态实验,而常规PVT相态实验忽略了多孔介质对凝析气相态的影响,导致实验结果与实际存在偏差。基于常规PVT定容衰竭实验原理,建立了致密多孔介质中凝析气定容衰竭模拟装置及实验方法,模拟研究了凝析气在裂缝性致密储层中的衰竭开发动态,分析了衰竭速度及多孔介质的作用对凝析气藏开发效果的影响,明确了致密多孔介质中凝析气相态特征。研究结果表明,衰竭速度是影响凝析气藏开发的主要原因,天然气采收率随衰竭速度的增快而降低,但凝析油采收率则表现出相反规律;致密多孔介质中凝析气的露点压力比PVT筒中的测量值提高9.42%。此外,裂缝能够有效增大泄油面积,减小渗流阻力,提高天然气和凝析油采收率。     

低渗透多孔介质对高含凝析油型凝析气相态影响

低渗透气藏在我国已发现的气藏中所占比例较大;由于低渗透多孔介质的影响,与常规高渗气藏相比,开发难度较大,尤其是对于凝析气藏.因此,考虑低渗透多孔介质对凝析气体系的影响对于提高我国低渗透凝析气藏开发水平有一定实际意义.此次研究主要分析低渗透多孔介质对凝析气体系相态特征影响.采用中原桥白气藏实际低渗透储层岩心和配置的高舍凝析油型(凝析油含量364 g/m3)凝析气样分别从实验、数值模拟角度研究衰竭过程中,多孔介质、初始水饱和度对凝析油饱和度和残余油饱和度的影响,以及多孔介质对凝析气露点压力影响.研究表明:多孔介质中测试的凝析气露点压力高于PVT仪中测试值;对同一块岩心,采用相同的凝析气样品,随着初始含水饱和度的增加,测得的衰竭至大气压下凝析油残余饱和度越小;衰竭过程中,多孔介质中凝析油流动及再蒸发较PVT仪中明显,凝析油残余饱和度低于PVT仪测试值.对于低含凝析油型凝析气,由于致密储层对凝析油的吸附作用明显,岩心测试的残余油饱和度值高于PVT仪测试值,因此,对于这类凝析气藏必须考虑凝析油污染问题.     

底水砂岩气藏注CO2驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO₂已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO₂驱及CO₂埋存协同开发的研究较少,气态CO₂和超临界态CO₂驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO₂驱提高采收率及CO₂埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO₂驱适宜度评价,提出了X气藏CO₂驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO₂驱提采机理和效果,最后对注CO₂驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明：(1) X气藏适合进行注CO₂驱,注CO₂提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO₂浓度达10%～20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10⁴ m^...     

CO2复合驱油分子动力学模拟及微观机理研究

为了探索较大幅度提高高含水期复杂断块油田剩余油采收率,提出了CO₂复合驱方式进行剩余油开采对策并在矿场先导试验井组取得了显著的增油降水效果,但对CO₂复合驱油体系微观增油机理的相关研究较少,亟需开展这方面的基础研究。基于CT扫描结果,结合油藏开发实际,明确了滴状和膜状剩余油为难以动用的2种剩余油类型;构建了溶解油滴模型和剥离油膜模型,利用分子动力学方法进行模拟。溶解油滴模拟结果表明,CO₂扩散至油滴中,增加其体积,然后油滴分子逐渐溶解在驱油体系中;剥离油膜分子动力学模拟结果表明,CO₂在油相中先形成扩散通道,随后CO₂优先通过扩散通道至岩石表面,CO₂在表面上形成氢键而产生吸附。     

阻挡介质材料对低气压CO2介质阻挡放电转化特性的影响

介质阻挡放电(DBD)等离子体可产生大量荷能荷电粒子和活性自由基,具有高效、低耗、高可控程度、长使用寿命等优势,在CO₂资源化利用方面表现出良好的应用潜力。针对火星低气压高浓度的特殊CO₂氛围,为探究DBD中阻挡介质材料种类对CO₂转化效果的影响机理,利用kHz正弦电压驱动DBD,实验研究了不同阻挡介质材料对CO₂放电转化特性的影响。结果表明,阻挡介质依次为石英玻璃、环氧树脂、氮化铝、氧化铝、氧化锆(相对介电常数依次为4.7、6.6、9.8、10.2、37.1)时,放电产物中O₂的产量逐渐升高,其中氧化锆作为阻挡介质时的O₂产量远高于其他材料。结合数值仿真分析了阻挡介质相对介电常数和二次电子发射系数对CO₂转化效果的影响机理：固定二次电子发射系数,增大介质相对介电常数,气体间隙平均电场强度增大,放电产生的电子和CO⁺₂密度增大且维持在半峰值以上的时间增加,O₂主要生成反...