注空气氮气二氧化碳天然气蒸汽等提采机理Word格式.docx

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小，原油越简单被驱替。

经过调整注入气体的段塞使CO2形成混相，能够提升原

油采收率增添幅度。

非混相CO2驱开采稠油的机理主假如：

降低原油粘度，改良油水流度比，使

原油膨胀，乳化作用及降压开采。

CO2在油中的溶解度随压力增添而增添。

当压

力降低时，

CO2从饱和

CO2原油中溢出并驱动原油，形成溶解气驱。

气态

CO2浸透

地层与地层水反响产生的碳酸，能有效改良井筒四周地层的浸透率。

提升驱油机

理。

与CO2驱有关的另一个开采机理是由CO2形成的自由气能够部分取代油藏中

的节余油。

CO2驱油机理主要有以下方面：

（1）降低原油粘度

CO2溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大（表

1-2）。

原油粘度降低时，原油流动能力增添，进而提升了原油产量。

并且原油初

始粘度越高，CO2降粘成效越显然，以下表所示。

江苏油田富48井注入37.161%

（摩尔分率）CO2后,原油粘度降低了60.173%；

Maini和Sayegh研究发现,在

下,稠油饱和CO2以后,其粘度从6822MPa·

s降低到了226MPa·

s。

表1-2CO2完整饱和时原油粘度变化对照表

原油初始粘度（mPa.s）

CO2完整饱和时原油粘度（

）

1000～9000

15～160

100～600

3～5

10～100

1～3

1～9

0.5～

温度较高（大于120℃）时，因CO2溶解度降低，降粘作用反而变差（图1-1）。

在同一温度条件下，压力高升时，CO2溶解度高升，降粘作用随之提升，但当压

力超出饱和压力时，粘度反而上涨（图1-2）。

原油粘度降低时，原油流动能力

增添，进而提升了原油产量。

图1-1CO2溶解量随温度的变化曲线图1-2CO2溶解量随压力的变化曲线

（2）改良原油与水的流度比

大批的CO2溶于原油和水，将使原油和水碳酸化。

原油碳酸化后，其粘度随

之降低，大庆勘探开发研究院在45℃和12.7MPa的条件下进行了有关试验，试验表示，CO2在油田注入水中的溶解度为5%（质量），而在原油中的溶解度为15%（质量）；

因为大批CO2溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到，使原油体积增添了17.2%，同时也增添了原油的流度。

水碳酸化后，水的粘度将提

CO2在原油中

高20%以上（图1-3），同时也降低了水的流度。

因为碳酸化后，油和水的流度趋势凑近，所以改良了油与水流度比，扩大了涉及体积。

图1-3地层水的粘度与CO2溶解浓度的关系

（3）使原油体积膨胀

CO2大批溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不只取决

于原油分子量的大小，并且也取决于CO2的溶解量。

CO2溶于原油，使原油体积膨

胀，也增添了液体内的动能，进而提升了驱油效率。

往常状况下，

溶解可使其体积增添10%～40%。

这类膨胀作用对驱油特别重要:

①水驱后留在油层中的节余油与膨胀系数成

反比，即膨胀越大，油层中残留的油量就越少；

②溶解CO2的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，泄油的相对浸透率曲线高于它们的自动吸油相对浸透率曲线，形成一种在任何给定饱和度条件下都有益的油流动环境；

③原油体积膨胀后一方面可明显增添弹性能量，另一方面膨胀后的节余油离开或部分离开地层水的约束，变为可动油。

（4）高溶混能力驱油

只管在地层条件下CO2与很多原油不过部分溶混，可是当CO2与原油接触时，一部分CO2溶解在原油中，同时，CO2也将一部分烃从原油中提拿出来，这就使CO2被烃富化，最后致使CO2溶混能力大大提升。

这个过程跟着驱替前缘不停前移而获取增强，驱替演变为混相驱，这也使CO2混相驱油所需要的压力要比任何一

种气态烃所需要的混相压力都低得多。

用气态烃与轻质原油混相也要27～30MPa，

而用CO2混相压力只需9～10MPa即能知足。

在高温高压下CO2与原油溶混机理主要表此刻烃从原油中蒸发出来与CO2混

相，即主假如蒸发生用；

在低温条件下主假如CO2向原油的凝集作用和吸附作用。

当压力低于混相压力时，CO2和原油混淆物有三个相存在：

气态CO2并含有原油的轻质组份、失掉轻质组份而呈液态的原油、由原油中分别出来的以固体积淀方式存在的沥青和蜡。

（5）分子扩散作用

非混相CO2驱油机理主要成立在CO2溶于油惹起油特征改变的基础上。

为了最大限度地降低油的粘度和增添油的体积，以便获取最正确驱油效率，一定在油藏温度和压力条件下，要有足够的时间使CO2饱和原油。

可是，地层基岩是复杂的，注入的CO2也很难与油藏中原油完整混淆好。

而多半状况下，CO2是经过分子的迟缓扩散作用溶于原油的。

（6）降低界面张力

节余油饱和度跟着油水界面张力的减小而降低；

多半油藏的油水界面张力为10～20mN/m，要想使节余油饱和度趋势于零，一定使油水界面张力降低到

或更低。

界面张力降到以下，采收率便会显然地提升。

CO2

驱油的主要作用是使原油中轻质烃萃取和汽化，大批的烃与CO2混淆，大大降低了油水界面张力，也大大降低了节余油饱和度，进而提升了原油采收率。

跟着CO2注入压力增添，CO2-油界面张力降低，压力越高，界面张力降落幅度越大。

最小混相压力时界面张力其实不是0，细管实验所求得的最小混相压力小于多次接触求得的最小混相压力。

细管实验所确立的混相并未达到严格物理化学意义上的混相（界面张力为0），仅是一种工程意义上的“混相”。

（7）溶解气驱作用

因为CO2在原油中的溶解度较大，大批的CO2溶于原油中，拥有溶解气驱作

用。

降压采油机理与溶解气驱相像，在注入过程中，一部分CO2溶于原油，跟着注入压力上涨，溶解的CO2量愈来愈多，当油藏停止注CO2时，跟着生产的进行，油藏压力降低。

跟着压力降落，油藏原油中的CO2就会从原油中分别出来，为溶

解气驱供给能量，形成近似于天然种类的溶解气驱液体内产生气体驱动力，提升

了驱油成效。

此外，一些CO2驱替原油后，占有了必定的孔隙空间，成为约束气，

也可使原油增产。

即便停注，油藏中的CO2气体仍旧能够驱替油藏中的原油，而

且，一部分CO2像节余气相同圈闭在油藏中，进一步增添采出油量，进而达到提

高原油的采收率的目的。

所以CO2的溶解量与提升采收率为正有关（图1-4）。

图1-4提升的采收率与总注入量的关系

（8）提升浸透率和酸化解堵作用

碳酸化的原油和水，不单改良了原油和水的流度比，并且还有益于克制黏土

膨胀。

CO2溶于水后显弱酸性，CO2溶解于水时可形成碳酸，它能够溶解部分胶结

物质和岩石，进而提升地层浸透率，注入CO水溶液后砂岩地层浸透率可提升

5～

2

15%，百云岩地层可提升6～75%。

并且，CO2在地层中存在，可使泥岩膨胀减弱。

二氧化碳～水的混淆物略带酸性并与地层基质相应地发生反响，原理以下:

CO2+H20→H2C03

H2CO3+CaC03→Ca（HC03）2

H2C03+MgC03→Mg（HC03）2

生成的碳酸氢盐很简单溶于水，它能够致使碳酸盐的浸透率提升，特别是井

筒四周的大批水和二氧化碳经过碳酸岩时圈。

此外，二氧化碳～水混淆物因为酸

化作用能够在必定程度上排除储层无机垢拥塞，疏导油流通道，恢复单井产能。

（9）抽提作用

轻质烃与CO2间拥有很好的互溶性，当压力超出必定值（此值与原油性质及温度有关）时，CO2能使原油中的轻质烃抽提和汽化，当CO2打破后，主要沿大孔道流动，其流动速度加速，CO2驱替作用降低，主假如靠CO2抽提原油中的轻质组分，并携带出地层。

气体打破前产出油的颜色及化学组分变化不显然，气体打破后形成CO2萃取，跟着CO2的流动，原油与高压CO2多次接触，渐渐按碳化学组分从轻到重萃取，萃取后重的碳组分留下来，所以采出的油颜色变浅，油气化学组散发生变化。

抽提的量与CO2压力或密度成正比，CO2第一萃取和汽化原油中的轻质烃，主假如C5～C20组分，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳固。

降低温度可提升抽提

量，即CO2液态时抽提成效好，但这样会伤害地层。

（10）增添约束水饱和度

在CO2驱中，CO2溶于油中，同时大批的CO2溶于水中，减少了溶于油中的CO2。

因为水中溶解CO2，减小了与油作用的CO2量，同时溶解CO2的约束水，体积膨胀，

使部分约束水变为流动水。

注气压力越高，水中溶解的CO2越多，约束水体积膨胀越大，油层水量增加。

（11）混相效应

混相效应是指两种流体能互相溶解而不存在界面，除去了界面张力。

CO2与

原油混相后，不单能萃取和汽化原油中轻质烃，并且还可以形成CO2和轻质烃混淆的油带。

CO2与原油的混相取决于原油的构成、油藏压力和温度。

在油藏压力中等以

上和油藏温度较高的油藏，注入的CO2与原油经过多次接触，不停抽提原油中的

中间组分C2～C6，加富注入气，进而达到动向混相，即蒸发气驱混相。

而在高

压低温油藏，CO2冷凝为富含CO2的液相，与原油一次接触就能达到混相。

可是，

在绝大多半油藏条件下，CO2与原油的混相过程为蒸发气驱混相。

在必定的油藏压力和温度条件下，注入CO2与原油的多次接触混相（蒸发气驱混相）在CO2/原油系统中，最重要的特征就是CO2能从原油中抽提（萃取、蒸发、汽化）轻烃组分。

CO2在低平和高温下都能抽提原油中的轻烃，CO2抽提原油的特征是发展CO2多级混相驱的基本条件。

CO2与原油接触时，萃取原油中的轻质组分而使CO2加富；

加富的CO2再与原油接触进一步抽提原油，再接触，再抽提，不停的使CO2被加富，当CO2抽提到足够的烷烃时，含有富气的CO2相能与原油混溶。

（12）降低地层启动压力

低浸透储层存在启动压力梯度，两相启动压力梯度要比单相渗流大好多，岩石的浸透率越小，均匀孔隙半径也越小，喉道越细，启动压力梯度也就越大。

水

驱启动压力梯度大于CO2驱启动压力梯度，CO2驱可显然降低地层的启动压力，提升注入能力。

（13）改变岩石孔隙结构

经过CO2驱后，岩石浸透率、均匀孔隙半径、最大孔隙半径增添，大孔隙的

孔隙半径增添，小孔隙的孔隙半径降低。

岩石孔隙结构的变化主要与岩石的矿物构成有关。

（14）岩石湿润性变化

在CO2作用下，岩石亲水性增强。

跟着压力增添，亲水性增