超临界CO2动态混相驱过程机理研究

以国内CS油田注CO2混相驱典型实例为基础,在油藏地层流体注CO2驱膨胀实验和细管最小混相压力实验拟合基础上,建立一维组分注气驱细管模型.应用所建立的模型,模拟研究CO2注入过程中油气两相组成、油气两相黏度、密度和界面张力等动态特性参数沿注气井到生产井距离的变化规律.以及注气量和注气压力对动态特性参数的影响规律.研究结果显示:CO2在原油中的溶解能力强,工程混相条件下,摩尔含量达到0.7.注入CO2抽提原油中的中间烃,甚至C19+以上的重烃,与地层油在前缘达到混相.CO2注入量增加,混相带增长,CO2波及区域增加,有利于驱油效率增加.随着注入压力的提高,从非混相到混相,CO2在地层油中的溶解量增加,界面张力降低,油的黏度降低.达到混相后,继续增加压力对驱油影响变小.     

X区块低渗油藏注气可行性研究

为研究X区块低渗油藏注气混相驱油的可行性,通过室内实验探讨了原油相态特征和注入气与地层流体的相态特征,开展细管实验测试了注入气与地层流体的最小混相压力,为X区块低渗油藏注CO2和注伴生气可行性提供基础。实验主要得到以下结论:该区块原始地层压力为31.1 MPa,饱和压力为11.03 MPa;注CO2在保压、降黏膨胀和抽提方面的效果好于注伴生气;两种气体注入与地层流体不能实现一次接触混相驱,可以实现多级接触混相,压力分别为27.85 MPa和29.2 MPa。细管实验的驱替效率在94.2%,确定了CO2与原油的最小混相压力为23.56 MPa,由此可见X区块油藏适合注CO2混相驱油,为目标区块后续注CO2驱油提供了理论依据。     

不同油藏压力下CO2驱最小混相压力实验研究

CO2-原油体系的最小混相压力是影响CO2驱开发效果的关键因素。随油藏开发阶段的不断深入,当油藏压力低于原始饱和压力后,溶解在原油中的溶解气会部分脱出。油藏流体组分及其高压物性也会发生变化,影响CO2-原油体系的最小混相压力,利用原始地层流体样品测试得到的最小混相压力不再适用。为此,以中国西部某油田8个典型区块为例,进行细管实验测试和多组分数值模拟,对不同油藏压力下的最小混相压力进行系统研究。与其他油田相比,研究区各油藏油样的C1摩尔含量较高,为31.12%~51.69%,平均为43.25%;C2-C6摩尔含量较低,为8.0%~18.48%,平均仅为11.3%。细管实验和数值模拟结果表明,在原始地层压力下,CO2均与8个典型区块地层原油样品发生混相驱替,但不同区块CO2驱最小混相压力差异很大,其值为17.60~41.18 MPa。当油藏压力低于原始饱和压力后,CO2驱最小混相压力主要呈微小幅度下降的趋势。随脱气压力进一步降低,油相组分构成中,C1N2摩尔含量呈递减趋势、C7+和C24+组分呈递增趋势,而中间组分(C2和C3+)摩尔含量变化较小。在各级脱气压力下,脱出气体以C1为主,中间组分摩尔含量仅在最后一级脱气压力下急剧升高。CO2-原油混相带出现在注入CO2波及前缘靠近注入端的位置,混相带随着驱替的进行而逐渐变宽。     

水驱废弃油藏注二氧化碳驱室内试验研究

为探讨进一步提高高温、高盐水驱废弃油藏采收率潜力,以河南濮城沙一下亚段油藏为目标,开展了注入CO2流体性质变化、细管驱替、长岩心驱替室内试验。试验验证了注入CO2可改善原油流动性、有效增加地层能量和可动油等驱油机理;油藏原油性质好,混相压力低,目前油藏条件可达到混相;优选CO2/水交替驱为最佳注入方式;优化了注入段塞组合;组分检测分析认为CO2/水交替驱波及到了水波及不到的原油。研究结果为濮城沙一下亚段油藏CO2驱矿场试验提供了技术支持,并对其他特高含水期油藏注CO2进一步提高采收率同样具有借鉴意义。     

沙一下油藏CO2混相驱替提高采收率的研究

以沙一下区块油藏为对象,研究了CO2混相驱技术可行性及提高采收率,通过PVT实验和细管模拟实验,确定了油藏原油的最小混相压力为18.41 MPa,原油采收率达90.01%。实验结果表明,注气驱达到混相压力后,注入压力对驱油效率影响不大,而在混相压力以下的近混相区,注入压力对驱油效率影响非常大。通过长岩心驱替模拟实验,对比了水驱和CO2驱替效率,结果表明CO2混相驱提高采收率达40.8%。     

数值模拟研究原油脱气对混相压力的影响

在注气驱油中,最小混相压力MMP是确定注入气体和原油是否能够实现混相的重要参数之一。MMP通常采用细管实验法来确定,花费较大,耗时较长,且必须在压力高于饱和压力条件下进行。而针对驱替压力小于饱和压力的情况,由于需考虑地层原油脱气的影响,情况较为复杂,目前还没有开展对应的细管实验,因此如何获取准确的MMP成为关键。在对地层流体PVT性质进行拟合的基础上,建立一维数值模型模拟细管实验确定MMP,最后,模拟预测不同脱气程度下原油和注入气MMP。结果表明:在准确拟合流体PVT参数场的基础上,利用数值模拟方法建立的细管实验模型能够得到可靠的MMP;当驱替压力大于MMP时,原油采收率随驱替压力的增加并无太大变化;原油脱气程度对MMP有一定的影响,原油脱气越严重,MMP越低。     

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.     

特低渗透油藏注空气细管试验研究

以大庆油田某区块特低渗透油藏为例,通过开展地层原油注空气细管驱替试验,在不同压力、不同温度条件下对气油比、采收率以及地层原油与空气低温氧化产出油气流体组分含量进行测定,获得了驱油效率、气油比与空气注入孔隙体积倍数以及驱油效率与驱替压力的关系曲线,研究了空气驱地层原油的混相特征与驱替效果。试验结果表明,地层原油注空气难以达到混相。氧化升温后原油的流动性变好,采收率上升较明显。     

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CO2的低渗油藏Q油藏,但受条件限制难以实现CO2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CO2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CO2驱的最佳近混相区间为0.80~0.86MMP,对应的CO2纯度下限为64%,该油藏实施非纯CO2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。     

丘陵油田水驱后注气混相驱可行性实验

吐哈盆地丘陵油田地层油为轻质油,油藏的非均质性导致水驱采收率较低,目前已进入高含水期。针对油藏水驱后注气混相驱可行性问题,首先利用细管实验测试了一级分离器气与地层油的混相压力,并优选了能实现混相的混相助剂类型（液化石油气、甲苯、乙二醇丁醚、CO2、富化的天然气）及段塞注入量;其次用油田地层岩心组成的长岩心研究了高含水状态下混相助剂段塞驱+一级分离器气驱+后续水驱的驱油效果。细管实验结果表明,目前地层条件下一级分离器气驱替地层油要实现混相驱需要在注入气前方加入混相助剂段塞。长岩心混相驱油实验结果表明,水驱后气驱可以较大幅度地提高原油采收率,在注入气前方加入混相助剂段塞,驱油效果明显提高,随混相助剂段塞注入量的增加采收率增加;但在地层油中溶解能力稍弱的混相助剂（如CO2、富化的天然气）与溶解能 力强的混相助剂（如LPG）的作用规律不同,且并不是注入量越大越好。     

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.     

低渗透油藏提高原油采收率的实验研究——以松辽盆地北部芳48断块为例

通过气驱细管实验,在地层条件下测定了大庆油田芳48断块在二氧化碳、氮和天然气驱下原油采收率与压力的关系,由此确定了原油与二氧化碳、氮和天然气的最小混相压力(MMP)。结果表明,芳48断块原油与二氧化碳的最小混相压力为29 MPa,与天然气的最小混相压力为40 MPa,在最高实验压力(44 MPa)下氮没有达到混相。芳48断块气驱开发,在低于地层破裂压力(31 MPa)下,二氧化碳驱可以达到混相驱替,天然气和氮只能是非混相驱。非混相驱时,同样条件下,二氧化碳驱采收率最高,其次为天然气驱,氮驱最低。      

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。     

降低CO2驱油最小混相压力化学体系研发

CO2驱提高原油采收率技术由于兼具高效、节能减排等优势在中外发展迅速,但胜利油田滩坝砂油藏CO2驱最小混相压力高,混相驱替难以进行,驱油效率较低。为此设计了一种兼顾增效和增溶作用的化学体系,可以显著降低CO2与原油之间的最小混相压力,改善非混相驱替效果。首先通过测定CO2中原油的抽提量及原油中CO2的溶解量,筛选出相应的增效剂DYJ-13和增溶剂S6。进一步对两种化学剂进行复配,系统考察了不同配比对CO2萃取抽提原油能力的影响,结果表明,随体系中DYJ-13质量分数的增加,增效因子先上升后下降,增溶因子变化不大,从而确定出最优的化学体系DYJ-13∶S6=3∶7。最后采用长细管驱替实验方法,测定了加入质量分数为3%的复配化学体系后,试验区原油与CO2之间最小混相压力由31.65 MPa降至24.60 MPa,降低幅度达22%。所研发的化学体系具有较高的应用潜力,建议开展单井试验。     

胜利油田高89区块低渗油藏CO2近混相驱替机理研究

低渗透油藏中CO2驱较难实现混相,而非混相驱驱替效率较低。为实现高效率非混相驱油,以胜利油田高89区块油藏为对象,研究了CO2近混相驱技术可行性及提高采收率机理。通过PVT实验和细管实验,确定了油藏原油的最小混相压力;通过不同相态下的岩心驱替实验,研究了相态变化对CO2驱替效率的影响;通过油藏数值模拟分析了CO2近混相驱提高采收率的机理。实验结果表明,近混相驱与混相驱相似,同样具有溶解、抽提等作用,对于较难实现混相驱的低渗透油藏,近混相驱同样可以达到较好的开发效果。     

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。