沥青质沉积对轻质油藏CO2驱的影响

为了解沥青质沉积对轻质油藏CO_2驱的影响,以CO_2及延长轻质原油为介质,在不同压力、不同CO_2与原油物质的量比的实验参数下,研究了CO_2对沥青质的沉积规律以及沥青质沉积对油水界面性质、原油组成、储层渗透率及采收率的影响。研究结果表明:当压力从0 Pa升至20 Pa时,沥青质沉积量从0.17%增至6.27%;沥青质沉积导致的储层渗透率损害程度从1.87%增至13.64%,油水界面张力原来的2.40 mN/m增至16.80 mN/m。压力在25 MPa时原油采收率最大,达到11.83%。     

CO2驱沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理

为揭示CO_2驱过程中沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理,选取3种不同沥青质含量的原油样品及相同渗透率的石英砂环氧树脂胶结人造岩心,模拟实际地层的温度、压力进行室内驱替实验,并通过核磁共振技术分析沥青质沉积对不同尺度孔喉中原油采收率的影响。实验结果表明:原油中沥青质含量越大,驱替过程中其沉积量越大;同时,岩心样品中的沥青质沉积量也随着CO_2注入量的增加而增加;驱替实验的最终采收率受沥青质沉积量的影响,沉积量越大,采收率越低。核磁共振技术测试结果表明,沥青质沉积对较大孔喉(2.0~200.0 ms)的采收率无明显影响。但是,对于较小孔喉(0.1~2.0 ms),沥青质沉积会产生一定程度的堵塞效应,导致剩余油难以采出,最终影响整体的采收率。     

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。     

CO2驱替过程中沥青质沉积及其对原油采收率的影响

针对CO2驱油过程中易造成沥青质等重有机质沉积,导致原油组分发生改变,影响驱油效果这一问题,考察了不同原油沥青质含量、岩心渗透率条件下沥青质的沉积量及CO2驱油效果,研究了CO2驱替过程中沥青质沉积和原油采收率的变化规律。实验结果表明,CO2驱油过程中引起的沥青质沉积与岩心渗透率、原油初始沥青质含量直接相关;相同条件下,低渗透岩心对沥青质沉积的影响更为明显;此外,随着沥青质沉积量的增加,CO2驱的采收率降低。     

二氧化碳对原油中胶质沥青质作用的可视化研究

为明确CO_2驱油过程中胶质沥青质沉淀原因,从原油中分离出胶质和沥青质分别与正庚烷和甲苯配置成胶质模拟液和沥青质模拟液,并用2种模拟液分别与CO_2组成不同摩尔分数的二元体系,通过高压显微固相沉淀实验,观察2个体系中固相颗粒的变化规律,探究CO_2对胶质沥青质的作用机理。实验表明:胶质模拟液-CO_2体系中CO_2的摩尔分数达到12.50%时,胶质颗粒发生沉淀,随CO_2含量增加沉淀半径增大;当CO_2摩尔分数增至35.00%时,胶质沉淀开始沉积,发生聚集;当CO_2的摩尔分数大于50.00%时,降低体系压力至泡点压力以下,CO_2先从正庚烷液相中析出,后从液状胶质聚集体中析出。沥青质模拟液-CO_2体系在泡点压力处颗粒半径最大;随CO_2含量增加,沥青质颗粒沉淀半径增大;当CO_2摩尔分数增至60.00%时,沥青质颗粒发生聚集形成沉积。该项研究对于分析CO_2驱过程中胶质沥青质对沉淀的贡献情况、沉淀生成的主要原因以及如何减小沉淀对生产造成的伤害具有重要指导作用,对于增强原油的运移能力进而提高储层原油采收率具有理论指导意义。     

注CO2过程中沥青质沉淀对低渗储层的伤害及 对润湿性的影响*

沥青质沉淀是注CO_2提高采收率过程中普遍存在的问题,常导致储层孔喉堵塞和润湿性改变。利用岩心驱替实验并结合核磁共振技术,定量表征了不同CO_2注入压力下沥青质沉淀对低渗透储层的伤害程度和引起的润湿性变化。结果表明,随着CO_2注入压力的增加,采出原油的黏度和沥青质含量不断减小,剩余油中的沥青质含量不断增加。CO_2注入压力分别为9.1、16.2、24.1 MPa时,岩心的渗透率损失率为2.40%、7.41%、8.32%,岩心驱替后的混合润湿指数下降了0.04、0.12和0.14,表观接触角增加5°、12°、19°。CO_2注入压力越高,沥青质沉淀越严重,对低渗储层的孔隙度和渗透率伤害越大。图8表3参26     

原油沥青质沉积评价方法研究进展*

原油开采过程中,因温度、压力、油相组分变化以及外来流体等因素的影响,容易破坏原油胶体体系的相平 衡状态,导致沥青质不断缔合、沉积,对原油开采及后处理带来极大的困难。综述了原油沥青质沉积评价方法, 包括滴扩散法、黏度法、光学法、电导率法、微观分析法、驱替实验法、热力学法等。对现有评价方法存在的问题 及发展趋势进行了分析,急需一种能够反映油藏条件下沥青质沉积过程的普适性评价方法,可以预测原油中沥 青质沉积的可能性,针对性优化沥青质沉积抑制技术和解堵技术。     

超临界 CO2对普通稠油和超稠油物性的影响规律

超临界CO_2可溶于稠油中改善原油物性,进而提高其动用程度。为了研究注入CO_2对普通稠油和超稠油的作用机制的异同,本文通过物理模拟实验,深入探讨了超临界CO_2对稠油物性和沥青质沉积的影响,并采用微观手段分析了注超临界CO_2前后普通稠油和超稠油沥青质的结构。研究结果表明,注入超临界CO_2可有效降低普通稠油和超稠油的黏度,普通稠油的溶解气油比随着压力升高而增加,而超稠油中超临界CO_2很快达到饱和状态,溶解气油比仅有30 m3/m3左右。注入超临界CO_2会导致原油中沥青质絮凝沉积,在普通稠油中这种现象尤其明显,沥青质相对沉积量要比超稠油中沥青质的相对沉积量多大约30%。注入超临界CO_2后普通稠油沥青质的微观结构变化较大,由粗糙不平(胶质包覆在沥青质表面)变得平整光滑;而超稠油沥青质的微观结构变化不大,均为稳定的块状结构,这主要因为超稠油中沥青质含量较胶质高,沥青质间结构紧密,CO_2分子离散困难。     

CO2驱油过程中原油胶质对沥青质沉积的影响

沥青质沉积严重影响油田开发效果,为明确CO_2驱替过程中胶质对于沥青质沉积的影响,本文以不同胶质沥青质质量比的原油模拟液为研究对象,通过微观可视驱替实验,模拟CO_2驱替过程中沥青质沉积现象,确定其组分含量、物性、固相颗粒大小变化,分析胶质对沥青质稳定性的影响。研究结果表明:胶质以圆球状包裹沥青质,对沥青质起着稳定作用;当胶质沥青质质量比从1∶1升至6∶1时,沥青质沉积量、沉积潜力均先增大后减小,黏度则先减小后增大,胶质与沥青质质量比为2∶1时,黏度达到最低,沥青质沉积量、沉积潜力最大。沥青质沉积与胶质含量有关;沥青质胶质间存在一对作用力—吸附力与分散力,沥青质沉积量与这对力的作用效果相关。图16参25     

CO_2在驱油过程中的作用机理综述

综述了CO_2驱油过程中存在的几种作用机理,地层条件下CO_2在原油中的溶解导致了原油组成与性质的变化,具体表现在原油黏度降低、体积膨胀、油气界面张力改善和沥青质沉积等方面;CO_2在地层水中的溶解为岩石的腐蚀提供了弱酸环境,水中阳离子浓度的增大和CO_2的过量导致了碳酸盐的溶解/析出平衡。受以上因素影响,注CO_2过程中发生了岩石润湿性和渗透率的改变。上述各个现象和作用机理并不是孤立存在,它们之间相互联系相互影响,在不同程度上影响着驱替过程和最终的采收率,所以在油藏开发工艺制定、优化时,必须充分比较、衡量各自的影响作用。     

注CO_2对超低渗储层的渗透性伤害研究

为深入研究注入CO_2对超低渗储层的伤害情况,采用室内实验手段分别考察了注CO_2引起的微观孔道堵塞和原油沉积伤害。研究表明,注CO_2会引起岩石物性、原油性质的变化,两种作用的叠加加剧了储层的渗透率伤害。CO_2与岩石的溶蚀过程以150 h为分界点而分为两个阶段,渗透率伤害主要发生在第一阶段,渗透率降幅达到11. 5%,第二阶段仅为1. 71%,溶蚀反应生成高岭石、重碳酸盐等次生矿物、以及盐霜反应析出的结晶都会堵塞孔道; CO_2与原油作用使原油发生组分分异,导致沥青质沉积,在1～5. 5 MPa压力区间内沥青质沉积最为严重,渗透率越高沉积量越多,沉积物堵塞孔道降低储层有效渗透率。研究揭示了注CO_2引起的储层伤害机理,形成的认识对于该类油藏开发和方案编制具有重要的指导意义。     

致密轻质油藏不同CO2注入方式沥青质沉积及储层伤害特征

致密轻质油藏注CO₂会引发沥青质沉积现象。为厘清不同CO₂注入方式下沥青质沉积特征及其对储层的伤害机理,以鄂尔多斯盆地延长组7段储层轻质原油为例,在明确CO₂注入量和压力对沥青质沉淀量影响的基础上,通过开展不同注入压力下CO₂吞吐和驱替实验,辅以核磁共振在线扫描技术,研究了不同注气方式下沥青质在岩心中的沉积特征,定量评价了不同注气方式下沥青质沉积对储层物性、润湿性和孔隙结构的伤害程度,从微观孔隙尺度剖析了沥青质沉积对储层的伤害机理。研究结果表明,沥青质主要在岩心入口端大量沉积,且越接近岩心出口端沉积量越小,驱替方式下的沥青质沉淀量和沉积区域大于吞吐方式;两种注入方式下孔隙度变化率相差较小,但驱替方式下的渗透率伤害率远高于吞吐方式;沥青质沉积引发岩石润湿性向亲油反转,润湿反转指数随注入压力的升高而增大,且驱替方式下的润湿反转指数大于吞吐方式;微观尺度下沥青质主要在大孔隙中沉积,但吞吐方式下大孔隙（0.092 μm≤T₂<4.500 μm）堵塞率随注入压力的升高而增大,小孔隙（0.009 μm≤T₂<0.092 μm）堵塞率则先下降、后上升;驱替方式下小孔隙和大孔隙堵塞率均随注入压力的增加而增大。     

CO_2在原油中的扩散及引起的沥青质沉积

CO2在原油中扩散和溶解,使得原油体积膨胀和黏度降低的同时,原油组分也发生变化,可能引起沥青质等重有机质沉积,伤害储层,因此需全面评价CO2在原油中的扩散和影响因素以及可能引起的沥青质沉积程度。用压力降落法测定了压力和沥青质含量对CO2在原油中的扩散系数和溶解度的影响。结果表明,随着压力增加,CO2在原油中的扩散系数成线性增加,溶解度先增加后降低。随原油沥青质含量的增加,CO2扩散系数降低,溶解度增加。CO2扩散后的原油沥青质含量大幅降低,最高降幅达94.6%,表明CO2在扩散过程中引起了沥青质的沉积。     

低温CO2驱替含沥青质原油模型化研究

为进一步了解CO2注入过程中含沥青质原油在注气井近井地带中的渗流规律和温度变化对沥青质沉淀的影响,在前人研究的基础上,综合考虑沥青质的沉积、能量的转化及CO2温度的变化,建立了注CO2含沥青质原油数值模型。以某实例油田为例,将该模型应用于注气井近井地带模拟,结果表明：低温CO2驱油过程存在液相驱替,并随注气压力的增大,温度的影响范围不断扩大;沥青质沉积主要发生在近井地带;低温CO2引发的沥青质沉淀比模拟的常温CO2引发的沥青质沉淀小。在模型计算过程中,将低温CO2驱油效率分两方面讨论,作出四类基本低温驱油机理图,认识到合理的注入参数选取是关键。     

致密砂岩油藏CO2吞吐沥青质沉积对储层的伤害特征

针对注CO₂提高原油采收率过程中易产生沥青质沉积的现象,以致密砂岩天然岩心和储层原油为研究对象,利用CO₂吞吐以及核磁共振等实验手段,开展了致密砂岩油藏CO₂吞吐过程中沥青质沉积对储层的伤害特征研究。实验结果表明：原油的沥青质含量越高,CO₂吞吐过程中沥青质的沉积率越大;随着实验压力的升高,沥青质沉积率先增大后减小,当压力为25 MPa时,沥青质沉积率最大;CO₂吞吐过程中沥青质沉积对储层渗透率的伤害程度较大,而对孔隙度的伤害程度则相对较小;沥青质主要沉积在大孔隙中,且油样中沥青质的含量越高,对岩心大孔隙的堵塞程度就越大;沥青质沉积可以使岩心进口端面的润湿性由亲水性向亲油性转变;沥青质沉积会影响CO₂吞吐实验的采收率,沥青质含量越高,采收率越小。在致密砂岩油藏注CO₂吞吐过程中,应采取相应的抑制沥青质沉积措施,以提高CO₂吞吐措施的效果。     

利用CO_2非混相驱提高采收率的机理及应用现状

由于重油的相对分子量很高,CO_2与原油的混相压力比油藏压力高得多,因此通过注CO_2提高原油采收率必须依赖非混相驱。在非混相驱中,CO_2溶入原油后,使油膨胀,并降低油的粘度,从而达到驱油增产的目的。通过介绍非混相CO_2驱在油藏增产中的驱油机理,证明CO_2作为一种有效的驱油剂,可以提高油藏原油的采收率。     

低渗透油藏中CO2与原油的相互作用*

为更好地指导CO_2驱在低渗透油藏的应用,研究了CO_2与原油相互作用及其对CO_2吞吐采油效果的影响。首先从溶解和萃取两个方面分析了不同压力下CO_2-原油的相互作用规律;然后利用设计的岩心模型开展了CO_2吞吐采油实验,同时对驱替前后的岩心进行了核磁共振扫描,明确剩余油分布状态;最后结合江苏油田应用实例,提出下一步CO_2采油技术应用方向。结果表明,压力超过萃取开始压力(10.0 MPa)时,萃取率随压力的升高显著增大,40.0 MPa时的萃取率为85.2%。压力小于原油收缩压力(13.0 MPa)时,原油表现为体积膨胀,最大膨胀系数1.25;压力大于13.0 MPa时,在CO_2对原油的强萃取作用下,原油体积明显收缩。吞吐实验结果表明,对于长度为6.0 cm的低渗基质岩心,CO_2可采出48.0%的原油,初期主要增产机理为CO_2在原油中溶解膨胀,后期主要增产机理为CO_2萃取原油中的轻质组分。在实际应用中,需充分考虑油藏条件对CO_2与原油作用的影响,压力低于15 MPa的油藏应优先考虑CO_2吞吐,高于15 MPa的油藏应优先考虑CO_2驱。图8参16     

CO_2驱替下沥青质沉积实验研究

详细介绍了CO2驱油过程中沥青质沉积对油田开发效果的影响。室内实验采用7块渗透率相近的人造岩心,研究了不同CO2注入压力下的采收率、沥青质沉积量、岩心渗透率的变化情况。结果表明:煤油和模拟油采收率均随注入压力的增加而提高。在CO2驱油过程中,部分沥青质沉积在岩心中,两种油样的采收率差值随着注入压力的升高先增加后降低,在25MPa时最大,为18.8%。随着CO2注入压力的增加,沥青质沉积量和岩心渗透率降幅先增加后减小。在注入压力为28MPa时,沥青质沉积量最大,为45.53%,岩心渗透率也降至最低,降幅达27.9%。沉积量主要受沉积效应和溶解效应的综合影响。     

挥发性油藏CO2驱动态混相特征

挥发性油藏地层能量充足,原始地层压力高,常规水驱开发难以实施。CO_2驱以其良好的驱油特性在该类油藏中得到了应用,但由于挥发性原油气油比高,溶解气中甲烷含量高,导致CO_2驱混相压力高,使得其驱油效果受到一定的影响。通过室内实验和数值模拟,研究挥发性油藏注CO_2过程中的动态混相特征,并剖析衰竭开发转CO_2驱界限。结果表明:挥发性油藏存在着适度衰竭转CO_2驱"脱气降混"机理,即随着地层压力的降低,原油中甲烷成分部分脱出,有助于CO_2驱最小混相压力的降低。另外,其脱气降混程度与其原油类型和溶解气油比有关,原油越接近于凝析油,气油比越高,混相压力降低程度越大;反之,原油越接近于黑油,气油比越低,混相压力降低程度越小。结合动态混相机理,提出了挥发性油藏衰竭开发转CO_2驱界限,即气油比越高,其转驱界限越低,脱气后CO_2混相驱补充地层能量幅度越小;反之,转驱界限越高,补充地层能量幅度越大。     

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。