二氧化碳乳液微观稳定性实验研究

实验优选了AOT作为CO₂乳液表面活性剂,利用高温高压反应釜测定了AOT水溶液与CO₂在不同温度、压力下的乳液析液半衰期,并通过微观实验测定了温度、压力对CO₂乳液微观稳定性的影响。结果表明,随着压力的增大,CO₂乳液稳定性随之增大;随着温度的增加,CO₂乳液稳定性随之降低,低压下温度的影响不明显,随着压力的增加,温度的影响越来越明显。微观实验显示,温度越高越不利于乳液的稳定,压力越高越有利于乳液的稳定,这与高温高压反应釜所得的结果相对应,说明CO₂乳液的稳定性主要取决于乳液的扩散、聚并、排液、破灭等机理。CO₂乳液在驱油过程中能有效控制CO₂流度,大幅改善CO₂驱油效果,提高采收率。     

降压脱气对溶CO2原油乳液中水滴稳定性的影响

通过对CO₂在油/水/乳液中的溶解度、溶CO₂原油的流动性、溶CO₂后油-水间的界面特性、溶CO₂原油乳液的稳定性、油-水界面压力变化的测试与计算,分析溶CO₂原油乳液在降压脱气过程中水滴稳定性的变化规律。结果表明：溶CO2原油乳液中,沥青质等界面活性物质能够迅速地迁移并吸附于油-水界面,并微弱提高油相对CO₂的溶解能力,并使得油-水界面张力快速降低,界面弹性模量增大,降低界面扩张损耗角;溶入CO₂能够降低油相黏度,提高水滴沉降速率,使得原油乳液的分油率增大;降压脱气时,水相中CO₂气泡的析出、长大,迫使水滴膨胀,降低界面上活性物质的浓度,减小了油-水界面压力,使得水滴的聚结稳定性变差,增大了原油乳液的分水率。     

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。     

高温高矿化度CO2泡沫性能实验研究

在高温、高矿化度条件下,通过测试起泡剂浓度、温度、矿化度和压力对CO₂泡沫性能的影响,筛选出了耐温、耐盐性能良好的表面活性剂作为起泡剂,并通过动态驱替实验,考察了起泡剂在高温、高矿化度条件下的CO₂泡沫的流度控制和封堵能力。实验结果表明,HLB值在14¹6之间的两性和非离子表面活性剂复配的起泡剂泡沫稳定性较好;高压下（15MPa）所产生CO₂泡沫更为稳定,在100℃下驱替实验所测得最大阻力因子达130,表现出良好的封堵和流度控制性能。泡沫仪测试和驱替实验结果对比表明,泡沫半衰期对阻力因子的影响更为敏感,是衡量泡沫稳定性和封堵能力的主要因素。表4图5参11     

特低渗砂岩油藏CO2-低界面张力黏弹流体协同驱油机理研究

目的 特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强,造成CO₂驱易发生气窜,提高采收率效果欠佳,其中,CO₂水气交替驱作为结合CO₂驱和水驱优势的方法,具有较高的适用性。为进一步改善CO₂-水交替驱的开发效果,开展了CO₂-低界面张力黏弹流体协同驱油研究。方法 通过界面张力和润湿性能测试评价低界面张力黏弹流体基本性能,并利用微观可视化驱油实验及岩心驱油实验等,探究了不同驱替方式的驱油效果和CO₂-低界面张力黏弹流体协同驱油过程中二者之间的“协同作用”机理。结果 低界面张力黏弹流体具备良好的界面活性和改变岩石表面润湿性能力,水驱后开展CO₂驱、低界面张力黏弹流体驱、CO₂-低界面张力黏弹流体交替协同驱,采收率可在水驱基础上分别提高0.91%、10.66%、16.25%,其提高采收率机理包括降低界面张力、改善流度比、改变岩石表面润湿性及乳化作用的协同效应等。结论 CO₂-低界面张力黏弹流体协同驱既可有效...     

HPAM聚合物与离子型表面活性剂协同稳定CO2泡沫的分子模拟研究

CO₂泡沫驱可以有效地控制CO₂相的流度从而提高波及效率,同时它还能够进行CO₂地质封存,减少碳排放以应对全球气候变暖的挑战。表面活性剂能降低CO₂泡和水相液膜之间的界面张力(IFT),从而增加因拉普拉斯毛细管自吸效应导致的泡沫液膜中液体析出的阻力。聚合物可以提高泡沫液膜黏度,也可以减缓液膜中的液体析出并缓解气泡聚并现象。二者同时被用作提高泡沫稳定性的化学试剂,然而表面活性剂分子根据亲水头基电荷正负属性不同会具有不同的界面行为,在微观尺度下不同类型表面活性剂和聚合物分子之间的协同作用还不明确。本研究采用分子动力学模拟的方法,研究了油藏条件下阴离子型(SDS)和阳离子型(CTAB)表面活性剂分别与水解聚丙烯酰胺(HPAM,水解度25%)在CO₂与水相界面处的相互作用。研究结果表明,CTAB比SDS具有更强的降低CO₂与水之间IFT的能力,IFT的大小与界面宽度和界面覆盖率呈正相关性。具有相同电性的HPAM与平衡离子Br^-在CTAB界面膜...     

100%液态CO2增稠压裂液流变性能

针对液态CO₂干法压裂增稠性能要求,研制了适用于液态CO₂物理化学性能的一种表面活性剂增稠剂。通过高压管路流变实验,在线模拟了液态CO₂增稠过程。实验结果表明,表面活性剂能够在液态CO₂形成棒状或蠕虫状胶束而增加体系粘度,增黏倍数在86~218之间,且混合体系呈现出剪切稀释特性;压力的增大或者稠化剂体积分数的增大对液态CO₂增稠压裂液黏度的影响较小,对流变参数的影响均较小,而液态混合体系的有效黏度随着温度的升高而减小,呈指数规律递减的趋势;液态混合体系的流动指数随温度的升高而增大,稠度系数随温度的升高而减小。      

致密油藏注CO2防窜体系研究进展

致密油藏注CO₂不仅可以实现增压、混溶、降黏等目的，也是CO₂就地埋存和高效利用的重要途径。受CO₂与原油流度差异，特别是储层非均质性的影响，致密油藏注CO₂极易沿优势通道(裂缝)窜逸，因此，CO₂防窜是实现CO₂埋存和高效排驱的关键。通过对致密油注CO₂防窜体系的国内外研究动态进行综述，对比评述了凝胶、聚合物、泡沫、表面活性剂的防窜机理，重点概述了CO₂响应性表面活性剂的类型、CO₂响应特征及智能暂堵机制，在此基础上对致密油注CO₂防窜体系的应用前景进行了展望。依据现阶段CO₂响应性表面活性剂在CO₂防窜体系的应用，提出了CO₂响应性表面活性剂在CO₂防窜体系的重点研究方向：(1)设计和研发具备超临界CO₂可溶性，开关乳液、囊泡、凝胶、“蠕虫状”胶束自组装及原...     

高温高压条件下CO2 / 原油和N2 / 原油的界面张力

在油藏温度下,采用ADSA（axisymmetric drop shape analysis）技术测定了不同压力下CO₂/原油和N₂/原油体系的平衡界面张力。实验发现,原油与超临界CO₂接触的初始阶段存在强烈的扩散作用,原油中的轻质组分被超临界CO₂溶解抽提,并且随着压力的增加,这种溶解抽提作用增强;原油与N₂接触时,也存在相互扩散作用,但在本实验所测试的压力范围内（小于36 MPa）并不明显。两种体系的平衡界面张力随着压力的升高逐渐降低,其中CO₂/原油体系的平衡界面张力降低的幅度明显大于N₂/原油体系;N₂/原油体系的平衡界面张力随压力基本呈线性变化。在CO₂/原油体系中,当压力低于17.7MPa时,平衡界面张力下降非常快;当压力大于17. MPa时,CO₂/原油体系的平衡界面张力下降较慢。     

超低渗透油藏CO2吞吐利用率实验研究

CO₂吞吐技术是开发特低渗透、超低渗透油藏的有效方式,但吞吐过程中CO₂的利用率如何亟待研究。利用长庆油田某超低渗透油藏天然岩心进行了室内CO₂吞吐物理模拟实验,分析了不同注入压力下CO₂吞吐的采收率规律和CO₂利用率。研究发现,CO₂吞吐的累计采收率随着注入压力的升高而增大,并逐渐减缓;CO₂利用率随着吞吐轮次的增加明显降低,前4轮CO₂吞吐中CO₂的利用率较高;提高CO₂注入压力使CO₂-原油体系达到近混相或者混相状态,不仅能够获得更高的采收率,而且不会显著增加CO₂气源方面的成本。研究结果表明,油田应用CO₂吞吐技术时采用近混相或者混相方式进行4个轮次的吞吐,能够取得较好的开发效果和经济效益。      

高压悬滴法测定 CO 2 -原油最小混相压力

CO ₂ - 原油体系的最小混相压力是 CO ₂ 驱油技术研究中的一个重要参数。 采用高压悬滴法测定了延长油田特低渗油藏原油在 44 ℃ 油藏温度下 CO ₂ - 原油体系界面张力随压力的变化。 实验结果表明： CO ₂ -原油两相间的界面张力随体系压力的升高而呈近线性下降趋势。 根据外推法得出两相体系界面张力为0 时的最小混相压力为 23.56 MPa 。 利用该方法既可以较精确地得到 CO ₂ - 原油体系最小混相压力数据,又可以直接地观察到 CO ₂ - 原油混相互溶时的状态。 实验操作时间较短,且简单易行,对同类实验的测定方法具有一定的参考价值。     

油藏CO2驱过程中最小混相压力的动态变化及其影响因素分析

为了进一步研究CO₂驱过程中最小混相压力(MMP)的动态变化,为油气CO₂驱产出伴生气回注提供理论依据,针对吉林油田CO₂驱示范区的油藏工况,利用经验模型法和PVT方法分析计算MMP,进行了CO₂驱过程中油气组分及MMP变化的动态分析,研究了MMP的变化规律及其影响因素。结果表明,2种方法所得MMP差值为4%～8%,与实验值的误差为5.36%。在油藏CO₂驱生产过程中,由于CO₂的抽提作用使原油中的中轻质组分(C₂～C₆)减少,导致MMP增大。注入气的组分对MMP也有较大影响,纯CO₂中加入C₂H₆等轻质组分会降低MMP。CO₂驱油藏产出气中含有CO₂,CH₄和(C₂～C₄)等轻质组分,可以将其与纯CO₂混合后回注,当...     

高温高压条件下CO_2-原油-水体系相间作用及其对界面张力的影响

采用轴对称悬滴形状分析技术研究了高温、高压条件下CO_2-原油体系和原油-碳酸水体系的相间作用及其界面张力的变化规律。研究结果表明:在高温、高压条件下CO_2与原油之间的相间作用可分为2个阶段,第1阶段为CO_2溶解并使原油膨胀,第2阶段为CO_2抽提轻质组分并使油相体积减小;压力增大,CO_2与原油的相间作用速度变快,压力接近最小混相压力时,油滴形态变得极不稳定,CO_2对轻质组分的抽提作用增强,CO_2与原油界面变模糊。温度和压力是影响CO_2与原油界面张力的主要因素,温度越高,气液界面越不稳定,动态界面张力波动越大,平衡界面张力越大;压力越高,动态界面张力达到平衡时间越短,最终的平衡界面张力越低。原油-碳酸水体系界面处的相互作用较弱,油水界面清晰,油滴形态稳定。CO_2从水相向油相逐渐扩散过程中,油滴体积不断膨胀并逐渐达到稳定,未出现CO_2抽提轻质组分导致油滴体积减小的现象。随着CO_2在水相中的溶解及向油相中的扩散,界面张力逐渐下降并达到平衡;温度和压力越高,油水界面张力达到平衡的时间越短,油水界面张力越小。     

鄂尔多斯盆地油沟区长4+51低渗透油藏二氧化碳驱先导试验

鄂尔多斯盆地低渗透油藏储量丰富,但注水驱油效果不佳且陕北地区水资源匮乏,亟需新的驱油技术降本增效。为此,基于吴起油沟油区长4+51油藏特征,利用20 m细管在60 ℃下进行了CO₂驱替模拟实验,在此基础上,结合油藏特征设计了施工参数,并选取了5个井组进行CO₂驱先导试验,通过注CO₂前后地层压力对比、CO₂驱油效果、实施区CO₂泄露监测对现场施工情况进行了分析。研究表明:长4+51低渗透油藏满足CO₂混相驱的要求,井口压力8 MPa、流速0.6 t/h的施工参数可保障其混相,CO₂可在储层中均匀推进,地层压力稳步回升,注气2年同比注水驱油增产原油2 935.6 t,其换油比为3.03∶1,且在试验区土壤中未监测到CO₂泄漏。该研究可为碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在鄂尔多斯盆地的安全推广提供技术支持,为保障延长油田稳产及陕北地方经济可持续发展提供技术参考。     

水平井CO2缝间驱替产能影响因素

致密油藏衰竭式开发产量递减快,能量亏损严重。为探索更有效的开发方式,采用CMG-GEM软件建立水平井CO₂缝间驱替模型,模拟CO₂注入量、注入压力、储集层温度、裂缝间距以及裂缝长度对水平井产能的影响。结果表明：水平井CO₂缝间驱替能够较大程度地增加CO₂波及面积,充分挖掘剩余油,提高开发效果;注入压力为25 MPa时,CO₂注入量应接近且不超过10×10⁴ m³;日产量峰值随注入压力、裂缝间距和裂缝半长的增大而增大;储集层温度为80 ℃时,日产量峰值相对于其他温度较高,储集层温度越高,日产量达到峰值所需的时间越短。     

江苏油田CO2混相驱现场试验研究

对江苏油田富14断块进行的可行性研究结果表明,复杂小断块油藏可以进行经济有效的CO₂混相驱。江苏油田富14断块在保持最低混相压力的状态下,于1998年末开始进行了CO₂—水交替(WAG)的注入试验。进行了6周期的注入试验后,水气比由0.86:1升至2:1。油井见到了明显的增油降水效果,水驱后油层中形成了新的含油富集带。试验区采油速度由0.5%升至1.2%,综合含水率由93.5%降至63.4%。到目前为止,CO₂波及区采收率已提高4%,CO₂利用率为1240m³/t(油)。试验仍在继续进行。富14断块CO₂混相驱的成功为提高复杂小断块油藏采收率和丰富国内三次采油技术提供了重要的依据。     

深层高压低渗油藏CO_2驱室内实验研究——以中原油田胡96块为例

深层高压低渗油藏衰竭开发后存在气液两相流,开展CO2混相驱渗流特征复杂,需要进行深入研究。模拟深层高压低渗油藏环境,应用细管、长岩心实验开展了CO2驱室内实验研究。研究表明,该类油藏衰竭开发后,地层呈现双相流,CO2驱最小混相压力呈下降趋势,CO2驱油效果大幅下降,但注气恢复压力后开发可达到在原始地层条件下连续注CO2的驱油效果。研究成果有效指导了现场应用,中原胡96块深层高压低渗油藏CO2驱先导试验取得良好效果,为有效动用深层高压低渗油藏提供了技术支持。     

疏水缔合聚合物驱体系中原油乳状液性质及破乳规律

采用瓶试法考察了原油组成及疏水缔合聚合物（Hydrophobically associating polymer, HAP）质量浓度对原油乳状液稳定性的影响,用油 水界面张力、界面电性、界面扩张流变、界面剪切黏度等多个参数表征了HAP驱采出液油 水界面性质的变化规律,用一系列酚胺树脂聚醚破乳剂对模拟采出液进行破乳。结果表明,原油中胶质和沥青质是影响原油乳状液稳定的重要因素;实验浓度范围内,随着HAP浓度升高,原油乳状液稳定性增强。HAP具有界面活性,吸附在油 水界面可降低界面能,利于乳化;HAP在界面上形成交联网状结构,提升了界面膜的扩张模量和剪切模量,同时增强了界面膜的负电性,利于稳定乳状液。环氧乙烷与环氧丙烷各占一半的酚胺树脂聚醚破乳剂与1%甲苯二异氰酸酯（TDI）交联后,5 min即可完全将原油乳状液破乳。     

低渗致密气藏注超临界CO2驱替机理

为了提高低渗致密气藏采收率,探索研究将CO₂注入气藏中,实验与数模相结合论证超临界CO₂驱替天然气的驱替机理。首先,通过超临界CO₂-天然气相态实验研究CO₂与天然气混合规律。平衡相行为实验定量测定了储层条件CO₂与天然气的物性参数,结果表明CO₂与天然气的物性差异有利于CO₂驱替天然气提高采收率以及封存。超临界CO₂-天然气扩散实验论证了CO₂与天然气混合过程中驱替前沿的混合程度,结果表明CO₂在天然气中的扩散度不高,可形成较窄的互溶混相带,实现CO₂有效驱替。在分析了CO₂与天然气混合特征的基础上,开展致密储层CO₂驱替天然气长岩心驱替实验。实验结果表明,CO₂提高天然气采收率12%,超临界CO₂驱可有效提高致密气采收率。最后,以相态及驱替实验为基础,应用数值模拟方法,建立了长岩心模型,单注单采倾角机理模型及背斜模型,系统证实了超临界CO₂驱替天然气的驱替机理。通过分析认为,CO₂与天然气驱替前沿部分混溶,一方面保持了气藏压力,另一方面超临界CO₂沉降在气藏圈闭下部形成“垫气”提高了天然气采收率。从实验及数值模拟两方面系统论证超临界CO₂的驱替机理,为探索注CO₂提高天然气采收率选区评价奠定了基础。