降低CO2 驱混相压力的发展现状

将CO₂ 注入油层, 不仅封存了CO₂ , 还可以大幅度提高油气田采收率, 达到CO₂ 减排和油藏高效开发的双赢目的, 受到了相关研究者的广泛重视。如何有效地降低CO₂ 与原油之间的混相压力, 是目前CO₂ 驱提高采收率研究的主要热点和难点之一。文中比较了降低CO₂ 驱混相压力的几种方法, 探索新的亲CO₂ 表面活性剂以降低CO₂ 驱最小混相压力。目前, 降低CO₂ 驱混相压力的主要方法有添加共溶剂法, 但成本比较高; 超临界CO₂ 微乳液法可以降低CO₂ 驱混相压力, 但是目前表面活性剂的研究主要集中在降低油/水界面张力的离子型表面活性剂, 关于降低油/CO₂ 界面张力的非离子表面活性剂还鲜有报道; 亲CO₂ 表面活性剂是降低CO₂ 驱混相压力的一种新探索, 但目前已用的表面活性剂与CO₂ 的亲和性差, 使得CO₂ 对极性较强的大分子物质的溶解能力受到限制。因此, 开发新的亲CO₂ 表面活性剂以达到降低CO₂ 驱混相压力的效果显得尤为关键。     

CO2溶胀和CH4协同作用下长庆原油流动性的改善

以CO₂、CH₄ 混合气为气源,在地层条件下利用自主研制的饱和溶气原油装置对长庆原油进行预处理,通过逐级降压得到地面集输工况(0~3.5MPa)下的饱和溶气原油。通过溶气原油物性测试装置与高压流变仪分析了气体组成、温度、压力等对饱和溶气原油溶解度Rs、体积系数Bo、凝点TZ、黏度μ 和屈服值τy 的影响规律, 并讨论混合气稀释效应与溶胀效应对长庆原油的影响。结果表明,随着压力升高,Rs、Bo 升高,随着温度降低,Rs 升高,Bo 降低;相同温度、压力下,Rs(CO₂)约为Rs(CH₄ )的2倍,但CH4 的溶解明显促进了CO₂对长庆原油的溶胀效果;n(CO₂)/n(CH₄ )=9∶1混合气对长庆原油的溶胀作用最佳,且对长庆原油凝点、黏度和屈服值的改善效果最优。     

低温CO2 固体吸附剂的研究进展

随着全球气候变暖,CO₂的捕获、 存储与转换成为近年来国内外关注的热点问题。综述了几种常见低温固体CO₂ 吸附剂的吸附行为、 影响因素、 再生能力、 潜在的应用及存在的问题, 并对理论计算该领域的相关应用进行介绍, 展望了低温固体CO₂吸附剂的发展趋势。     

新疆油田CO2 辅助蒸汽吞吐技术研究

以新疆油田车510井区沙湾组浅层稠油油藏为研究对象,通过PVT 高压物性室内实验方法分析了CO₂ 辅助蒸汽吞吐开采机理,并针对在开发过程中出现的蒸汽超覆及汽窜现象等问题,对该区块进行了CO₂ 辅助蒸汽吞吐技术的现场应用。结果表明,措施井平均单井增油量为206t;措施井平均含水率降低了23%,目前已累计增油6792t,实现增油收益1564万元。经过CO₂ 辅助蒸汽吞吐措施之后可以明显改变该区块的开发效果,并对同类油藏的开发具有现实指导意义。     

CO2跨临界—有机朗肯复合循环的简单计算与特征分析

由于我国地热资源以低品位热能为主,增强型地热系统在发电方面的应用会受限于过低的热效率。理论上,如直接将超临界CO₂与有机工质进行混合,确实有可能提升热动力系统的机械效率。根据该流程设计,对部分参数范围内的CO₂跨临界—异丁烷复合循环的效率进行了估算。计算使用了流量分别为1 kg/s的CO₂和0.25 kg/s的异丁烷流体。计算结果显示,特定状态下的超临界CO₂在膨胀为气态的过程中焦—汤效应显著,流体混合使得异丁烷先蒸发汽化,然后在膨胀中发生冷凝,使得膨胀机内部出现了两相流。冷凝后的异丁烷工质可再次注入压缩机与气体CO₂接触,使得CO₂升温减缓,同时自身获得预热。可借助异丁烷工质降低CO₂的温变范围,改变CO₂膨胀和压缩过程中的多变指数,使其更接近等温过程而非绝热过程,进而提高膨胀和压缩过程的效率。因此,该循环具备显著提高低品位CO₂热动力循环效率的潜力,在未来可用于基于CO₂的地热发电技术。     

延长油田CO2 驱埋存潜力评价方法

目前,油藏已经成为CO₂ 埋存的重要场所,向油藏注入CO₂ 的同时可以提高原油采收率。根据延长油田靖边CO₂ 试验区储层物性特征,利用构造地层埋存、束缚埋存、溶解埋存及矿化埋存等机理,考虑CO₂ 在原油中溶解、CO₂ 在地层水中溶解及自由气的埋存,建立评价CO₂ 埋存量的模型,通过所建立的模型可以评价延长油田 靖边CO₂ 试验区埋存潜力。模型应用结果表明,靖边CO₂ 试验区CO₂ 埋存量可达209.879×104t,储层CO₂ 埋存量大,具有非常好的埋存潜力,为延长油田进行CO₂ 驱提供了重要的指导。     

多孔介质中CO2埋存机理物理模拟实验评价

为了弄清高温高压多孔介质中CO₂的埋存机理,采用室内物理模型,对多孔介质中CO₂埋存机理进行了物理模拟实验评价。结果表明,CO₂溶解埋存主要受温度、压力和地层水矿化度的影响;CO₂溶于地层水后与岩石中的矿物发生矿化反应,反应前后岩石矿物质量分数发生显著变化;气水交替驱可有效地延缓CO₂的突破,提高CO₂埋存率,从而提高原油采收率。     

延长油田CO2驱相态初探

为了研究延长油田J区块CO₂驱相态,根据细管实验得到工区最小混相压力,考虑地层破裂压力计算井口最大注气压力,结合工区目前井口注气压力分析了CO₂驱相态。结果表明,工区CO₂驱最小混相压力为22.2 MPa,井底破裂压力为33.88 MPa,井口最大注气压力可达15.8 MPa;目前工区单井最高注气压力为10.5 MPa,对应注气井底压力为19.1 MPa,低于最小混相压力,属于非混相驱油。当井口注气压力提高到15.0 MPa时,注气井底压力为23.6 MPa,高于最小混相压力,注气井近井地带存在混相区。     

溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化,并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ,溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明,油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移,使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和;在溶CO2的环境下,由于其油/水界面张力最小,使其乳化效果最好,形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密,同时由于其油水界面弹性模量最大,形成的带压乳液体系最为稳定,乳液体系较原油体系的增黏率最明显;与之相反,在溶N2的环境下,带压乳液体系的稳定性较差,易于破乳。     

靖三-靖二联管道原油停输后流变特性与再启动研究

长庆靖三-靖二联外输管线采用加热输送,所输送的是靖安油田典型的低胶质沥青质含量的高含蜡原油,这对安全、经济、高效的管输工艺提出了很高的要求。基于原油流变学、物理化学和凝胶化学理论,首先使用高精度控制应力流变仪对管道停输条件下,原油体系的黏-温、屈服、黏弹、触变等复杂流变行为进行了研究,然后拟合了适用于该原油的流变方程与触变模型,最后基于原油流变性、管流的流动与传热、热力与水力的耦合特性,对长庆靖三-靖二联管道的再启动特性进行了预测。结果表明,长庆原油在反常点温度以下剪切稀释性也随着温度的降低表现得更为明显。在凝点以及凝点温度以上,原油所形成的胶凝结构表现出一定的延性性质,而在凝点温度以下则表现出很强的脆性性质,并且随温度的降低,屈服值呈指数规律增大。在恒剪切速率的作用下,胶凝结构的破坏和重整发生在初期的10min内。所预测的长庆靖三-靖二联外输管线停输再启动特性,与现场数据相吻合。停输32h后,管道末端原油油温会降至其反常点附近,停输48h后,管道末端原油油温会降至其凝点附近。考虑管道运营的安全性,管道最大停输时间为32h,对应再启动压力为1.51MPa。     

固体颗粒对O／W乳状液稳定性的影响

采用表面张力仪、界面黏弹性仪和Zeta电位仪,研究了大庆油田三元复合驱采出水中的固体颗粒（纳米SiO2、钠基蒙脱土）与驱油剂（碱、表面活性剂、聚合物）作用对油水界面性质及乳状液稳定性的影响。结果表明,固体颗粒与NaO H作用使得油滴表面Zeta电位绝对值增大;固体颗粒与烷基苯磺酸盐作用,油水界面张力增大,水相固体颗粒使得油水界面剪切黏度减小;固体颗粒与HPAM 作用使得油滴表面Zeta电位绝对值明显增大。固体颗粒与碱作用时,其低质量浓度不利于O/W乳状液的稳定,而高质量浓度（800 m g/L ）则有利于O/W乳状液的稳定;固体颗粒与烷基苯磺酸盐作用使得O/W乳状液稳定性增加,而与H PA M作用则减小O/W乳状液的稳定性。     

多元热流体热采稠油乳状液的形成及稳定性研究

利用PVT装置模拟高温高压下热采稠油乳状液的形成过程,并通过RS600流变仪及光学显微镜,测定了渤海脱水原油与模拟水在不同条件下所形成的原油乳状液的黏度及微观特性,考察了影响热采稠油乳状液稳定性的因素。结果表明,随实验温度、搅拌速率以及防膨剂浓度的增加,稠油与模拟水乳化所形成的原油乳状液黏度增加,水滴数量增加、粒径减小,所形成的原油乳状液稳定性增强,而多元热流体的加入使得原油乳状液黏度降低,但水相颗粒以更小的粒径分布得更均匀。这主要与温度增加及多元热流体的作用有关,稠油黏度降低,再加上剪切速率增加及稠油中的天然乳化剂共同作用,使得稠油容易与模拟水乳化,形成稳定的W/O型乳状液。     

基于室内实验的稠油火驱氧化状态定量化判断

火驱过程中氧化状态是判断原油是否充分燃烧的重要依据, 基于适用性不足的氧化状态判定方法进 行了研究。首先, 对曙光油田D区块原油进行了热重实验, 通过查看火驱各反应阶段的氧化温度与质量分数的关 系, 获得不同阶段的反应特征。然后, 进行室内低温氧化与高温氧化模拟实验, 分析该原油样品的低温氧化、 高温氧 化的实验结果, 对氧气利用率、 N2与CO2物质的量的比值、 视氢碳原子比以及气体指数进行定量标定。实验结果表 明, 运用这些指标的标定值可以判断室内实验的稠油火驱氧化状态, 为进一步判断矿场稠油火驱氧化状态提供 指导。     

表面活性剂/有机碱对辽河稠油乳状液的影响

为了便于辽河稠油的管道输送,以分水率和降黏率为两项重要研究指标,通过稠油乳化降黏实验,分析了表面活性剂类型及质量分数,有机碱的质量分数和Ca²⁺对辽河稠油乳状液稳定性和流变性的影响规律和作用机理。结果表明,不同的表面活性剂具有不同的分子结构,在油水界面膜上的作用能力差别较大,导致乳状液的流变性和稳定性发生较大变化;用两性表面活性剂LAO?30配置的辽河稠油O/W型乳状液,其分水率与降黏率均随着LAO?30质量分数的增大而降低;表面活性剂LAO?30分别复配有机碱（TEA、ETA、TEOA）时均具有协同作用,能很好地提高乳状液稳定性;对乳状液降黏率、分水率、绿色环保等方面综合考量,选用质量分数为0.20%的ETA和0.75%的LAO?30复配,经乳化得到的乳状液在抗硬水能力方面有很大提升,在CaCl₂质量分数达到0.20%时,乳状液6 h的分水率为24.4%。     

聚合物/表面活性剂驱模拟采出水的乳化稳定性

以成分相对简单的轻质油(V(石油醚):V(苯)=9:1)作为模拟油取代成分复杂的原油配制模拟采出水,详细探究了驱油剂影响聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的机理。采用超低界面张力仪、Zeta电位分析仪和界面流变仪对油水界面张力、油滴表面Zeta电位和油水界面流变进行测定,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM,聚合物)、石油磺酸盐(WPS,表面活性剂)和矿化度对模拟采出水油水分离性能的影响。研究结果表明:WPS能够降低油水界面张力,使模拟采出水更加稳定。HPAM能够增加模拟采出水体相黏度,但对其最终乳化稳定性影响较小。矿化度增加显著增强了模拟采出水乳化稳定性,从而为进一步加深对采出水乳化稳定性的研究提供借鉴。     

注伴生富化气近混相多级接触驱替机理研究

根据近混相驱理论,适当选择注入气的组成,形成湿气或富化气,在低于最小混相压力下可能会形成蒸发-凝析双重传质作用的近混相驱,在适当降低注入压力的同时能使驱替达到与混相驱相同的效果.以我国海上油田某一实际油藏为例,采用该油藏伴生的富化气进行回注,通过注入气体与地层原油之间互溶性膨胀实验以及多级接触PVT相态特征实验和模拟研究,描述了近混相驱多级接触过程中注入气和地层油之间组成变化特征以及PVT高压物性变化规律,探索了我国海上油田注伴生富化气近混相驱油机理.     

三元复合驱采出液沉降处理室内实验研究

三元复合驱采出液中离子矿化度较高,悬浮颗粒半径较大,原油乳化严重,形成了O/W型乳状液,体系黏度较大,成分较复杂,使三元采出液这种复杂的污水体系,在进行油水分离时,很难靠常规沉降处理方法达到较好的分离效果。通过室内沉降实验,研究三元复合驱采出液体系在不同沉降时间、沉降温度条件下的沉降效果,明确三元和聚合物驱体系混掺后沉降效果及技术界限。实验结果表明,三元采出液中混掺聚驱采出液有助于降低三元采出液中油水的分离难度,从混掺污水的水质特性分析,将三元采出液与聚驱采出液混掺,不但可以降低污水处理难度,而且更加有利于现有油田三元采出水处理工艺的稳定运行,且三元采出液与聚驱采出液的最佳混掺比1∶3,最佳混掺沉降时间界限为8 h。     

原油组分及乳化剂对乳状液黏度影响分析

在油井堵水技术中,活性原油堵水技术以其低成本、低伤害、有效期长等特点越来越受到人们的关注。但是在应用中发现,不同区块进行活性原油堵水调剖效果差异较大,有些区块措施效果明显,而另一些区块则效果很差,分析原因为不同区块原油组分中胶质、沥青质含量差异较大,而该物质会对活性原油乳化效果产生较大的影响。为了从根本上提高活性原油堵水技术水平,通过室内乳化实验和光谱实验分析了乳化剂结构和原油组分对油包水乳状液的影响因素。分析得出,乳化剂Span系列的亲油端碳碳单链长度越长,乳状液黏度越大;而双键的存在不利于形成乳状液,且形成的乳状液黏度低;胶质中的5个芳香环排列组成的成分有利于沥青质的溶解,同时5个芳香环的面性排列会增加乳状液的黏度。