第一章二氧化碳驱油机理第一节驱油机理CO2是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以是原油体积膨胀，粘度下降，还可降低油水间的界面张力；CO2溶于水后形成的探索还可以起到酸化作用。它不受井深、温度、压力、地层水矿化度等条件的影响，由于以上各种作用和广泛的使用条件，注CO2提高采收率的应用十分广泛。人们通过大量的室内和现场试验，都证明了CO2是一种有效的驱油剂，并相继提出了许多注入方案。包括：连续注CO2气体；注碳酸水法；注CO2气体或液体段塞后紧接着注水；注CO2气体或液体段塞后交替注水和CO2气体（WAG法)；同时注CO2气体和水。连续注入CO2驱替油层时，由于不利的流度比及密度差，宏观波及系数很低，CO2用量比较大，实施起来不够经济，用廉价的顶替液驱动CO2段塞在经济上更有吸引力。用碳酸水驱油实质是利用注入的水和CO2溶液与地层油接触后，从其中扩散出来的CO2来驱油，但此扩散过程较慢，与注入纯CO2段塞相比达到的采收率比较低。注CO2段塞的工艺包括；注CO2段塞后注水、注段塞后交替注水和注CO2气体，前一种方法是水驱动CO2段塞驱扫描整个油层，尾随的水不混相地驱替CO2，在油层中留下一个残余的CO2饱和度，后一种方法，其目的在于降低CO2的流度，提高油层的波及系数。提出的另外一种工艺是通过双注水系统同时注水和CO2（见下图），但是这种工艺的施工和完井的成本高，经济风险更大。沃纳（Warner1977）和费耶尔斯（Fayers）等人在模拟研究中证明，WAG注入法要比连续或单段塞注入法优越。沃纳的研究结果还表明，连续注入CO2可采出潜在剩余油量的20%；注入CO2段塞可采出25%；而WAG法可采出注水后地下原油的38%；同时注入气与水可采出47%的原油，但此法仍存在着严重的操作问题。由此看来，WAG法仍然是最经济可行的CO2驱工艺，但它不适合于低渗透砂岩，因为在这种砂岩中，由于水的流度很低，变换注入方式可能造成注入速度严重降低。不管CO2是以何种方式注入油层，CO2之所以能有效地从多孔介质中驱油，主要是由于以下各因素作用的结果：（1）使原油膨胀；（2）降低原油粘度；（3）改变原油密度；（4）对岩石起酸化作用；（5）可以将原油中的轻质馏分汽化和提取；（6）压力下降造成溶解气驱；（7）降低界面张力；至于哪个因素起主要作用，取决于油层温度、压力和原油组分，对于某个具体的CO2驱项目来说，其主要驱替特效性应处于图1-2中所示的五个区域中的一个：区1：低压环境；区2：中压、高温环境；区3：中压、低温环境；区4：高压环境；区5：高压、低温（液体）环境。当CO2处于-56.6OC,0.422MPa时，固体、液体和气体同时存在，即三相点。当二氧化碳处于31C，7.39MPa○时，气体、液体同时存在，即临界点。当温度高于31C时，压力增大，二氧化碳也只能是气态，见图1.3因为二氧化碳的分子不具有水分子的固有极性，所以在较高的油藏温度和压力下，它不是以低粘度的液体溶于油中，就是以高密度的气体溶于油中；并且随着压力升高，其溶解度也相应增大，见图1.4。原油中溶有注入的二氧化碳时，原油性质会发生变化，甚至油藏性质也会得到改善，这就是二氧化碳提高原油采收率的关键。下面详细分析二氧化碳驱油提高采收率的机理。○1.降低原油粘度二氧化碳溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大，见表。40C时，二氧化碳溶于沥青可大大降低沥青的粘度。温度较高时（120C以上），因二氧化碳溶解度降低，降粘作用反而变差；在同一温度条件下，压力升高时，二氧化碳溶解度升高，降粘作用随之提高。但是，压力过高，若压力超过饱和压力时，粘度反而上升。原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高原油产量○○2.改善原油与水的流度比大量的二氧化碳溶于原油和水，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45C和12.7MPa的条件下进行了有关试验，试验表明，二氧化碳在油田注入水中的溶解度为5%（质量），而在大庆油田原油中的溶解度为15%（质量）；由于大量二氧化碳溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa·s降到2.9mPa·s，使原油体积增加了17.2%，同时也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度也要增...
VIP
