注空气、氮气、二氧化碳、天然气、蒸汽等提采机理-

1。二氧化碳驱油机理1.1二氧化碳驱油机理

二氧化碳驱的作用机理可分为CO

2混相驱和CO

2

非混相驱(表1—1）,当最小

混相压力小于原始地层压力时，能够达到混相驱油，高于原始地层压力时为非混

相驱。

非混相驱主要通过溶解、膨胀、降粘，降低界面张力等作用来驱油;而混相驱除了溶解、膨胀、降粘等,就是CO

2

与原油能够达到混相,也就是一种相态，没

有界面张力，理论上驱油效率能够达到100％。一般稀油油藏主要采用CO

2

混相

驱,而稠油油藏主要采用CO

2

非混相驱.

表1—1 混相驱油与非混相驱油对比表

在稀油油藏条件下CO

2

易与原油发生混相，在混相压力下，处于超临界状态

下的CO

2可以降低所波及的油水界面张力。CO

2

注入浓度越大，油水相界面张力越

小,原油越容易被驱替.通过调整注入气体的段塞使CO

2

形成混相，可以提高原油

采收率增加幅度。

非混相CO

2

驱开采稠油的机理主要是:降低原油粘度，改善油水流度比，使原

油膨胀，乳化作用及降压开采。CO

2

在油中的溶解度随压力增加而增加。当压力

降低时，CO

2从饱和CO

2

原油中溢出并驱动原油，形成溶解气驱。气态CO

2

渗入地

层与地层水反应产生的碳酸，能有效改善井筒周围地层的渗透率。提高驱油机理。

与CO

2驱相关的另一个开采机理是由CO

2

形成的自由气可以部分代替油藏中的残

余油。

CO

2

驱油机理主要有以下方面：

（1）降低原油粘度

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（表CO

2

1-2）。原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量.并且原油初始粘度越高，CO

降粘效果越明显,如下表所示。江苏油田富48井注入37.161％

2

后，原油粘度降低了60.173%；Maini和Sayegh研究发现,在（摩尔分率）CO

2

之后,其粘度从6822MPa·s降低到了226MPa·s。

61.55MPa下，稠油饱和CO

2

表1-2 CO2完全饱和时原油粘度变化对比表

原油初始粘度（mPa。s）CO2完全饱和时原油粘度（mPa.s)

1000～9000 15～160

100～600 3~5

10～100 1～3

1～9 0。5～0。9

溶解度降低,降粘作用反而变差(图1-1）.

温度较高(大于120℃）时,因CO

2

溶解度升高，降粘作用随之提高，但当压在同一温度条件下，压力升高时，CO

2

力超过饱和压力时，粘度反而上升(图1-2)。原油粘度降低时，原油流动能力增加,从而提高了原油产量.

图1—1 CO2溶解量随温度的变化曲线图1—2 CO2溶解量随压力的变化曲线（2）改善原油与水的流度比

溶于原油和水,将使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随大量的CO

2

之降低，大庆勘探开发研究院在45℃和12。7MPa的条件下进行了有关试验，试在油田注入水中的溶解度为5%（质量），而在原油中的溶解度为15%验表明，CO

2

溶于原油中，使原油粘度由9。8mPa。s降到2。9mPa.s，（质量）；由于大量CO

2

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,水的粘度将

提高20%以上（图1—3）,同时也降低了水的流度。因为碳酸化后,油和水的流度趋向靠近，所以改善了油与水流度比，扩大了波及体积。

图1—3 地层水的粘度与CO

2

溶解浓度的关系（3）使原油体积膨胀

CO

2

大量溶于原油中，可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不但取决

于原油分子量的大小,而且也取决于CO

2的溶解量。CO

2

溶于原油，使原油体积膨

胀，也增加了液体内的动能，从而提高了驱油效率.通常情况下，CO

2

在原油中溶

解可使其体积增加10％～40%。

这种膨胀作用对驱油非常重要：①水驱后留在油层中的残余油与膨胀系数成

反比，即膨胀越大,油层中残留的油量就越少；②溶解CO

2

的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程,泄油的相对渗透率曲线高于它们的自动吸油相对渗透率曲线,形成一种在任何给定饱和度条件下都有利的油流动环境；③原油体积膨胀后一方面可显著增加弹性能量，另一方面膨胀后的剩余油脱离或部分脱离地层水的束缚，变成可动油。

（4）高溶混能力驱油

尽管在地层条件下CO

2与许多原油只是部分溶混，但是当CO

2

与原油接触时，

一部分CO

2溶解在原油中,同时，CO

2

也将一部分烃从原油中提取出来,这就使CO

2

被烃富化,最终导致CO

2

溶混能力大大提高。这个过程随着驱替前缘不断前移而

得到加强,驱替演变为混相驱，这也使CO

2

混相驱油所需要的压力要比任何一种气态烃所需要的混相压力都低得多.用气态烃与轻质原油混相也要27～30MPa,

而用CO

2

混相压力只要9~10MPa即能满足。

在高温高压下CO

2与原油溶混机理主要体现在烃从原油中蒸发出来与CO

2

混

相，即主要是蒸发作用;在低温条件下主要是CO

2

向原油的凝聚作用和吸附作用。