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

在同一温度条件下，压力升高时，CO

溶解度升高，降粘作用随之提高，但当压

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，使（质量）；由于大量CO

2

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。