气驱提高采收率技术

地层油
饱和 CO2 地层油
CO2
饱和CO2 地层油
CO2和 萃取 的烃 饱和CO2 地层油 排出地层油 油组成分析 循 环 该 过 程
三、气驱室内实验研究
（3）长岩心物理模拟实验研究
长岩心物理模拟是使
用现场实际地层油、实际
地层岩心、实际地层水， 在油藏温度、油藏压力下
进行的驱油实验研究。
可以研究：注入速度、 注入量、注入方式、注入
（1）注入气和地层油的最小混相压力研究 （2）地层油与注入气的相特性研究 （3）长岩心物理模拟实验研究 （4）注气过程中沥青质伤害研究
三、气驱室内实验研究
（1） 最小混相压力研究
1、实验方法 长细管法、界面张力法、升泡法等 长细管模型参数
细管长度 细管直径 空气渗透率 孔隙度 m mm µm2 % 16 6 10.39 32.4
油之间的界面张力降到零，从而最大限度地提高原油采收率。
3、适用范围广，低渗透油藏、常规稠油油藏和高含水油藏均有成 功的现场试验。
二、目前技术现状
1、最早公开发表的论文或著作
1950年－1956年：Whorton等人研究了高压蒸发气驱的过程 1957年： Koch、Hall等人研究了一次接触混相的过程 1956－1967年：Stone、Kehn等人研究了凝析气驱的过程
CO2混相驱和非混相驱的矿场试验，中原油田、吐哈葡北油田开 展了烃气驱矿场试验，江汉油田开展了N2驱试验，其它许多油田 也进行了CO2吞吐矿场试验。
二、目前技术现状
表1
项目 蒸汽驱 热 采
1998-2006美国EOR项目变化表
1998 92 2000 86 2002 55 2004 46 2006 40
长细管为100-200目玻璃珠填充，基本消除了粘性指进、扩 散、非均质等不利于驱油效率的影响，最大限度的突出了相特性 对驱油效率的影响，因此其驱油效率基本上只与地层油的性质有 关，与多孔介质无关。
三、气驱室内实验研究
（1） 最小混相压力研究
2、实验程序
流 程 试 压
实 验 准 备
复配地层油 各 种 标 定
三、气驱室内实验研究
（1） 最小混相压力研究－以F124为例
120
驱油效率(%)
100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 压力(MPa)
(25.9MPa，94.2%)
长细管实验研究表明，F124的最小混相压力为25.9MPa， 与当时地层压力相当，可以实现CO2的混相驱。
2、最早的工业性试验
烃类气驱 1950年，美国德克萨斯州的Block31油田最早开展烃类高压蒸 发混相驱的矿场试验。 20世纪50－60年代，主要是一些烃类混相驱矿场试验，在此期 间，美国和加拿大共开始了150多个工程项目，大量的是一些单井
或井组试验，也有部分大型矿场试验。目前在国外，特别是加拿
大，烃类混相驱仍是最主要的气驱方式之一。
二、目前技术现状
CO2气驱 1958年在德克萨斯州的Dollarhide Devonian油田开始实施了
第一个CO2混相驱的矿场试验，
进入七十年代中期，随着美国大量天然CO2气藏的发现和实验 研究的重大进展，开始了大量的、大规模的矿场试验，包括 CO2
混相驱、CO2非混相驱、CO2吞吐等。目前在国外，特别是美国，
年份
火烧油层
热水驱 合计 微乳液—聚合物驱
7
1 100 — 10 1 — 11
5
1 92 — 10 — — 10
6
4 65 — 4 — — 4
7
3 56 — 4 — — 4
12
3 55 — — — — 0
化 学 驱
聚合物驱 碱驱 表活剂驱 合计
二、目前技术现状
表1 1998-2006美国EOR项目变化表
● 中国国家科技部于2006年批准《温室气体提高石油采收率的资
源化利用及地下埋存》973国家重大基础研究发展计划。 ● 中国石油于2007年设立重大科技专项《温室气体CO2资源化利 用及地下埋存》。 ● 中国石油于2007年设立重大矿场试验《吉林油田CO2提高采收 率及地下埋存现场试验》 。
三、气驱室内实验研究
测气相渗透率
抽空饱和甲苯 饱和地层油 注气
测定孔 隙体积
测饱和地层油体积 计量注入量、瞬时产油、 产气、气体突破点等
清 洗 细 管
三、气驱室内实验研究
（1） 最小混相压力研究
3、最小混相压力确定方法
利用长细管混相仪等设备，在油藏温度下，选取油藏压力 附近至少5个压力点，进行驱油效率测试，根据不同压力 下气体注入量为1.2PV时的驱油效率来确定最小混相压力。
80 70 60
氮气 二氧化碳
执行项目数
50 40 30 20 10 0 <0.7
烃类
0.7-0.75 0.75-0.8 0.8-0.85 0.85-0.9 0.9-0.95 原油密度(g/cm3)
0.95-1
>1
二、目前技术现状
开展注气项目原油粘度分布
2006年美国注CO2驱实施项目原油粘度统计 50 45 原油粘度(厘泊) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 项目数 60 70 80 90
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究 设备原理框图
PVT 分 析 仪 回 压 阀 气 量 计 密度、气油比、 油气组成等分 析测试。 高 压 落 球 粘 度 计
配 样 器
CO2 容 器
高压计量泵
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究 实验方法－膨胀降粘实验 复 配 地 层 油
（按驱油机理分类）
一、气驱主要机理和分类
气驱效果图
50
残余油饱和度
40 30 20 10 0 -8 -7
水驱
非混相驱 混相驱 -6 -5 -4 -3 -2 (lg) -1 0
毛管准数＝（流速×粘度/ 界面张力）
1、非混相驱：通过注入气与地层油的良好互溶性和对地层油轻烃的强烈 抽提作用，有效增强地层油的流动性、增加可动油、降低界面张力； 2、混相驱：通过注入气与地层油的接触达到动态混相，使CO2与原
饱和压力 体积系数 压缩系数 PV关系测试
膨胀 降粘 实验 方法
地层油密度 气油比 气溶系数
地 层 油 PV关系测试
单 次 闪 蒸
粘 度 测 试
PV关系测试
饱和不同量CO
2
单 次 闪 蒸 粘 度 测 试
地层油密度 CO2溶解度 气溶系数
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究 实验方法－多次接触实验（向前)－蒸发气驱
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究
◆ 地层油的复配及其基础PVT物性研究
研究内容
◆ 注入气对地层原油的膨胀与降粘实验 ◆ 注入气与地层油的多次接触实验
认识注入气溶解于地层油后对地层油相态的影响
研究目的
，确定气驱的机理； 为数值模拟中状态方程的建立和调整提供整套的 相态基础参数及变化规律。
二、目前技术现状
开展注气项目的深度分布
50 45 40 35
执行项目数
烃类 二氧化碳 氮气
30 25 20 15 10 5 0 <1500 1500-2000 2000-2500 2500-3000 油藏深度(m)
3000-3500
3500-4000
>4000
二、目前技术现状
开展注气项目原油密度分布
征，从而认识驱替前沿的相态特征和混相机理。
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究 实验方法－多次接触实验（向后)－凝析气驱
富气与地层油是多次接触混相，在驱替后缘，注入新鲜气和
地层油接触，富气中部分轻烃被凝析于地层油中，是地层油富化
，变贫的注入气继续向前运移，随后注入的新鲜富气继续与富化 后的地层油接触，并有更多轻烃年代末期又开始研究。无论从研究
深度，还是从矿场应用范围和应用效果都远远落后于国外。 胜利油田起步较早，曾在滨南进行过小规模的矿场试验，但
由于发生一次意外事故而终止，随后于1997开始重建气驱实验室，
开展了CO2、N2、富气等气驱研究，但一直未进入矿场。
1990年以来，大庆油田、江苏油田、华东分公司相继开展可
富化，富化到一定程度和新鲜注入富气混相。
向后多次接触实验就是模拟注入气驱替后缘，使注入新鲜富 气不断与地层油接触，研究气-液平衡后气、液两相组成变化的特 征，从而认识驱替后缘的相态特征和混相机理。
三、气驱室内实验研究
（2） 注入气与地层油相特征研究 实验方法－多次接触实验（向前)
取气样 分析气相组成
气驱提高采收率技术
气驱主要机理和分类 目前技术现状 气驱室内实验研究
气驱技术展望
一、气驱主要机理和分类
气驱是继水驱、聚合物驱、蒸汽驱之后迅速发展起来的提高采收率 方法，目前，在国外仅次于热采成为第二大提高采收率的方法
CO2气驱
易混相，效果好，但受CO2资源限制
气 驱
烃类气驱 烟道气驱 氮 气 驱
较易混相，效果好，但受成本资源限制
美国30多个、加拿大3个。目前，在国外有6个油田正在实施N2驱
开发。 单一N2难以实现混相驱，开始主要用于重力稳定驱和保持地
层压力。后来，在一些条件非常好的深层、低渗、稀油油藏进行
了混相驱，另外，在部分油田利用添加前置易混相气体段塞来降 低混相压力，也实现了混相驱。
二、目前技术现状
在国内，有关气驱的室内研究起步于20世纪70年代中期，但
注入气与地层油是多次接触混相，在驱替前沿，注入气和新 鲜地层油接触，一部分溶解于地层油，一部分与从地层油中萃取 的轻烃组分形成注入气的富气相，注入气的富气相继续前进与新 鲜地层油接触，并萃取出更多的烃组分，使气相不断富化，富化 到一定程度和地层油混相。 向前多次接触实验就是模拟注入气驱替前沿，使注入气不断 与新鲜地层油接触，研究气-液平衡后气、液两相组成变化的特
CO2气驱仍是最主要的气驱方式之一。 CO2的主要来源：天然CO2气藏、氨厂、电厂等烟道气、合成 天然气厂的副产品及目前兴起的煤变油的副产品等。
二、目前技术现状
N2气驱 N2资源丰富，不受地域限制，且无腐蚀、无污染、易于推广， 自20世纪70年代中期以来，特别是1985年美国制造出首套利用空 分膜技术的制氮设备以来，N2的成本大幅下降，使 N2驱得到了迅 速发展。截至到1985年已投入N2驱开发的油田有近40个，其中，
项目 年份 烃类气驱（混相、 非混相） CO2混相驱 气 驱 CO2非混相驱 N2驱 烟道气驱 其它 合计 其 它 微生物驱 合计 总计 — 10 — — 87 1 1 198 1 4 — — 74 — — 176 1 4 — — 78 — — 147 1 4 — — 83 — — 143 2 3 — — 98 — — 153 1998 11 66 2000 6 63 2002 7 66 2004 8 70 2006 13 80
二、目前技术现状
注氮气项目注入压力分布
14 12 10
项目个数
8 6 4 2 0 <10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 >45 注气压力(MPa)
二、目前技术现状
国内气驱现状
正在开展的研究项目 目前，胜利油田、大庆油田、吉林油田、中原油田、江汉油田、 吐哈油田、西南石油大学、中石油勘探院等单位均在开展注气提高采 收率的室内研究工作，包括CO2混相驱、烃气混相驱、N2非混相驱等， 其中包括国家973项目、省部级项目和省部级重大专项等。
不易混相，效果较好，但受地域限制 难以混相，油藏条件要求高，效果较好， 但资源丰富、无污染、无腐蚀，易于推广
（按气源分类）
一、气驱主要机理和分类
一次接触混相 （液化石油气、丙烷）
混 相 驱
蒸发混相
多次接触混相
气 驱
非混相驱
（CO2、天然气、 N2、烟道气） （富气）
凝析混相
主要应用于稠油油藏（CO2、烃气）、低渗透 油藏的能量补充（N2），效果较好
长岩心物理模拟流程
时机、不同周期、地层倾
角、不同压力等对气驱效 果的影响等。
三、气驱室内实验研究
（3）长岩心物理模拟实验研究
流 程 试 压
实 验 准 备 测气相渗透率
复 配 地 层 油 各 种 标 定
实验程序
抽空饱和盐水
测定孔隙体积 测水相渗透率 建立原始油饱和度 测饱和地层油体积 恢复原始润湿状态
二、目前技术现状
表2 1998-2006美国EOR日增油量变化表(m3/d)
二、目前技术现状
开展注气项目渗透率分布图
60 50 40 30 20 10 0 <0.1md 0.1-10md 10-50md 50-150md 150-300md >300md 油藏渗透率(mD)
烃类 二氧化碳 氮气
现行项目个数