二氧化碳驱油机理 32页PPT文档
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降低界面张力。二氧化碳驱过程是二氧化碳不断富化过程。二氧化碳富化是 通过二氧化碳对原油中的C2～C6组分的抽提作用引起的。二氧化碳对原油中 的C2～C6组分的抽提作用产生两种情况，如图2-4所示。一种情况是当油层 温度>50℃时，二氧化碳萃取原油组分，形成二氧化碳—富气相，称为原油 的气化机理；另一种情况是当油层温度<50℃时，二氧化碳不能气化原油， 只能萃取原油的轻馏分，形成二氧化碳—富液混合物，称为二氧化碳在原油 中的冷凝机理。
图2-2 原油的膨胀系数与二氧化碳物质的量分数关系
（4） 萃取和汽化原油中的轻烃 在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质 烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化 原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。 （5） 混相效应 混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。 二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能 形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程， 可使采收率达到90%以上。
前言
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对 石油产品的需求量正在不断增加，用传统的气驱采油技术 采油率有限，工作效率不高，因此在当前世界范围内很多 企业都开始使用二氧化碳驱油技术来提高采收率。向油藏 注入二氧化碳气体能有效的降低原油粘度，减小残余油饱 和度，溶解储层中胶质，提高渗透率，在低渗透油藏、高 含水油藏以及深层油藏中都有良好的应用前景，并且注二 氧化碳能够减少空气污染，降低温室效应，有利于环境保 护。我国自60年代以来在大庆、胜利、任丘、江苏等油田 先后开展了二氧化碳驱油实验。由于我国天然的二氧化碳 资源比较缺乏，至今尚未发现较为大型的二氧化碳气藏， 因此这方面的技术起步较晚，但是，随着小型CO2气藏的 发现，CO2驱的作业项目越来越多，而且取得了明显的效 果，并且己经证明对于水驱效果不好的透油藏和小段块油 藏，CO2驱可以取得很好的效果。证明CO2驱具有成功率 高、风险性低、成本低廉、成效显著，可回收重复利用，
图2-4 温度对二氧化碳与原油p-x相图的影响 L—液相；L1、L2—第一液相、第二液相；V—蒸气
(8) 溶解气驱作用 大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油机理与 溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产 生气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱油后，占 据了一定的孔隙空间，成为束缚气，也可使原油增产。 (9) 提高渗透率作用 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水与油藏的碳酸盐反应， 生成碳酸氢盐。碳酸氢盐易溶于水，导致碳酸盐尤其是井筒周围的 大量水和二氧化碳通过的碳酸岩渗透率提高，使地层渗透率得
二氧化碳对原油组分的抽提过程，也是它与原油之间界面张力不断降低
的过程。图2-5说明随着界面张力的降低，毛管数增大，相对渗透率曲线发生 相应的变化。从图2-5可以看到，当界面张力达到超低界面张力时（由水驱的 101mN·m-1数量级降至10-3mN·m-1数量级以下），毛管数增大至10-2数量 级以上（水驱时为10-6），剩余油饱和度为零。
等显著的优点 • 4. 能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳封存问题，
保护大气环境
二氧化碳驱油技术缺点（待解决问 题）
• 1.腐蚀作用（如何减缓腐蚀？） • CO2在注入油层的过程中，与水反应生成的碳酸，对设备、管线、井筒有较强的腐蚀性，而且腐蚀
产物被注人流体带人地层会堵塞储层孔隙。如何加强对注入油层过程进行CO2性能分析、油藏性质 的分析以及防腐材料、涂层的研究，是解决腐蚀问题的关键。 • 2.最小混相压力较高 • CO2与原油的最小混相压力不仅取决于油藏的温度和CO2的纯度，而且也取决于原油组分。因此， 加强含杂质的CO 及可改变原油组分物质的性能分析，是解决混相压力的关键。 • 3．窜流严重 • 在驱油过程中，南于CO 黏度低及油层的非均质性，易出现黏性指进及窜流，造 • 成不利的流度比，致使CO 过早突破含油带，影响驱油效率。加强油藏地质结构、渗透率、油藏纵 向非均质性、油藏流体饱和程度和油藏流体性质的性能分析研究，是解决CO 窜流问题的关键。
以改善，上述作用可使砂岩渗透率提高5%-15%，同时二氧化碳还有利于 抑制粘土膨胀。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程 度上解出无机垢堵塞、疏通油流通道、恢复单井产能。
二氧化碳驱油技术优点
• 二氧化碳驱油技术优点 • 1. 不仅适用于常规油田，尤其对低渗、特低渗油藏可以
明显提高原油采收率 • 2. 适合二氧化碳驱油的油藏储量非常可观 • 3. 二氧化碳具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高
图2-1 原油粘度降低与二氧化碳饱和压原油粘度
（2 ）改善原油与水的流度比 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同 时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。 （3） 膨胀作用 二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量， 还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，使驱油 效率升高，提高原油采收率。原油的密度越高，相对分子质量越小，原油的膨胀 系数越大[1]。。图2-2为原油的膨胀系数与二氧化碳物质的量分数关系。从图2-2 可以看到，原油中二氧化碳物质的量分数越大，原油的膨胀系数越大。
(6) 分子扩散作用 多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩
散过程很缓慢，特别是水相将油相与二氧化碳气相隔开时，水相阻碍了二氧
化碳分子向油相中的扩散并且完全抑制了轻质烃从油相释放到二氧化碳中， 因此，必须有足够的时间，使二氧化碳分子充分扩散到油相中。
(7) 降低界面张力 二氧化碳混相驱中，二氧化碳抽提原油中的轻质组分或使其汽化，从而
与原油有较好的混溶性而成为具有良好发展前景的提高原油采收 率技术的特点，以技术指标和经济指标双重标准来衡量，CO2驱 是三次采油中最具潜力的提高采收率方法之一。
一、二氧化碳驱油机理
（1）降粘作用 二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降 低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差 越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量，如下图 所示：
图2-2 原油的膨胀系数与二氧化碳物质的量分数关系
（4） 萃取和汽化原油中的轻烃 在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质 烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化 原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。 （5） 混相效应 混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。 二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能 形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程， 可使采收率达到90%以上。
前言
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对 石油产品的需求量正在不断增加，用传统的气驱采油技术 采油率有限，工作效率不高，因此在当前世界范围内很多 企业都开始使用二氧化碳驱油技术来提高采收率。向油藏 注入二氧化碳气体能有效的降低原油粘度，减小残余油饱 和度，溶解储层中胶质，提高渗透率，在低渗透油藏、高 含水油藏以及深层油藏中都有良好的应用前景，并且注二 氧化碳能够减少空气污染，降低温室效应，有利于环境保 护。我国自60年代以来在大庆、胜利、任丘、江苏等油田 先后开展了二氧化碳驱油实验。由于我国天然的二氧化碳 资源比较缺乏，至今尚未发现较为大型的二氧化碳气藏， 因此这方面的技术起步较晚，但是，随着小型CO2气藏的 发现，CO2驱的作业项目越来越多，而且取得了明显的效 果，并且己经证明对于水驱效果不好的透油藏和小段块油 藏，CO2驱可以取得很好的效果。证明CO2驱具有成功率 高、风险性低、成本低廉、成效显著，可回收重复利用，
图2-4 温度对二氧化碳与原油p-x相图的影响 L—液相；L1、L2—第一液相、第二液相；V—蒸气
(8) 溶解气驱作用 大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油机理与 溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产 生气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱油后，占 据了一定的孔隙空间，成为束缚气，也可使原油增产。 (9) 提高渗透率作用 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水与油藏的碳酸盐反应， 生成碳酸氢盐。碳酸氢盐易溶于水，导致碳酸盐尤其是井筒周围的 大量水和二氧化碳通过的碳酸岩渗透率提高，使地层渗透率得
二氧化碳对原油组分的抽提过程，也是它与原油之间界面张力不断降低
的过程。图2-5说明随着界面张力的降低，毛管数增大，相对渗透率曲线发生 相应的变化。从图2-5可以看到，当界面张力达到超低界面张力时（由水驱的 101mN·m-1数量级降至10-3mN·m-1数量级以下），毛管数增大至10-2数量 级以上（水驱时为10-6），剩余油饱和度为零。
等显著的优点 • 4. 能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳封存问题，
保护大气环境
二氧化碳驱油技术缺点（待解决问 题）
• 1.腐蚀作用（如何减缓腐蚀？） • CO2在注入油层的过程中，与水反应生成的碳酸，对设备、管线、井筒有较强的腐蚀性，而且腐蚀
产物被注人流体带人地层会堵塞储层孔隙。如何加强对注入油层过程进行CO2性能分析、油藏性质 的分析以及防腐材料、涂层的研究，是解决腐蚀问题的关键。 • 2.最小混相压力较高 • CO2与原油的最小混相压力不仅取决于油藏的温度和CO2的纯度，而且也取决于原油组分。因此， 加强含杂质的CO 及可改变原油组分物质的性能分析，是解决混相压力的关键。 • 3．窜流严重 • 在驱油过程中，南于CO 黏度低及油层的非均质性，易出现黏性指进及窜流，造 • 成不利的流度比，致使CO 过早突破含油带，影响驱油效率。加强油藏地质结构、渗透率、油藏纵 向非均质性、油藏流体饱和程度和油藏流体性质的性能分析研究，是解决CO 窜流问题的关键。
以改善，上述作用可使砂岩渗透率提高5%-15%，同时二氧化碳还有利于 抑制粘土膨胀。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程 度上解出无机垢堵塞、疏通油流通道、恢复单井产能。
二氧化碳驱油技术优点
• 二氧化碳驱油技术优点 • 1. 不仅适用于常规油田，尤其对低渗、特低渗油藏可以
明显提高原油采收率 • 2. 适合二氧化碳驱油的油藏储量非常可观 • 3. 二氧化碳具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高
图2-1 原油粘度降低与二氧化碳饱和压原油粘度
（2 ）改善原油与水的流度比 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同 时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。 （3） 膨胀作用 二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量， 还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，使驱油 效率升高，提高原油采收率。原油的密度越高，相对分子质量越小，原油的膨胀 系数越大[1]。。图2-2为原油的膨胀系数与二氧化碳物质的量分数关系。从图2-2 可以看到，原油中二氧化碳物质的量分数越大，原油的膨胀系数越大。
(6) 分子扩散作用 多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩
散过程很缓慢，特别是水相将油相与二氧化碳气相隔开时，水相阻碍了二氧
化碳分子向油相中的扩散并且完全抑制了轻质烃从油相释放到二氧化碳中， 因此，必须有足够的时间，使二氧化碳分子充分扩散到油相中。
(7) 降低界面张力 二氧化碳混相驱中，二氧化碳抽提原油中的轻质组分或使其汽化，从而
与原油有较好的混溶性而成为具有良好发展前景的提高原油采收 率技术的特点，以技术指标和经济指标双重标准来衡量，CO2驱 是三次采油中最具潜力的提高采收率方法之一。
一、二氧化碳驱油机理
（1）降粘作用 二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降 低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差 越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量，如下图 所示：