提高采收率4混相气驱课件

第四章第四章 气体混相驱气体混相驱 Miscible Displacement ProcessesMiscible Displacement Processes （1）非混相驱（如气顶注气，补充地层能量，属二次采油，现在很少使用）。（2）混相驱：注入气体与地层原油混相，改善油层流动性的EOR方法。气驱类型 水驱：由于毛管力的作用，注入水接触的部分油被捕集为油滴(isolated drops)、油柱（stringers)或油环（pendular rings)。此时，油相相对渗透率减少到0，注入水沿着被捕集的油绕流，油不能流动。混相驱：混相方法，消除油水界面和界面张力，克服毛管力的影响。气体混相驱的主要作用(1)干气(lean gas)：主要含CH4,美国40年代，要求高。(2)液化石油气LPG,：C2-C4组分的天然气液化而成。50年代，能以任何比例混合，用量大，昂贵。(3)富气（enriched gas)：天然气，C2-C6 30-60%。(4)二氧化碳CO2：70年代，多级接触混相驱。(5)烟道气（Flue Gas)：含有大量的CO2(6)氮气N2：实现混相驱十分困难。用于混相驱的气体 一次接触混相驱（first-contact miscible,FCM)：排驱气体与地层原油以任何比例混合时便可立即达到完全互溶混相的排驱过程。如LPG。多级接触混相驱(multiple-contact miscible,MCM):排驱气体在地层中推进时，多次与地层原油接触后才能达到混相的排驱过程。如CO2，N2和干气。本章重点讨论CO2多级接触混相驱。1.原油降粘 溶解有CO2的原油粘度为m。P m m饱和压力 P1 CO2 原油体系性质Why?气体分子进入烃类分子中间，降低烃类分子的内摩擦力。原油粘度基数越大，降粘幅度越显著。如：o=1000 mPa.s，饱和压力为 14.1 MPa时，原油粘度下降98%。膨胀系数：饱和压力下溶解了CO2 的原油体积除以标准状况下的原油体积。膨胀系数反应了单位体积原油因溶解了CO2增加的体积倍数。CO2摩尔浓度膨胀系数排出孔隙的原油体积=原始油体积（膨胀系数-1）2.原油膨胀 在一定温度和压力下，CO2不仅能溶于原油中，而且可置换出原油中的某些轻质或中间组分的烃类物质，这种置换作用称为CO2对原油的抽提。抽提效率：CO2抽提出的烃类液体体积与CO2体积之比。3.CO2抽提原油特性影响抽提效率的因素（1）压力增大，抽提效率增大。（压力低于某值时，不发生抽提）（2）抽提次数增加，总抽提效率增大。（3）气油比增大，抽提效率增大。（存在一最佳气油比，此时抽提效率最高。）一.CO2烃类体系的相态 （1）压力组成相图。（温度恒定）（2）拟三元相图。（压力、温度恒定）2 气体混相驱机理1.压力组成相图 在PVT装置中，注入原油和CO2，保持温度一定。（1）当CO2浓度小于某值X时GLL PPb，单一液相L。（2）当CO2浓度大于X时GL1GL2L1L2L1 P很小，富含烃类的液相L1+富含CO2的气相G平衡共存。P增大L1+L2+GPPb L1+L2L+GLL1+GL1+L2+GL1+L2 CO2摩尔浓度XP2.CO2烃类体系的拟三元相图体系的三个拟组分：CO2C2-6C7+C1C2-6C7+oil注入气GG1G2GnG1L2G2L3G3K 实验：在PVT装置中oiloiloil.L1.过程结果临界组成(1)绘制相图C1C7+C2-6.G.oilM1G1L1G2L2M2G+oilM1=G1+L1 注入气G经不断抽提原油，直到组成变为Gn，含有大量的原油组分，易于与原油混相。G1+oilM2=G2+L2.Gn+oil K（混相组成）.K.Gn（2）相图分析C1C7+C2-6混相区两相区液相区气相区 由平衡气液相组成连接的露点线和泡点线在临界点K会聚，形成一条相包络线。G1L1K 连接两平衡相组成的直线为系线，如G1L1。包络线内是两相共存区，临界点切线另一侧为混相区。3.含CO2体系与含甲烷体系拟三元相图对比C1C7+C2-6 在相同温度和压力下，将CO2和CH4分别与Oil作用，分别绘制CO2体系和CH4体系的拟三元相图。GC1GCO2LC1LCO2x.（1）同一总组成点x，CO2体系气相组成G CO2比甲烷体系气相组成GC1含有更多C2-6，CO2抽提轻质和中间质组分的能力强。（2）CO2体系的两相区较小，混相区较大。所以，CO2比甲烷易于实现混相驱。在一定温度和压力下：CO2抽提原油 原油中溶解CO2最终油气组成接近而混相。二.CO2多级接触混相驱机理C1C7+C2-6.注入气体B.原油AM1G1L1G2L2M21.第一批注入气体依次与原油作用：G1+AM2=G2+L2B+A M1=G1+L1.Gn.Gn+A K（混相组成）.K BAAAA孔隙 1 2 3 n 线性地层模型AG1G2 G3KA某油层位置上，气相与液相组成完全相同。.G1G2GnL1L2L3过程结果 B+G1，组成点落在BG1连线上（气相区），最终使第一孔隙中气体组成变为B。接着使第二、三、.孔隙中气体组成变为B。最终形成一个气相组成由BK的过渡带。2.连续注入气体B过渡带混相带原始油带稳定油带水CO2C1C7+C2-6.注入气B原油A.KC1C7+C2-6.注入气B.原油A.KM1G1L1M2G2GnL2MM点一定不在混相区，不能混相。M1G1L1MM点最终在混相区，能实现混相。下述两种情形，能否实现多级接触混相驱？实现混相驱的条件：原油组成点落在临界点切线上或混相区一侧。C1C7+C2-6三.富气多级接触混相驱机理1.第一个孔隙中组成变化.注入气B原油A.M1G1L1M2G2L2M3L3G3K.B+A M1=G1+L1B+L1M2=G2+L2.B+Ln K（混相组成）B+L2M3=G3+L3.Ln2.同理，可分析其它孔隙中的组成变化混相带过渡带富油带干气（第二段塞）干气+富气（混相区）富气（第一段塞）油+富气（混相区）oil（oil bank）富气昂贵，加入干气原始油区1.最低混相压力 油层温度下，CO2与原油能够达到多级接触混相的最低限度压力，用MMP表示。原油组成正好落在相包络线临界点切线上时所对应的压力。3 最低混相压力（Minimum Miscibility Pressure)C1C7+C2-6.原油AC1C7+C2-6.AC1C7+C2-6.A压降方向 (1)细管实验装置：长10-40m，直径6.3-12.7mm，填充砂粒160-200目。(2)实验方法：饱和油，在不同压力下进行CO2驱。(3)混相标准：气体溶剂突破时，采收率达到85%，注1.2PV时,采收率达到95-98%，观察室中看不到流体界面，对应的压力为MMP。2.细管(slim-tube)实验确定MMP实验压力，MPa注入1.2PV时的采收率在某压力下驱油效率突变，说明达到了混相。非混相驱达到混相驱100%MMP(1)Holm法：C5+分子量+油层温度(2)NPC法：原油比重(3)Yellig法：油层温度+饱和压力4.影响MMP的因素(1)原油组成：C2-6含量高时，MMP低。(2)温度：高温油层的MMP高。3.确定MMP的其它方法一.CO2驱油效率 影响驱油效率的因素：（1）过渡带中的油不参与流动，形成三次残余油。（2）混相带从退化到重建是非混相驱过程。（3）被水隔绝而不能流动的油滴是残余油的一种形式。4 CO2驱油的采收率1.CO2驱的流度比SO，M1，不利流度比。二.CO2驱的波及效率与流度控制 由于气油密度差和粘度差，舌进和粘性指进严重，垂向波及系数低，甚至比水驱油还低。Rvg参数：粘滞力与重力之比。2.CO2的垂向波及效率不同Rvg下的流态：气 油Rvg低Rvg低时，重力差占主要因素，出现重力舌进。气 油Rvg增加 随Rvg增加，油的粘滞阻力上升，气油流度比增加，在舌进区出现了指进。气 油Rvg高 当Rvg进一步增加，粘滞力占优势，重力差退居次要地位，粘性指进占优。对于倾斜地层，可采用油藏顶部注气方式，利用重力差，达到气油界面稳定推进。g，g Pmo，oZPgPo指进不再发展的条件是PoPg。V前缘稳定的条件：即：Ko=Kg=K时，通常将气体溶剂体积分为2-3个小段塞与水交替注入，这时形成多个排驱前缘。注意：气水比应达到合理值，避免近似气驱或水驱。二者以等速方式注入。3.流度控制水气交替注入（Water-alternating-gas,WAG)（1）中国气源不足。（2）中国油田混相压力高。（3）目前该方法在中国EOR总产量中仅占极小部分。结束语