油层物理自主学习

二氧化碳驱意义：据统计，我国有90%以上的油田都是采用注水开发的，而水驱采收率只能达到40%左右二由于长期的大量注水，使我国的主要老油田普遍进人了高含水阶段，因此必须配合其它的提高采收率方法二在我国的石油开采中，二氧化碳驱油技术有着巨大的应用潜力。混相概念：二氧化碳注入到储油层中，在一定的温度、压力条件下与原油混合，可以形成一种简单的流体相。混相驱机理：当二氧化碳气体在原油中不断运动，使二者多次接触，使原油中的轻质成分部分得到了气化，使二氧化碳与原油的边界之间形成了混相带，这个混相带的不断移动使得原油的黏度降低，流动速度增大，表面张力降低，因此有利于被驱动。（与下面的降粘原理关系？冲突？）非混相驱油概念由于混相驱的形成过程较为复杂，很多情况下注入二氧化碳后达不到最小混相压力。但通过采用一定的技术手段也可以达到提高原油采收率的目的，这种二氧化碳驱油方式称为非混相驱替。非混相驱机理：1.部分混合使原油体积发生一定程度的膨胀2.在一定程度上降低原油的黏度3.其驱油过程中可以很好的保持地层的压力（这与水驱的作用极为相似，尤其是在储油层的地质条件不适合水驱的情况下，使用非混相二氧化碳驱油可达到很好的效果）。综上，二氧化碳驱油的方式有混相驱和非混相驱两种，通过二氧化碳的注入都可显著提高原油的采收率，同时非混相驱替的二氧化碳埋存量更大，且提高原油采收率的程度更高。从实验结果来看从不混相到混相碳组分显著的变化是C20以下的组分,混相时发生在C02萃取了C20以下组分最高比例时。实验揭示的混相机理是:混相带中碳20以下组分百分含量最高,可见原油中碳20以下成份越高越易达到最小混相压力,水气交替注入时,可以减少气体指进和扩大波及面积,但水对混相有不利的影响,调整注入气体的段塞可以形成局部混相,使采收率达到最高,水气界面流动对油的携带是水气驱替的又一个机理,混相驱可以更多萃取剩余油中轻质成份,从而提高采收率。1.降低原油粘度:二氧化碳注人油层，在地层温度下，二氧化碳溶入原油，能大幅度降低原油粘度，可使原油粘度降低到原始的10%到1%，从而增加了原油流动能力。降粘机理：①稀释作用。由实验数据，压力为12.58MPa时，每立方米油样中可以溶解标准状态下的天然气19.27m3，而在压力为12.49Mpa时，12.49MPa时，每立方米油样中可以溶解标准状态下的CO2高达53.51m3，为2390mol，约105kgo如此大量的CO2在超临界状态下与稠油完全混溶，可对油样起到良好的稀释效应。②对胶体体系的破坏作用。由于稠油中沥青质和胶质含量很高，可形成大量胶核，吸附中胶质等形成溶剂化层后，分散相将占有很大的体积分数，各分散相粒子间相互吸引作用强烈，内摩擦力大，故具有很高的粘度。按照胶体化学原理，胶粒与溶剂的作用越强，则溶剂化程度越高，束缚的溶剂越多，则体系粘度增加越多。加入CO2后，由于CO2对于沥青质的亲和力大于与胶质的亲和力，可以以小分子的状态在沥青质上吸附，顶替掉原来的胶质吸附层(溶剂化层)。一方面，释放了被束缚在溶剂化层中的较小分子的组分，减小了分子间的引力，使其可以自由运动，体系粘度降低;另一方面，二氧化碳分子小，不能构成厚的吸附层，使沥青质胶核裸露，体系中分散相体积分数大大减小，胶团间不易发生作用，从而可引起体系粘度降低。CO2从油中脱出后，原油粘度恢复，甚至会略有升高，系稠油的胶体结构重组形成。脱CO2后原油的成分组成无明显变化，轻组分成分略有下降。系大量CO2快速脱出带离少量油中轻组分。由此可知，降粘过程中二氧化碳并为与原油发生化学反应。）2.使原油体积膨胀:注入的二氧化碳与剩余油接触溶解后，在地层温度使其体积增加0.5-0.7倍，使地下原油体积膨胀，使储层孔隙压力升高，在局部形成饱和地带，使部分剩余油被驱动，从而提高油藏的最终采收率3.对岩层的酸化作用:溶解了二氧化碳的水溶液略显酸性，可与地层基质相互反应。在页岩中，由于地层水PH值降低，可抵制储层的粘土膨胀，对粘土有稳定作用。在碳酸岩和砂岩中，二氧化碳溶于水与岩石中的碳酸盐胶结物反应，使地层渗透率得以改善。4.改善油水流度比:二氧化碳溶于原油降低原油粘度，流度增加;二氧化碳溶于水使水碳酸化，粘度增加，流度下降。两种作用综合下使水驱油能力提高，扩大波及面积，提高扫油效率。(流度比指注人工作剂的流度与被驱原油在未波及区的流度之比)5.形成内部溶解气驱:由于注入二氧化碳，随着原油中气量增加，油藏内部压力增加，地质能量增加。油井生产过程中地层压力下降后溶解气膨胀脱出，带动原油流人井筒，形成内部溶解二氧化碳驱，增加单井产量6.降低界面张力:二氧化碳在油中的溶解度是在水中的3-9倍，水中的二氧化碳促使岩石颗粒表面的油膜破裂并得到冲洗，而又尽可能保护水膜。当油水界面张力很小时，积累的油滴可在孔隙通道内自由移动，从而提高油相的渗透率。