第二章 气体混相驱

二氧化碳驱最低混相压力影响因素分析二氧化碳驱过程中混相区位置是驱替工艺控制的关键，因为决定了从混相区出来的气体的质量流量。

而目前对于混相区位置的研究还有待进一步深入。

本文将在最近几年有关文献的基础上，对二氧化碳驱最低混相压力进行分析，以期得到一些有价值的参考数据。

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常规驱油的最低混相压力影响因素首先根据驱替反应条件来分析影响最低混相压力的因素。

由于驱油方式不同，驱替介质也不同，所以要探讨不同类型方法的最低混相压力会有很大的困难。

实际上由于非牛顿性，驱替过程是不可逆的，因此各种不同的方法都有不同的最低混相压力，只能从驱替机理及其影响因素两方面来探讨。

(1)二氧化碳驱不同驱替剂的最低混相压力分析对于二氧化碳驱常用驱替剂有四种：二氧化碳、甲烷、蒸汽和水。

这些驱替剂都是酸性物质，在驱油过程中发生的主要反应都是酸碱反应。

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CO。

驱最低混相压力影响因素在混相区发生了混相，必然会影响混合相与原油间的传质过程，造成混相的不稳定性，从而增加混相的静阻力。

增加了混相的静阻力，则降低了混相的驱替能力。

混相越容易形成和长大，混相的驱替效果就越差。

由于二氧化碳驱混相的驱替能力较低，所以提高混相驱替能力是提高该驱替方法经济效益的重要途径。

二氧化碳驱的混相压力受许多因素影响，包括： CO。

浓度，温度，混相区的长度等。

混相区的长度越短，混相区的静阻力越小，那么混相区的范围就越窄，这样可提高混相驱替的效果。

其次，温度和压力也会影响混相的形成和长大，从而改变混相区的结构。

例如，当温度升高时，混相区的混合强度增大，混相驱替的过程受到抑制，但是混相的驱替率却下降；反之，当温度降低时，混相区的混合强度减小，混相驱替的过程被打断，但是混相的驱替率却增大。

因此可以通过控制混相区的温度和压力，来达到控制混相的形成和长大。

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二氧化碳驱最低混相压力的计算目前对于CO。

驱最低混相压力的计算方法主要有三种：动量法，总压法，热力学法。

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此外，驱替剂与驱替液的配比、地层压力、原油粘度、流度等因素对最低混相压力也有一定影响。

二氧化碳驱最低混相压力影响因素分析
二氧化碳驱是一种常用的油田开发方法，它是通过注入二氧化碳来增加油藏的压力，从而提高油产的方法。

二氧化碳驱的最低混相压力是指二氧化碳驱操作时所需的最低的混合气体压力。

二氧化碳驱最低混相压力的影响因素主要有以下几个：
油藏地质条件：油藏的岩性、孔隙度、渗透率等地质条件会影响二氧化碳驱的最低混相压力。

二氧化碳注入量：二氧化碳注入量越大，二氧化碳驱的最低混相压力就越高。

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要开展流体在生烃岩内部的流动特性的研究；还要开展生烃层内流体性质及其影响因素的研究。

这些研究无疑将大大丰富目前的油气生成和初次运移理论，同时也将大大促进泥岩油气藏的勘探。

陈弘供稿提高采收率技术国内外混相气驱提高采收率技术一、混相驱发展概况1 混相驱概述在提高采收率方法中，气体混相驱具有非常强大的吸引力。

因为注入气体与原油达到混相后，界面张力趋于零，驱油效率趋于100%。

如果该技术与流度控制技术相结合，那么油藏的原油采收率可达95%。

因此混相气驱已经成为仅次于热力采油的处于商业应用的提高采收率方法。

（1）概念混相驱是指在多孔介质中，一种流体驱替另外一种流体时，由于两种流体之间发生扩散、传质作用，使两种流体互相溶解而不存在分界面。

其目的是使原油和驱替剂之间完全消除界面张力，毛细管数变为无限大，残余油饱和度降到最低。

（2）分类按照混相驱的气体烃类气体非烃类气体干气富气液化石油气二氧化碳氮气烟道气按照混相机理一次接触混相驱多次接触混相驱（凝析气驱+蒸发气驱）LPG段塞驱丙烷段塞驱富气驱 CO2驱干气驱氮气（烟道气驱）2 混相驱发展概况（1）国外概况混相注气始于20世纪40年代，由美国最早提出向油层注入干气。

50年代，全世界实施了150多个项目，在室内和现场进行了大量试验。

但是早期多采用液化气进行初期混相驱。

通过不断试验和研究，人们发现除丙烷、LPG可以一次接触混相外，CO2、干气、富气等注入气体在适当条件下，也可以通过多次接触达到动态混相。

自60年代以来，加拿大、阿尔及利亚、智利、前苏联等相继展开烃类混相驱油研究。

70年代，人们对烃类混相驱的兴趣达到顶峰。

加拿大烃类混相驱方法已经在许多油田获得成功，在61个项目中，只失败了8次。

47个成功项目的增产措施为16%～44%，是水驱的两倍。

而美国受天然气气源供应的限制，发展缓慢。

80年代，CO2混相驱逐渐发展起来，这是因为烃类气体价格上涨和天然CO2气藏被发现。

二氧化碳驱油技术综述第一章前言提高采收率(EOR)研究是油气IB开发永恒的主题之一。

迄今为止，己形成化学驱、气体混相驱、热采和微生物采油四大类。

近儿年，注气驱提高采收率发展迅速，其中乂以注CO?驱的发展速度最快。

一方面，注g驱油的效果非常明显。

另一方而，CO?气体的利用可以减轻温室效应，这也使C6驱在全球推广运用。

早在1920年就有文献记载，可以通过注入CQ 气体的方法来采出原油。

而CQ的现场应用最早开始于1958年，在美国Permain盆地苗先进行了注CO?混相驱项目，这一项目的结果说明注CQ不但具有很高的效益，而且是一种有效的提高采收率方法。

随着技术的进步、环境保护的需要，注C02提高采收率的方法越來越受到重视.我国陆地上的大多数主力油田进入了中后期开发阶段，呈现出可采储量的动用程度高、白然递减率高、综合递减率高、综合含水率高等特点。

同时，目前随着勘探开发技术的提高，低渗透油田储量占的比例越来越大。

因此在石油后备储量比较紧张的形势下，动用好和开发好低渗透油田，对我国石油事业持续稳定的发展具有重人意义。

但是低渗透油田山于其物性差，比如孔隙度和渗透率都比较小，因此，单井产量低，开发难度大。

利用二氧化碳开发低渗透油田可以有效提高原油采收率。

外CO2驱发展概况门上个世纪五十年代，国际上许多国家就开始把二氧化碳作为一种驱替溶剂进行现场和实验研究。

由于二氧化碳能溶解于原油，降低界面张力，降低原油粘度，在一定的条件下还能与原油混相，进行混相驱油，从而提高原油的采收率。

二氧化碳驱汕特别是二氧化碳混相驱汕己经成为现在低渗透汕藏开发的主要方式之一。

注入二氧化碳用于提高石油采油率已有30多年的历史。

二氧化碳驱油作为一项n趋成熟的采汕技术己受到世界各国的广泛关注，据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。

90年代的CQ驱技术口趋成熟，根据1994年油气杂志的统计结果，全世界有137个商业性的气体混相驱项目，其中55%采用的是烧类气体，42%采用的是CQ,其他气体混相驱仅占3%o目前，国外采用二氧化碳驱油的主要国家有：美国、俄罗斯、匈牙利、加拿大、法国、徳国等。

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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CO2混相驱和CO2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CO2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CO2混相驱,而稠油油藏主要采用CO2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CO2易与原油发生混相，在混相压力下，处于超临界状态下的CO2可以降低所波及的油水界面张力。

CO2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CO2形成混相，可以提高原油采收率增加幅度。

非混相CO2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。

CO2在油中的溶解度随压力增加而增加。

当压力降低时，CO2从饱和CO2原油中溢出并驱动原油，形成溶解气驱。

气态CO2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CO2驱相关的另一个开采机理是由CO2形成的自由气可以部分代替油藏中的残余油。

CO2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CO21-2）。

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）CO2之后,其粘度从6822MPa·s降低到了226MPa·s。

61.55MPa下，稠油饱和CO2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。

CO2混相驱机理及影响因素研究2012年7月1日摘要CO2驱是把CO2注入油层，依靠CO2的膨胀、降粘等机理来提高原油采收率的技术。

随着人们对温室效应认识，将CO2 注入地层不仅能够提高原油采收率，还可以起到封存CO2的作用，是三次采油方法中最具有潜力的采油技术。

本文首先调研了CO2驱油技术的研究现状，了解CO2驱油技术在国内外的应用情况、研究方向和存在的主要问题。

然后详细调研了CO2驱的驱油机理、驱油方式、注入方式和影响因素。

然后，介绍了当前主流的用于描述CO2驱的数学模型，主要有组分模型、拟四组分模型、改进的黑油模型及传输-扩散模型，并介绍了一种考虑扩散的CO2驱多相多组分分区渗流模型。

最后，分别就碳水驱和CO2段塞注水，调研其动态计算方法。

关键字：混相驱；CO2驱；驱油机理；注入方式；数学模型目录1、研究现状及存在问题 (1)1.1 国外CO2驱发展情况 (1)1.1.1 美国CO2驱项目情况 (1)1.1.2 CO2混相驱的应用与研究 (1)1.1.3 重油CO2非混相驱的研究与应用 (1)1.2 国内CO2驱研究应用现状 (2)1.3 CO2混相驱存在的问题 (2)2、 CO2混相驱机理及影响因素 (3)2.1 CO2的基本性质 (3)2.2 驱替机理 (4)2.2.1 CO2驱机理 (4)2.2.2 CO2混相驱机理 (7)2.3 CO2混相驱作用方式 (8)2.3.1 一次接触混相 (8)2.3.2 多次接触混相 (9)2.3.3 轻质油加CO2混相驱 (9)2.4 CO2混相驱影响因素 (9)2.5 CO2混相驱注入方式 (10)3、 CO2混相驱数学模型 (12)3.1 组分模型 (12)3.2 拟四组分模型 (13)3.3 改进的黑油模型 (14)3.4 传输-扩散模型 (15)3.4.1传质扩散渗流时的连续性方程 (15)3.4.2 一维传质扩散渗流方程 (16)3.5 考虑扩散的CO2驱多相多组分分区渗流模型 (17)3.5.1 传统注CO2渗流数学模型 (17)3.5.2 考虑扩散的注CO2渗流数学模型 (18)参考文献 (21)1、研究现状及存在问题20世纪50、60年代，在美国、加拿大进行了大量的烃类混相驱现场试验，近期的混相驱主要是CO2混相驱。

烃气混相驱气体示踪剂解释理论与应用技术气体示踪剂技术于上世纪 60 年代开始进入油田现场,早期多为放射性物质,80 年代氟利昂类物质应用较广,考虑到氟利昂对人身安全和生态环境的不利影响,90 年代中后期开始应用全氟烃类物质,这类物质最低检测浓度可达到1/1015,且化学和热稳定性非常好。

根据有关文献,目前气体示踪剂技术在应用上已经比较成熟,但针对性的解释方法尚未见有报导,为促进该领域的发展,本论文以“中原油田文 88 块烃气混相驱先导试验”为依托,在这方面做了尝试。

描述流体在多孔介质中运移规律的扩散渗流方程是示踪剂解释的最基本理论,本论文首先通过对该方程推导过程、假设条件、影响因素及求解方法的研究,分析了其含义、适用条件和解的内涵,以此为基础,研究了注气混相驱中气体示踪剂渗流的“滞流”特征,由此建立了气体示踪剂的渗流模型,并将其与扩散渗流方程相结合,形成了带“滞流”的气体示踪剂扩散渗流数学模型。

气体示踪剂在多孔介质中的运移,不仅受示踪剂弥散作用的影响,而且还受到井网类型的影响,现有示踪剂理论将后者首先体现为井网对流场(流管)的影响,通过改变流场来改变示踪剂的产出过程,但当将这一方法用于注气混相驱时,由于气/油间显著的流度差异,其井网中只有一种流体的假设显然不能满足气体示踪剂解释的需要。

为此,论文研究了采用两相渗流模型描述注气混相驱的可行性,通过合理处理模型参数,在流管坐标中,建立了不利流度比条件下的混相驱两相渗流数学模型。

由于不同的注气时刻,井网中的流体分布不同,流体分布的改变也会导致井网中流场的不断变化,因而描述注气混相驱的两相渗流模型是一个“全变流管”中的驱替过程。

当采用“全变流管”技术描述示踪剂的采出过程时,却面临着一个很大的难题,就是非常难于确定示踪剂的前沿位置,为了解决这一问题,凭借较为可靠的依据,提出了“半变流管”方法,从而较好地解决了这一难题。

在气体示踪剂的应用技术中,本论文不仅介绍了可用气体示踪剂的种类、性质、注入方法及检测技术,而且重点分析了注气混相驱不利流度比对面积波及的影响,并以此为基础,研究了低面积波及情况下气体示踪剂用量设计的方法。