气驱提高采收率技术

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（按气源分类）气驱烃类气驱CO2气驱氮气驱易混相，效果好，但受CO2资源限制较易混相，效果好，但受成本资源限制难以混相，油藏条件要求高，效果较好，但资源丰富、无污染、无腐蚀，易于推广烟道气驱不易混相，效果较好，但受地域限制（按驱油机理分类）气驱非混相驱混相驱主要应用于稠油油藏（CO2、烃气）、低渗透油藏的能量补充（N2），效果较好一次接触混相多次接触混相蒸发混相凝析混相（液化石油气、丙烷）（富气）（CO2、天然气、N2、烟道气）一、气驱主要机理和分类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。01020304050-8-7-6-5-4-3-2-10毛管准数＝（流速×粘度/界面张力）残余油饱和度(lg)水驱混相驱非混相驱气驱效果图一、气驱主要机理和分类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DollarhideDevonian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，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，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，但曾经一度停止，后于上世纪90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、目前技术现状二、目前技术现状表11998-2006美国EOR项目变化表项目年份19982000200220042006热采蒸汽驱9286554640火烧油层756712热水驱11433合计10092655655化学驱微乳液—聚合物驱—————聚合物驱101044—碱驱1————表活剂驱—————合计1110440二、目前技术现状表11998-2006美国EOR项目变化表项目年份19982000200220042006气驱烃类气驱（混相、非混相）1167813CO2混相驱6663667080CO2非混相驱—1112N2驱104443烟道气驱—————其它—————合计8774788398其它微生物驱1————合计1————总计198176147143153二、目前技术现状表21998-2006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01020304050600.1md0.1-10md10-50md50-150md150-300md300md油藏渗透率(mD)现行项目个数烃类二氧化碳氮气二、目前技术现状开展注气项目的深度分布0510152025303540455015001500-20002000-25002500-30003000-35003500-40004000油藏深度(m)执行项目数烃类二氧化碳氮气二、目前技术现状开展注气项目原油密度分布010203040506070800.70.7-0.750.75-0.80.8-0.850.85-0.90.9-0.950.95-11原油密度(g/cm3)执行项目数氮气二氧化碳烃类二、目前技术现状开展注气项目原油粘度分布051015202530354045500102030405060708090项目数原油粘度(厘泊)2006年美国注CO2驱实施项目原油粘度统计二、目前技术现状注氮气项目注入压力分布024681012141010-1515-2020-2525-3030-3535-4040-4545注气压力(MPa)项目个数二、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。●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（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）最小混相压力研究长细管法、界面张力法、升泡法等长细管为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。1、实验方法细管长度m细管直径mm空气渗透率µm2孔隙度%16610.3932.4长细管模型参数三、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测气相渗透率抽空饱和甲苯测定孔隙体积各种标定饱和地层油测饱和地层油体积注气计量注入量、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。三、气驱室内实验研究（1）最小混相压力研究－以F124为例02040608010012010152025303540压力(MPa)驱油效率(%)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。(25.9MPa，94.2%)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◆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研究内容认识注入气溶解于地层油后对地层油相态的影响，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。研究目的三、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密度、气油比、油气组成等分析测试。回压阀PVT分析仪配样器高压计量泵CO2容器气量计高压落球粘度计三、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地层油PV关系测试饱和不同量CO2膨胀降粘实验方法PV关系测试单次闪蒸粘度测试PV关系测试单次闪蒸粘度测试饱和压力体积系数压缩系数地层油密度气油比气溶系数地层油密度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，并有更多轻烃组分凝析于地层油中，使地层油富化，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)CO2饱和CO2地层油饱和CO2地层油CO2和萃取的烃饱和CO2地层油排出地层油取气样循环该过程分析气相组成油组成分析地层油三、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流程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实验程序实验准备测气相渗透率抽空饱和盐水测定孔隙体积测水相渗透率流程试压复配地层油各种标定饱和地层油建立原始油饱和度测饱和地层油体积浸泡老化恢复原始润湿状态注水或注CO2计量注入量、瞬时产油、产水、产气、驱替压差等三、气驱室内实验研究（4）注气过程中沥青质伤害研究在CO2驱油过程中，随着CO2注入储层，油藏流体的组成及体系的热力学条件会发生改变，致使地层原油中的石蜡、沥青质等有机物不稳定而沉淀析出。有机固相沉淀会吸附于岩石表面，导致渗透率降低、润湿性反转等，从而伤害地层；另外，还会导致井筒、分离设备、运输管线等发生堵塞，给生产带来严重的影响和危害。三、气驱室内实验研究（4）注气过程中沥青质伤害研究沥青质的结构沥青质是含O、S、N以及Ni、V等元素的极性多环重质碳氢化合物，分子量介于几百到几千之间，结构非常复杂。2SNNCH3OCH3CH3CH3CH3CH3CH3三、气驱室内实验研究（4）注气过程中沥青质伤害研究原油组成变化：轻质组分的增加有利于沥青沉积压力变化：饱和压力以上时，压力下降有利于沥青沉积温度变化：温度升高有利于沥青沉积原油中的SARA（饱和烃、芳烃、胶质和沥青）的分布：沥青沉积的影响因素电动效应其他因素：含水、pH值