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正文內(nèi)容

提高采收率技術(shù)與方法(編輯修改稿)

2025-06-18 23:47 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出具有重復(fù)性的精確結(jié)果 ,一般認(rèn)為是應(yīng)該優(yōu)先采用的確定混相壓力的方法 。 但是它并不能模擬油藏混相驅(qū)的許多方面 , 而且其最終采收率水平不應(yīng)認(rèn)為是在油藏巖石中可望達(dá)到的單位驅(qū)替效率 。 細(xì)管驅(qū)替的主要缺點(diǎn)是需要進(jìn)行多個(gè)不同壓力下的試驗(yàn) , 工作量相當(dāng)大 , 確定一個(gè) MMP數(shù)據(jù)可能需要一兩周甚至一個(gè)月的時(shí)間 。 ( b) 上升氣泡儀 RBA(Rising Bubble Apparatus) 這種方法是在一根透明的管子中充滿油藏原油樣品 , 保持一定的壓力 ,從管子的底部注入驅(qū)替氣體的氣泡 , 通過(guò)可以垂直運(yùn)動(dòng)的攝像機(jī)來(lái)跟蹤記錄氣泡的變化過(guò)程 。 當(dāng)系統(tǒng)壓力遠(yuǎn)低于混相壓力時(shí) , 氣泡上升到管子頂部時(shí)仍保持球形 , 但由于氣體向油中擴(kuò)散而體積逐漸變小 。 當(dāng)壓力接近或等于混相壓力時(shí) , 氣泡的頂部仍保持球形 , 但底部出現(xiàn)了一條 “ 尾巴 ” , 油氣界面變得模糊 , 氣泡下部呈扁平狀 , 說(shuō)明此時(shí)注入氣與油達(dá)到了多次接觸混相 。 當(dāng)壓力遠(yuǎn)高于混相壓力時(shí) , 由于氣體會(huì)很快地溶解到油中 , 氣泡在上升過(guò)程中消失 。 上升氣泡法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀 , 并且測(cè)定速度較快 ,所需時(shí)間只是細(xì)管驅(qū)替的十分之一 , 可以在一天之內(nèi)確定出一種原油的最小混相壓力 , 并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與細(xì)管驅(qū)替的結(jié)果符合也較好 。 但是實(shí)驗(yàn)所需的高壓透明設(shè)備較為昂貴 , 對(duì)實(shí)驗(yàn)者的素質(zhì)要求也較高 。 RBA方法最主要的缺點(diǎn)是當(dāng)原油的顏色較深時(shí) , 由于透光率較小使得氣泡的形狀看不清楚 ,這會(huì)大大影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷 。 ( c) 界面張力法 這是一種間接確定最小混相壓力的方法 , 其原理是基于當(dāng)注入氣與原油達(dá)到混相時(shí) , 相互之間的界面消失 , 界面張力等于零 。 根據(jù)這一原理 ,在油藏溫度下測(cè)量不同壓力時(shí)注入氣與油藏原油之間的界面張力 , 然后用測(cè)得的界面張力對(duì)系統(tǒng)壓力作圖 , 外推至界面張力為零時(shí)的壓力即為最小混相壓力 。 由于界面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)也是較為復(fù)雜和昂貴的 , 故此其應(yīng)用受到了很大的限制 。 另外 , 由于該方法不能直接得出最小混相壓力 , 根據(jù)有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外推所得的結(jié)果不一定絕對(duì)正確 。 (2) 最小混相壓力 ( MMP) 的理論計(jì)算方法 預(yù)測(cè)最小混相壓力最簡(jiǎn)便的方法是采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算 。 用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算 MMP比較簡(jiǎn)單 、 方便 , 但其理論基礎(chǔ)不強(qiáng) , 并且這些關(guān)聯(lián)式大多只考慮了油藏流體中輕組分和中間組分對(duì)達(dá)到混相所起的作用 , 而沒(méi)有將較重組分的物性特征考慮進(jìn)去 。 (3) 最小混相壓力 ( MMP) 細(xì)管模擬方法 三、 注氣過(guò)程中有關(guān)物理化學(xué)現(xiàn)象及影響因素 流度比是混相驅(qū)替設(shè)計(jì)中最重要的參數(shù)之一?;煜囹?qū)中流度比往往大于 1,這對(duì)驅(qū)替是不利的。在二維剖面均質(zhì)模型的流動(dòng)試驗(yàn)中有四種流態(tài)(圖 5) ,它們?nèi)Q干粘滯力/重力比。 圖 5 混相驅(qū)中的四種流態(tài) 使一種流態(tài)過(guò)渡到另一種流態(tài)的粘滯力/重力比值取決于驅(qū)替流體和油藏的流度比 。 流度比越大 , 混相驅(qū)替從單一的超覆原油的重力舌進(jìn)( 流態(tài) Ⅰ ) 過(guò)渡到粘性指進(jìn)控制的流態(tài) ( 流態(tài) IV) 所要求的粘滯力/重力比值越大 。 2. 流體的彌散 ( 分散 , dispersion ) 混合 流體的混合作用有三種機(jī)理:分子擴(kuò)散作用 、 微觀對(duì)流彌散作用和宏觀對(duì)流彌散作用 。 其中 , 分子擴(kuò)散是分子隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果 ,微觀對(duì)流是由于巖石的微觀非均質(zhì)性導(dǎo)致流動(dòng)的不均衡而引起的 ,宏觀對(duì)流是由地層的宏觀非均質(zhì)性所引起的 。 在嚴(yán)重非均質(zhì)的地層中 , 宏觀對(duì)流的作用比前兩種大 。 宏觀彌散作用的大小與滲透率的非均質(zhì)程度和滲透率分布函數(shù)有關(guān) 。 高度非均質(zhì)地層中發(fā)生的宏觀彌散混合比僅根據(jù)分子擴(kuò)散和微觀對(duì)流彌散預(yù)計(jì)的結(jié)果要大得多 。 在非均質(zhì)厚油層中 , 更多的注入流體進(jìn)人高滲透層 , 造成驅(qū)替前緣參差不齊 , 使驅(qū)動(dòng)流體與地層原油大面積的接觸 , 垂向上發(fā)生更重要的混合 。 3. 界面張力 界面張力在混相驅(qū)中是非常重要的 。 界面張力的下降可使氣體進(jìn)入那些在高界面張力下完全隔離的孔道 , 從而增加驅(qū)油面積 。 由于油和注入氣之間毛管力下降 , 可提高波及系數(shù)并減小殘余油飽和度 。 為了顯著降低殘余油飽和度 , 通常需降低界面張力 , 但降到何種程度要視實(shí)際地層情況而定 。 ① 若孔喉很小 , 且均勻 , 應(yīng)力求達(dá)到混相 , 優(yōu)化界面張力非常重要; ② 若孔隙分布不均勻 , 孔隙尺寸變化大 , 那么應(yīng)主要考慮粘度影響 , 混相與否可不必過(guò)多考慮; ③ 對(duì)孔隙尺寸較大的體系 , 由于氣體的溶解可使原油粘度降低 , 增大氣體的溶解就顯得比降低界面張力更為重要; ④ 低界面張力是有效開(kāi)采的必要條件 , 單在許多情況下 , 零界面張力卻是不必要的 , 除非孔隙分布非常致密 , 且?guī)r石又是油濕的; ⑤ 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試應(yīng)考慮粘度 、 界面張力 、 孔隙 尺寸分布之間相互作用的影響; ⑥ 對(duì)于巖石為水濕的高含水油藏 , 混相驅(qū)不一定能極大程度地提高采收率 。 注入低界面張力氣時(shí) , 由于流度比不利 , 常造成溶劑前緣不穩(wěn)定 。 它以不規(guī)則的指進(jìn)方式穿人原油 , 使溶劑過(guò)早突破 , 增大了消耗量 , 導(dǎo)致原油產(chǎn)量和采收率降低 , 并且隨著驅(qū)替過(guò)程的進(jìn)行 , 指進(jìn)在數(shù)量上越來(lái)越少 ,但規(guī)模卻越來(lái)越大 。 將注氣與注水兩種開(kāi)發(fā)方式作比較 , 注氣開(kāi)發(fā)最大的優(yōu)點(diǎn)是它可以降低氣與原油的界面張力 , 甚至可使界面張力達(dá)到零 。 但是 , 最大的缺點(diǎn)是它的氣油粘度比比水油粘度比小得多極易造成粘性指進(jìn) 。 因此 , 對(duì)一個(gè)具體的油藏 , 究竟應(yīng)采用界面張力主控還是流度主控 ,需要通過(guò)深入的理論研究來(lái)確定 。 如果隨界面張力下降原油產(chǎn)量有極大變化 , 而粘度的變化對(duì)其影響很小 , 就可認(rèn)為系統(tǒng)在微觀規(guī)模上不屬流度主控 , 此時(shí)有必要采用有效的方法去降低界面張力 。 相反 , 如果屬于流度主控 , 就不必花大力氣去降低界面張力 。 圖 6和圖 7示出隨著孔隙大小分布的變化 , 界面張力是如何影響采收率的 ( 采收率的大小同時(shí)還與接觸波及到的孔隙喉道有關(guān) ) 。 如圖 6所示 ,在 10~ 50μ m的孔隙喉道大小分布范圍內(nèi) , 當(dāng)孔隙喉道直徑大于圖 6中箭頭所指處的孔隙喉道直徑時(shí) , 注入液能進(jìn)人孔隙并驅(qū)替其間的原油 。 如果喉道直徑范圍更小 , 在 0~ 30μ m時(shí) , 上述所能達(dá)到的界面張力也同樣只能使注入流體波及到那些直徑約大于 15μ m的喉道 , 如圖 7所示 。 圖 6 細(xì)管孔隙大小分布 圖 7 實(shí)際油藏孔隙除大小分布 因此,對(duì)同樣大小的界面張力,由于孔隙分布的不同,采收率可由圖6的 95%降到圖 7的 50%。 6. 水鎖影響 ① 水鎖的影響主要是:它可溶解 CO2, 減少了與油作用的 CO2量 。這個(gè)影響隨著壓力和含水量的上升而增加 , 隨著含鹽量的增加而減小 。 ② 水鎖造成了微觀上的捕集油 , 水溶的 CO2可通過(guò)擴(kuò)散抽提再采出部分原油 , 但是該現(xiàn)象在油田開(kāi)發(fā)實(shí)際中卻幾乎看不到 。 ③ 有人研究了近混相條件下水飽和度的影響 , 提出如下認(rèn)識(shí): A. 在含水情況下 , 垂直方向相間傳質(zhì)隨溶劑富化程度的增加而增加; B. 含水情況下 , 水平方向相間傳質(zhì)降低; C. 在含水情況下 , 垂直方向和水平方向采收率都是富化度的單調(diào)函數(shù) 。 混相驅(qū)中的一大缺點(diǎn)就是粘性指進(jìn) 。 為了控制流度以減少粘性指進(jìn) ,通常在混相驅(qū)中使用水氣交替注入 。 但是 , 使用該方法 , 顯然會(huì)使油藏中的水量增多 , 從而使巖石中發(fā)生大量水鎖現(xiàn)象成為可能 。 含水飽和度上升 ,捕獲油量增加 , 這一現(xiàn)象與巖石的潤(rùn)濕性有較大的關(guān)系:對(duì)水濕巖心而言 ,捕獲的油顯然大于混合潤(rùn)濕或油濕巖心捕獲的油;對(duì)混合潤(rùn)濕或油濕巖心 ,加大水/溶劑注入后 , 被水困住的油量減小 , 其原因是巖石中呈樹(shù)枝狀的被困油通過(guò)擴(kuò)散作用被采出 。 ① 重力對(duì)水平油藏的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面:密度差引起溶劑超覆原油和水流動(dòng) ( 見(jiàn)圖 5),在注入水與溶劑前緣后面 , 烴相之間發(fā)生重力對(duì)流分離 。在這種情況下 , 油藏厚度增加對(duì)驅(qū)替影響不利 。 ②傾斜油藏中重力可作為優(yōu)點(diǎn)加以利用。 四、注氣驅(qū)物理模擬技術(shù) 相態(tài)對(duì)于混相驅(qū)替過(guò)程是相當(dāng)重要的。當(dāng)存在多相流動(dòng)時(shí),油氣體系間會(huì)產(chǎn)生相間的傳質(zhì)和熱。當(dāng)有氣體注入時(shí),流體的物理化學(xué)性質(zhì)(如粘度、密度、體積系數(shù)、界面張力、氣液相組分和成)均會(huì)發(fā)生變化。對(duì)相態(tài)的研究是研究混相驅(qū)驅(qū)替方式、驅(qū)替機(jī)理的重要依據(jù)。 將高溫高壓下地層流體發(fā)生的變化稱為高壓物性。在體系組成確定以后,流體的主要相特征受地層壓力、溫度和體積的控制,因此又稱之為 PVT特性。它的研究對(duì)油氣田開(kāi)發(fā)中的儲(chǔ)量計(jì)算、流體類型劃分、開(kāi)發(fā)方式選擇、油氣田地面工程集輸設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)方案的數(shù)值模擬、油氣田動(dòng)分析等都有極
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