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(EOR)8 混相驱


第八章 混相驱
MISCIBLE FLOODING

第一节 混相注入剂
混相是指相间界面消失。 混相是指相间界面消失。 是指相间界面消失 在一定条件下注入地层, 在一定条件下注入地层,能与地下原油 混相的物质叫混相注入剂 混相注入剂。 混相的物质叫混相注入剂。 有两类混相注入剂: 有两类混相注入剂: 烃类混相注入剂 非烃类混相注入剂

混相注入剂
(1)烃类混相注入剂
液化石油气(LPG, 液化石油气(LPG,C2~C6含量大于50%) 含量大于50% 富气( 富气(C2~C6含量在30%~50%的范围) 含量在30% 50%的范围) 贫气( 贫气(C2~C6含量小于30%) 含量小于30% 在贫气中把C 在贫气中把C2~C6含量大于98%的气体叫干气。L 含量大于98 的气体叫干气。 98%

C2 ~ C6 的烃气叫富化剂 , 它的存在使混乱相易于发 的烃气叫富化剂, 通常讲的气体富化、加富,是指气体中C 生 . 通常讲的气体富化 、 加富 , 是指气体中 C2 ~ C6 的含量增加 (2)非烃类混相注入剂 这类混相剂是指CO 这类混相剂是指CO2、N2等一类混相注入剂

一种烟道气的成分

在烟道气中, 在烟道气中,x(CO2)一般在0.05~0.20范围,主要 一般在0 05~ 20范围 范围, 由火力发电站燃烧煤得到。 由火力发电站燃烧煤得到。

混相驱分类
混相驱是指混相注入剂作为驱油剂的驱油法。 混相驱是指混相注入剂作为驱油剂的驱油法。 按混相入剂的性质, 混相驱可分为: 按混相入剂的性质, 混相驱可分为: ? 烃类相驱
液化石油气驱(LPG驱 液化石油气驱(LPG驱) 富气驱 干气驱

? 非烃类混驱 N2驱 CO2驱

烃类混相注入剂相图

非烃类混相注入剂相图
融化线或 凝固线 气液不分 蒸发线

升华线

非烃类混相注入剂相图

非烃类混相注入剂相图

非烃类混相注入剂相图

第二节 什么叫混相驱
混相驱是指混相注入剂作为驱油剂的驱油法。 混相驱是指混相注入剂作为驱油剂的驱油法。 LPG驱 一、LPG驱 LPG驱是指以LPG为混相注入剂的一种混相驱。 LPG驱是指以LPG为混相注入剂的一种混相驱。 驱是指以LPG为混相注入剂的一种混相驱

条件:70℃,17.2MPa; 条件: ℃ 驱动气体C1;LPG中 驱动气体 中 C475%;C10代表油. 代表油

临界点

临界点

LPG驱为一次接触混相。 LPG驱为一次接触混相。 驱为一次接触混相 LPG驱可用于不含富化剂的原油。 LPG驱可用于不含富化剂的原油。 驱可用于不含富化剂的原油

LPG驱的相图 LPG驱的相图

LPG后面的驱动气体,可用干气、氮气、烟道气等。 LPG后面的驱动气体,可用干气、氮气、烟道气等。 后面的驱动气体

LPG中的重组 LPG中的重组 分(C5)比轻组 分(C4)易使气 体与LPG混相 混相; 体与LPG混相; 干气比烟道气、 干气比烟道气、 N2更易使气体 LPG混相 与LPG混相

二、富气驱
富气驱是指以富气为混相注入剂的一种混相驱。 富气驱是指以富气为混相注入剂的一种混相驱。

富气驱适用于少含C 富气驱适用于少含C2~C6的原油(贫油)。 的原油(贫油)
两相 区

多次接触混相 富化) (富化)

贫油O与富气G经过多次接触才产生混相. 贫油O与富气G经过多次接触才产生混相.这种经过 多次接触混相。 多次接触才产生的混相叫多次接触混相 多次接触才产生的混相叫多次接触混相。油越富或富 气越富,达到混相所需接触的次数越少。 气越富,达到混相所需接触的次数越少。

三、高压干气驱
高压干气驱是指以高压干气为混相注入 剂的一种混相驱。 剂的一种混相驱。

干气G 干气G多次与富油 O接触,取得富化剂 接触, 富化自己,从而使 富化自己, 体系的组成进入混 相驱内实现混相。 相驱内实现混相。

高压干气驱也是通过多次接触才达到混相的。 高压干气驱也是通过多次接触才达到混相的。 油越富,达到混相所需接触的次数越少。 油越富,达到混相所需接触的次数越少。 高压干气驱只适用于富含C 成分的原油(富油) 高压干气驱只适用于富含C2~C6成分的原油(富油)。

四、二氧化碳驱
CO2驱是指以CO2为混相注入剂的一种混相驱。 是指以CO 为混相注入剂的一种混相驱。 驱也是通过多次接触才与原油混相的。 CO2驱也是通过多次接触才与原油混相的。原油富 驱实现混相的必要条件。 含C2~C6是CO2驱实现混相的必要条件。 CO2多次与富油接触, 多次与富油接触, 取得富化剂富化自 己,从而使体系的 组成进入混相驱内 实现混相。 实现混相。
???

(1)在相同条件下CO2驱的混相压力低,有更小 在相同条件下CO 驱的混相压力低, 的两相区; 的两相区; (2)CO2在水中的溶解度高,故更容易通过水相 在水中的溶解度高, 扩散到油相,达到混相的目的。 扩散到油相,达到混相的目的。

五、氮气驱
N2驱是通过多次接触实现混相的。 驱是通过多次接触实现混相的。
优点:低廉、易得、 优点:低廉、易得、 不燃、不爆、无毒、 不燃、不爆、无毒、 无腐蚀、 无腐蚀、在水和油 中的溶解度都很小。 中的溶解度都很小。
适应性:在相同条件下, 适应性:在相同条件下, N2的两相区比CO2和C1大, 的两相区比CO 故混相压力高,不适用于 故混相压力高, 三采。 三采。主要用于凝析气田 的二次采油( 的二次采油(保持地层压 防止反凝析的损失); 力,防止反凝析的损失); 可用作CO 可用作CO2段塞后的驱动 介质;可用于与水交替注 介质; 入地层控制流度。 入地层控制流度。

N2驱主要用于凝析气田进行二次采油。 驱主要用于凝析气田进行二次采油。 N2可作为CO2混相段赛后的驱动介质,也可与水交替(或同时)注入地 可作为CO 混相段赛后的驱动介质,也可与水交替(或同时) 层起控制流度的作用。 层起控制流度的作用。

LPG驱EOR原理 驱 原理
(1)低界面张力机理 )
LPG与油是 一次接触混相 , 混相即不存 与油是一次接触混相 与油是 一次接触混相, 在界面, 因此界面张力为零, 在界面 , 因此界面张力为零 , 即 LPG有很 有很 高的洗油效率。 高的洗油效率。

(2)降粘机理 )
LPG粘度低,它与油混合后可以使油降 粘度低, 粘度低 提高油的流度, 粘,提高油的流度,改善驱油介质与油的 流度比,有利于提高波及系数。 流度比,有利于提高波及系数。

二、CO2驱原理
1.低界面张力机理 1.低界面张力机理 CO2驱过程是CO2不断富化过程。 CO2富化 驱过程是CO 不断富化过程。 是通过CO 对原油中的C 是通过CO2对原油中的C2~C6组分的抽提作 用引起的。 用引起的。
抽提C 抽提C2-C34组分; 组分; C4-C8占4%; 4%; C4-C12占48%。 48%。 随着CO 随着CO2对原油 组分的抽提, 组分的抽提,其 与原油的σ 与原油的σ不断降 低,相对渗透率 曲线变化, 曲线变化,剩余 油饱和度降低。 油饱和度降低。

Kr随σ发生相应的变化,达到超低σ时,Sor为零。 发生相应的变化,达到超低σ 为零。

2.降粘机理 2.降粘机理 可溶于油,使油降粘,提高油的流度, CO2可溶于油,使油降粘,提高油的流度,有利 于驱油介质从孔隙介质中将油驱出。 于驱油介质从孔隙介质中将油驱出。

CO2适合重质稠油

3.原油膨胀机理 3.原油膨胀机理 溶于原油后,可使原油的体积膨胀。 CO2溶于原油后,可使原油的体积膨胀。膨 胀后的原油将易为驱动介质驱出。 胀后的原油将易为驱动介质驱出。

原油中 CO2的量 分数越高, 分数越高 原油的密 度越高,相 度越高 相 对分子质 量越小,原 量越小 原 油的膨胀 系数越大. 系数越大

膨胀系数:一定T 膨胀系数:一定T 和饱和PCO2下 和饱和PCO2下, 原油的V与同T 原油的V与同T下 0.1MPa下原油 0.1MPa下原油V0 下原油V0 之比. 之比.

4.提高地层渗透率机理 4.提高地层渗透率机理 CO2溶解于水,生成碳酸。碳酸可与地层中的石 溶解于水,生成碳酸。 灰岩和自云岩反应生成水溶性的重碳酸盐, 灰岩和自云岩反应生成水溶性的重碳酸盐,提高地 渗透率, 层的渗透率 扩大驱油介质的波及体积, 层的渗透率,扩大驱油介质的波及体积,有利于提 高采收率。 高采收率。 5.溶气驱机理 5.溶气驱机理 从注入井到采油井的驱油过程是降压过程 从注入井到采油井的驱油过程是降压过程。随着 降压过程。 压力下降,CO2从原油中析出,产生原油内的气体 压力下降, 从原油中析出, 驱动,使采收率提高。此外,部分CO2成为束缚气, 驱动,使采收率提高。此外,部分CO 成为束缚气, 也有利采收率的提高。 也有利采收率的提高。

三、高压干气驱和N2驱原理
除了没有提高地层渗透率的机理外, 除了没有提高地层渗透率的机理外,高压干气 驱和N 驱有CO 驱提高采收率的各种机理。 驱和N2驱有CO2驱提高采收率的各种机理。

四、富气驱原理
除了没有提高地层渗透率的机理外,富气驱也有CO 除了没有提高地层渗透率的机理外,富气驱也有CO2 驱提高采收率的各种机理。 CO2驱不同的是 驱不同的是, 驱提高采收率的各种机理。与CO2驱不同的是,富 气与原油(贫油) 气与原油(贫油)间界面张力的降低主要由富气中 组分不断溶于原油中引起。 C2~C6组分不断溶于原油中引起。

与CO2驱的不同之处是没有提高地层 渗透率的机理

第四节 原油的最低混相压力
在气驱中,通常将气驱采收率超过90% 90% 在气驱中,通常将气驱采收率超过90 的驱替压力称为该原油的最低混相压力 的驱替压力称为该原油的最低混相压力 (minimum miscible pressure-MMP)。 pressure-MMP) 原油最低混 相压力越低 越容易混相。 越容易混相。

MMP

第五节 适合混相驱油田的筛选标准 一、烃类混相驱

二、CO2混相驱

或烟道气) 三、N2(或烟道气)混相驱

共同点: 低粘度” 共同点:“低粘度”、“高C2-C6含量”、“薄 含量” 地层” 地层”

对混相驱的地层均要求薄,但倾斜地层例外。 对混相驱的地层均要求薄,但倾斜地层例外。
原理:将混相驱 原理: 中存在的重力分 异缺点转化为优 点,减小了粘滞 力和重力指进, 力和重力指进, 增加了混相注入 剂的波及系数。 剂的波及系数。

条件:必须在 条件: 小于临界驱动 速度下进行, 速度下进行, 临界驱动速度 是由密度差、 是由密度差、 流度、 流度、K 和地 层的倾角来决 定的。 定的。

第六节 混相驱存在的问题
一、流度控制 当用富气、干气、 当用富气、干气、CO2或N2等混相注入剂 驱动原油时, 驱动原油时,这些混相注入剂的流度比都 很大,波及系数很低, 很大,波及系数很低,这是混相驱共同存 在的问题。 在的问题。 可用水气交替注入法控制混相驱的流度。 可用水气交替注入法控制混相驱的流度。

可用泡沫、冻胶、泡沫+冻胶、WAG控制流度 可用泡沫、冻胶、泡沫+冻胶、WAG控制流度

二、沥青质析出

混相时都降低了 原油对分散于其 中的沥青质的稳 定性,使其析出, 定性,使其析出, 造成堵塞。 造成堵塞。

在地层中析出的沥青质可堵塞驱油孔道, 在地层中析出的沥青质可堵塞驱油孔道, 对采收率的提高有不利的影响。 对采收率的提高有不利的影响。

不同的烃及加量下沥青质的析出量不 同,C越少的烃析出量越大

三、金属腐蚀
金属腐蚀主要存在于用CO 或含CO 金属腐蚀主要存在于用 CO2 或含 CO2 混相注入剂 的场合。 与水作用,产生H 使水的pH pH值降 的场合。CO2与水作用,产生H2CO3,使水的pH值降 对钢铁产生严重的腐蚀( 电化学腐蚀) 低 , 对钢铁产生严重的腐蚀 ( 电化学腐蚀 ) 。 因 此,注CO2的设备和管线需使用特种合金和各种防 腐涂层。 腐涂层。

四、结垢
结垢也主要存在于用CO 结垢也主要存在于用CO2混相注入剂的场 合。 CO2溶于水,再与地层的碳酸钙反应, 溶于水,再与地层的碳酸钙反应, 水溶性的重碳酸盐。 生成水溶性的重碳酸盐 生成水溶性的重碳酸盐。重碳酸盐在油井 的近井地带及从井筒上升的过程中, 的近井地带及从井筒上升的过程中,由于 压力减小而产生碳酸钙垢。在油井, 压力减小而产生碳酸钙垢。在油井,可用 防垢剂(如氨基膦酸盐、氨基多羧酸盐) 如氨基膦酸盐、氨基多羧酸盐) 防垢。 防垢。

五、非烃气体分离
若用CO 若用CO2和N2作混相注入剂,则油井产出气体 作混相注入剂, 中含大量的CO 为使产出气体可用, 中含大量的CO2和N2。为使产出气体可用,需 要将CO 与烃气分离。可用膜和低温蒸馏 要将CO2和N2与烃气分离。可用膜和低温蒸馏 分离这些气体 这些气体。 分离这些气体。

六、混相注入剂用量大
采出单位质量的油所需注入混相注入剂的体积 称为混相注入剂的利用系数。例如CO 称为混相注入剂的利用系数。例如CO2的利用 系数为1200m 可见, 系数为1200m3t-1~5600m3t-1。可见,混相驱必 须有充分的混相注入剂来源 充分的混相注入剂来源。 须有充分的混相注入剂来源。

本章小结
? 基本概念与术语:混相驱及其分类;混相驱注入 基本概念与术语:混相驱及其分类; LPG;富气;贫气;干气;一次接触混相; 剂;LPG;富气;贫气;干气;一次接触混相; 多次接触混相;原油膨胀系数; 多次接触混相;原油膨胀系数;原油的最低混相 压力MMP 倾斜地层混相驱时的重力稳定驱动; MMP; 压力MMP;倾斜地层混相驱时的重力稳定驱动; WAG法 混相注入剂的利用系数等。 WAG法;混相注入剂的利用系数等。 ? 思考题 (1)简述混相驱分类、常用的混相注 简述混相驱分类、 入剂及其组成或成分。( 。(2 混相驱的段塞、 入剂及其组成或成分。(2)混相驱的段塞、提 高采收率的原理及其驱油的过程。( 。(3 高采收率的原理及其驱油的过程。(3)各种混 相驱油田的筛选标准及其适应性分析。( 。(4 相驱油田的筛选标准及其适应性分析。(4)混 相驱存在的问题及其控制或解决的方法或途径。 相驱存在的问题及其控制或解决的方法或途径。


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