就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法

1、就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法K h.K h.Gum ersky et al.翻譯:黃愛君(中原油田分公司信息中心田鳳蘭(中原油田勘探局地質(zhì)錄井處靳曉麗(中原石油勘探局外事辦馮少太(中原油田分公司信息中心校對:周潤才(大慶油田公司設(shè)計院摘要:目前混相/非混相二氧化碳驅(qū)被認為是從復(fù)雜地層(即難采原油儲量地層中提高原油采收率最有效的方法之一。這項技術(shù)能使原油采收率提高10%15%,甚至更高。二氧化碳驅(qū)主要優(yōu)點是適應(yīng)地質(zhì)條件范圍廣,對輕質(zhì)油和重質(zhì)油油藏均可使用。限制二氧化碳驅(qū)推廣的主要制約因素是必須有天然的二氧化碳源,二氧化碳的輸送、向生產(chǎn)井的突進問題,油井及設(shè)備腐蝕、安全和環(huán)境問題等。本文所

2、提出的技術(shù)的主要優(yōu)點是克服了二氧化碳驅(qū)對環(huán)境的負面影響和制約因素。這項就地生成二氧化碳技術(shù)主要是基于產(chǎn)生氣體的水溶液和低濃度活性酸之間的放熱化學(xué)反應(yīng)。主題詞提高原油采收率二氧化碳驅(qū)機理研究效果一、引言二氧化碳在混相和非混相條件下驅(qū)油提高原油采收率決定了其驅(qū)油機理,驅(qū)油過程同時存在有利因素和不利因素。影響二氧化碳驅(qū)油過程的有利因素包括:1、C O2溶于水后,使水粘度增加20%30%,水流度增加23倍。2、C O2溶于油后,使油粘度減少115215倍。3、C O2溶于油后,使原油水界面張力降低。4、C O2溶于油后,使其體積增加,影響剩余油驅(qū)替。同時,C O2驅(qū)還存在一系列不利因素:1、溫壓條件變

3、化導(dǎo)致C O2濃度降低,隨后出現(xiàn)蠟和瀝青質(zhì)從原油中沉淀析出。2、可產(chǎn)生油井C O2氣竄。3、油井和油田設(shè)備腐蝕。4、C O2輸送問題。5、工藝成本費用高。6、在油田附近缺乏C O2氣源或者供應(yīng)量不足。顯然,開發(fā)這項技術(shù),在地層中就地產(chǎn)生C O2驅(qū)替劑,不使用任何地面設(shè)備,排除了任何對環(huán)境不利的影響因素,具有優(yōu)先推廣優(yōu)勢。二、就地生成CO2提高原油采收率技術(shù)的研究和應(yīng)用在室內(nèi)和現(xiàn)場對就地生成C O2提高原油采收率技術(shù)進行了深入研究。1,驅(qū)油機理工藝實施時,連續(xù)向地層注入可生成氣體的溶液和活性酸?？缮蓺怏w的溶液為低濃度酸和低濃度表面活性劑及聚合物的混合液。這種可生成氣體溶液和活性酸的混合物能夠優(yōu)

4、先進入高滲透層。在高滲透層中,兩者產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)生成C O2。溶解在低濃度酸溶液的聚合物形成穩(wěn)定的泡沫屏障,堵塞高滲透層,與此同時,聚合物滲透到低滲透層表現(xiàn)出粘彈效應(yīng),并從中驅(qū)替出原油。另一方面,由于放熱反應(yīng)形成微氣泡系統(tǒng),這種系統(tǒng)同樣具有異常的流變特性。具有這種流變特性的系統(tǒng)能提高水驅(qū)效率20% 30%,與常規(guī)注水相比,最終采收率提高3%5%。聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)防止微氣泡體系的擴散。溶解在水中的表面活性劑在流動時使孔隙空間性能變化,其結(jié)果改善了水溶液的粘彈、非平衡性能。表面活性劑同時也具有降低油井和地面設(shè)備腐蝕的作用。以這種方式形成的氣液泡沫系統(tǒng)對跟隨氣液系統(tǒng)之后的注入水造成附加阻力。就地生

5、成的C O2的主要部分在水淹層形成屏障,C O2的其余部分溶解在油中,產(chǎn)生體積效應(yīng),并驅(qū)替剩余油。在特定的溫壓條件下,就地生成的C O2能夠與原油以任意比例混合,同時C O2溶解在水中,降低了它的粘度,改變驅(qū)替前沿,并增加驅(qū)替效率。這樣就消除了伴隨C O2驅(qū)產(chǎn)生的不利影響而有利影響得以保持。在保持C O2在段塞中完全飽和的情況下,就形成單相、非平衡條件的段塞,從而改善驅(qū)替效率。2,二氧化碳是一種超臨界流體室內(nèi)研究表明,在特定的溫度和壓力條件下,一5黃愛君等:就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法些氣體包括二氧化碳氣體表現(xiàn)出與常規(guī)壓力和溫度情況下不同的性質(zhì)。在一定的溫度下,壓縮C O2的密度急劇增

6、加,最后變成液態(tài)。同時,二氧化碳的粘度仍保持壓力(P和溫度(T變化之前的值,即氣體粘度、擴散系數(shù)相當于氣液中間狀態(tài)的數(shù)值(見圖1。顯然在超臨界條件下,二氧化碳遵循二個主要的函數(shù)關(guān)系。作為一種溶劑(類似己烷能降低原油粘度和更好地從地層中驅(qū)替原油。另一方面,氣狀的C O2能夠進入許多溶劑不能進入的空間。圖1在不同溫度時CO2壓縮性3,室內(nèi)研究結(jié)果室內(nèi)流動實驗裝置采用雙層孔隙介質(zhì)物理模型。孔隙介質(zhì)由90%的石英和10%的粘土制成,雙層的滲透率分別是015m2和210m2,孔隙介質(zhì)先用原油飽和,后注入011PV的生氣溶液和酸混合液,然后用水驅(qū)替。在試驗過程中,測量驅(qū)替效率。測量表明,與水驅(qū)效率相比驅(qū)油

7、效率增加16%。室內(nèi)進行了特殊實驗,以確定孔隙介質(zhì)中形成氣液體系的溫壓條件。室內(nèi)裝置模擬井底地層(R= 120mm,室內(nèi)裝置由垂直安裝的玻璃模型(長度500mm,直徑14mm組成,并用60%石英和40%粘土充填作為孔隙介質(zhì)。圖2當微氣泡和氣泡形成時壓力變化試驗效果見圖2。從圖2中可看出,由于碳酸鹽顆粒與酸反應(yīng),溫度和壓力均發(fā)生了變化。壓力變化分兩個階段:壓力增加,后由于微氣泡,形成壓力穩(wěn)定;由于體系內(nèi)形成的微氣泡溶解,壓力急劇下降。壓力增加的同時,溫度在360s 內(nèi)從20上升到60(見圖3 。圖3當微氣泡和氣泡形成時溫度增加4,現(xiàn)場實驗結(jié)果這項就地生成C O2新工藝在西西伯利亞薩馬特洛爾AB1

8、3和AB23兩個油藏進行了現(xiàn)場實驗。這兩個油藏的地質(zhì)參數(shù)見表1。表1薩馬特洛爾油田試驗的地質(zhì)參數(shù)AB1-3AB2-3深度(m180022009002400孔隙度(%01220125滲透率(m301011150101115原油粘度(mPas113114原油密度(kg/m3830855810860首先在3口注水井中進行了實驗。碳酸鈉和鹽酸混合物按計算量分幾個循環(huán)注入到地層。在最后一部分混合物注入井后關(guān)井反應(yīng)24h,然后把水井投注,在周圍油井測量油水產(chǎn)量。在油田試驗3個月后,周圍油井的總油產(chǎn)量平均增加2倍,有些油井產(chǎn)量增加更多。同時,這些油井產(chǎn)水量保持穩(wěn)定或者降低。采用Ashakhverdier研制

9、的標準方法來估計C O2提高采收率項目的效率。這種標準方法是基于K olm ogrov2Erofeev的參數(shù)方程,該方程涵蓋油田整個生產(chǎn)期,可以解釋不同階段油飽和地層的動態(tài)條件。根據(jù)油田的實踐業(yè)已發(fā)現(xiàn),對整個油藏及試驗區(qū)產(chǎn)量下降曲線在一定的時間階段呈現(xiàn)非對稱邏輯模式。圖4為西西伯利亞薩馬特洛爾油田(8單元, AB1-3層采油曲線圖。K olm ogrov動態(tài)方程能較好地描述累積產(chǎn)量(Q3oil的非對稱邏輯型曲線:6國外油田工程Foreig n Oilfield En gine erin gVol118No17200217d Q3oil(td t=abt a-11-Q3oil(t(1式中,a和b

10、是近似參數(shù)(a1,b0,方程(1的解為:Q3oil(t=1-e-bt a(2式中,Q3oil(t是累積產(chǎn)油量的標準函數(shù)。圖4薩馬特洛爾油田AB1-3油藏的產(chǎn)油動態(tài)曲線上述油藏系統(tǒng)演變模型可以估算任何提高原油采收率方法的運用效果。為評價所試驗的C O2技術(shù),試驗區(qū)必須分為若干個獨立的短期開發(fā)階段。使用最小平方法,可以求出每個選擇階段的參數(shù)a和b。根據(jù)所選方法,對該項技術(shù)的工藝效果與每個階段的基礎(chǔ)工藝效果進行了比較。為比較方便起見,方程(1可重寫為如下形式:d Q3oil(td t=(t1-Q3oil(t;(t=abt a-1(3式中(t原油儲量的采出速度;1-Q3oil在時間t時,地層中剩余的標

11、準原油儲量。方程(3可以把產(chǎn)油期分為若干個獨立階段,這些階段以各自a和b數(shù)加以表征(見圖5。圖5薩馬特洛爾油田AB1-3油藏累積產(chǎn)油量的各個階段所試驗的技術(shù)效果根據(jù)最后階段的原油產(chǎn)量進行判斷,最后階段的原油產(chǎn)量被認為是基礎(chǔ)階段。根據(jù)方程(2,實際累積產(chǎn)油曲線中的產(chǎn)油量基礎(chǔ)階段是線性的,對累計產(chǎn)油量曲線的這部分進行外推,可以估算出任何時間的產(chǎn)油量。把估算產(chǎn)量與實際產(chǎn)量進行比較,就可以確定出所試驗的工藝效果(見圖6。圖6薩馬特洛爾油田AB1-3油藏試驗效果預(yù)測從上述試驗區(qū)內(nèi)從1999年4月開始的8個月內(nèi)共產(chǎn)出98953t原油,其中因使用該項C O2技術(shù)而采出2700t 以上的原油。這項技術(shù)也在其它

12、地區(qū)進行了試驗,試驗規(guī)模包括13口注入井和周邊90口產(chǎn)油井。試驗中由于采用這項注C O2技術(shù),多采原油120000t。資料來源于美國SPE65170(收稿日期20020423油罐不停產(chǎn)檢測技術(shù)美國InT ANK服務(wù)公司稱,開發(fā)出一種可減少停產(chǎn)和檢測成本的油罐檢測新技術(shù)。該創(chuàng)新技術(shù)采用機器人對地上儲罐進行檢測和清罐,同時儲罐無需停產(chǎn)和空罐。InT ANK和?？松梨谡谂c紐約州研究開發(fā)局(NY SRDA和紐約州環(huán)境保護部協(xié)作,從事一項有專向資金的確認項目,以確認機器人檢測與傳統(tǒng)的停產(chǎn)檢測法具有相同的效果。椐NY SRDA稱,“采用這一創(chuàng)新工藝,檢測期間大罐不停產(chǎn),因此每座罐檢測可減少95%的計劃進度費用和營業(yè)成本”。InT ANK機器人檢測大罐,其工藝可滿足API65