超臨界CO2泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)研究.pdf

1、CO2作為氣驅(qū)的一種驅(qū)替方式,除了具備一般氣驅(qū)所具有的驅(qū)替機(jī)理之外,還具有因CO2本身易溶于油和水的物理化學(xué)特性所帶來的一些特殊的驅(qū)替機(jī)理。將CO2氣體與表面活性劑溶液混合形成CO2泡沫體系,可以有效地控制CO2的流度,同時(shí)發(fā)揮著泡沫驅(qū)和CO2驅(qū)的提高采收率機(jī)理,大幅提高石油采收率。與此同時(shí),CO2氣體作為使全球變暖的溫室氣體,控制CO2的排放,并將其有效地埋存至地層,是各國政府面臨的重大挑戰(zhàn)。
　　 本文從超臨界CO2的物理性

2、質(zhì)出發(fā),實(shí)驗(yàn)觀察了55℃不同壓力(5～20MPa)下CO2氣體的狀態(tài)變化,并發(fā)現(xiàn)不同壓力范圍下具有很大的差異;在55℃、9MPa條件下進(jìn)行了超臨界CO2起泡實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)超臨界CO2泡沫是呈灰白色乳狀液的狀態(tài),且穩(wěn)定性不如同實(shí)驗(yàn)條件下的N2泡沫;實(shí)驗(yàn)研究了超臨界CO2在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律,分析了滲透率、含油飽和度、含鹽量等對(duì)其擴(kuò)散平衡的影響;通過理論推導(dǎo),結(jié)合CO2泡沫PVT實(shí)驗(yàn),將水中CO2溶解度的概念引入當(dāng)中,發(fā)展了CO2泡沫的理論狀

3、態(tài)方程。通過含水巖心的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究了超臨界CO2泡沫的滲流規(guī)律。從超臨界CO2的物理特性上分析了滲透率、氣液比和注入速度對(duì)其封堵性能的影響,解釋了超臨界CO2泡沫的阻力因子變化規(guī)律異于N2泡沫的原因;定義了分流指數(shù)(Diversion Number)的概念用以表征并聯(lián)巖心CO2泡沫的分流效果,發(fā)現(xiàn)隨滲透率級(jí)差的增大分流效果越好。通過穩(wěn)態(tài)單相線性滲流的假設(shè)發(fā)展了泡沫分流理論,引入滲透率變差的概念研究了影響泡沫分流效果的本質(zhì)因素,發(fā)展了三套

4、半理論半經(jīng)驗(yàn)方程。通過微觀驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究了超臨界CO2泡沫的微觀滲流和驅(qū)油規(guī)律。從實(shí)驗(yàn)中觀察到多孔介質(zhì)中泡沫的產(chǎn)生機(jī)理和滲流規(guī)律,并通過理論分析了泡沫在多孔介質(zhì)中的產(chǎn)生條件,發(fā)現(xiàn)存在泡沫產(chǎn)生的氣流上限速度和下限速度,揭示了泡沫驅(qū)替宏觀現(xiàn)象的微觀機(jī)理;觀察了CO2泡沫的驅(qū)油過程,依靠大氣泡占據(jù)孔道是其驅(qū)油的主要特征,并通過觀察總結(jié)了CO2泡沫的相關(guān)驅(qū)油機(jī)理。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)和影響因素實(shí)驗(yàn)研究了CO2泡沫調(diào)驅(qū)的提高采收率效果。結(jié)果表明,CO2泡沫