第 六 章 氣體驅(qū)油技術(shù)

1、1,,第 六 章 氣體驅(qū)油技術(shù),,第六章思考題1. 常采用廉價(jià)的貧氣進(jìn)行汽化混相，要求油藏原油必須是哪種性質(zhì)的原油？2.在美國(guó)，最有發(fā)展前景的提高原油采收率方法是哪種？ 3.對(duì)于一定的原油組成，更有利于形成混相驅(qū)的條件是什么？4.多次接觸混相5. 凝析混相要求注入氣體必須包含什么成分？6．我國(guó)對(duì)注氣驅(qū)油法的研究較早。20世紀(jì)60年代初，大慶油田就開(kāi)始了以下哪種氣驅(qū)研究？7. 對(duì)于一定的CO2-烴類(lèi)體系，在一定溫度下

2、，擬三元相圖的兩相驅(qū)隨壓力增加而怎樣變化？8. 油田注氣開(kāi)采所用的氣體主要有哪些？9. 一次接觸混相 10.用擬三元相圖表示并說(shuō)明凝析混相驅(qū)對(duì)富氣的要求。11.用擬三元相圖表示并說(shuō)明汽化混相對(duì)原油的要求。,2,3,,內(nèi)容提要第一節(jié) 驅(qū)油用氣體的性質(zhì)6.1.1 烴類(lèi)氣體的性質(zhì)6.1.2 二氧化碳的性質(zhì)6.1.3氮?dú)夂蜔煹罋獾男再|(zhì)第二節(jié) 氣體混相驅(qū)油6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油6.2.2 二氧化碳混相驅(qū)油6.

3、2.3 最小混相壓力第三節(jié) 氣體非混相驅(qū)油6.3.1 非混相驅(qū)基本原理6.3.2 氮?dú)怛?qū) 6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油第四節(jié) 氣體驅(qū)油的適應(yīng)性6.4.1 氣體驅(qū)油技術(shù)難點(diǎn)6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件,4,第 六 章 氣體驅(qū)油技術(shù),回注天然氣提高原油采收率始于1900年。,水敏、儲(chǔ)層性質(zhì)差、非均質(zhì)嚴(yán)重、水驅(qū)效率低的油層，水驅(qū)會(huì)產(chǎn)生許多不良后果，促使人們利用天然氣代替水進(jìn)行驅(qū)油。,巖心實(shí)驗(yàn)證明，使用丙烷溶劑或

4、液化石油氣可將原油從孔隙介質(zhì)中完全采出。 但認(rèn)為不現(xiàn)實(shí)，回收問(wèn)題。,直到1950年，人們才發(fā)現(xiàn)使用混相法采油，不需使溶劑與原油進(jìn)行完全置換，即不需要使溶劑注滿地層。,丙烷段塞驅(qū) 美國(guó)大西洋富田公司首次提出。該方法在適當(dāng)?shù)母邏簵l件下可以形成一個(gè)連續(xù)相，即一個(gè)從油藏原油組份逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽⑷霘饨M份的整體單一相的烴類(lèi)過(guò)渡帶（圖6.1）。,5,,,如果溶劑段塞設(shè)計(jì)正確，它就能推動(dòng)前面的油和水，并完全驅(qū)替出所有的接觸到的原油。由于注入的溶劑與原油一經(jīng)

5、接觸就能混相，因此，又常把這種方法稱(chēng)為一次接觸混相，也叫初次接觸混相。在上世紀(jì)50年代到60年代期間，美國(guó)進(jìn)行了50多個(gè)一次接觸混相礦場(chǎng)試驗(yàn)。,圖6.1 丙烷段塞驅(qū)工藝,6,,多次接觸混相 在油氣相態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)，一定條件下天然氣與原油接觸，原油中某些較輕的組分可以蒸發(fā)而進(jìn)入氣相。而富含C2 - C6組分的氣體與原油接觸，氣相中C2 - C6成分可以凝析而進(jìn)入液相。由于這種物質(zhì)傳遞作用，即使采取的不是一次接觸混相的溶劑，注入的流體與

6、油藏原油經(jīng)過(guò)多次接觸也能達(dá)到混相驅(qū)替，因此稱(chēng)為多次接觸混相?！喽啻谓佑|混相可分為凝析混相和汽化混相 。,,7,,,圖6.2富氣驅(qū)工藝,凝析混相要求注入氣體必須富含C2~C6成分，因而又稱(chēng)為富氣驅(qū)（圖6.2）；,汽化混相要求油藏原油必須是輕質(zhì)原油，對(duì)注入氣體的成分要求不高，常采用廉價(jià)的貧氣，又稱(chēng)為貧氣驅(qū)或干氣驅(qū)（圖6.3）。,8,,氣驅(qū)的發(fā)展概況 天然氣是一種優(yōu)質(zhì)能源，也是重要的化工原料，只有那些有著足夠天然氣來(lái)源的國(guó)家，才

7、有可能進(jìn)行烴類(lèi)混相采油。 自上世紀(jì)60年代以來(lái)，美國(guó)、阿爾及利亞、加拿大、智利、利比亞和前蘇聯(lián)等國(guó)家相繼開(kāi)展烴類(lèi)混相驅(qū)油研究。美國(guó)和加拿大由于氣源供應(yīng)限制，發(fā)展緩慢，規(guī)模也小。阿爾及利亞和利比亞進(jìn)行過(guò)規(guī)模較大的高壓烴類(lèi)混相驅(qū)油的工業(yè)性試驗(yàn)，并取得了成功。 由于烴類(lèi)氣體價(jià)格上漲，研究人員努力尋找新的、適用于混相驅(qū)油的注入劑。研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳、煙道氣和氮?dú)庠谝欢l件下都能與油藏原油達(dá)到混相。 在美國(guó)，二氧

8、化碳驅(qū)被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的提高原油采收率方法。我國(guó)對(duì)注氣驅(qū)油法的研究起步也很早。60年代初，大慶油田就開(kāi)始了二氧化碳驅(qū)的研究，但由于氣源問(wèn)題并未得到推廣應(yīng)用。,9,,第一節(jié) 驅(qū)油用氣體的性質(zhì)6.1.1 烴類(lèi)氣體的性質(zhì) 天然氣-----烴類(lèi)氣體的總稱(chēng)，由石蠟族低分子飽和烴(C1-C6)和少量非烴類(lèi)氣體(H2S、CO2、CO、H2O)組成的混合物。,天然氣,,,,液化石油氣（LPG） C2~C6的含量>50%,富氣

9、 C2~C6的含量介于30%~50%之間，,貧氣 C2~C6的含量98%的氣體叫干氣。,高壓下的天然氣是真實(shí)氣體，其壓縮因子是擬對(duì)比溫度與擬對(duì)比壓力的函數(shù)。利用圖6-4可以估算烴類(lèi)氣體的Z值（誤差為2％～3％）。,10,對(duì)于氣體混合物，對(duì)比條件為,對(duì)比溫度,,對(duì)比壓力,,11,,,圖6.4 天然氣壓縮系數(shù),12,,6.1.1 烴類(lèi)氣體的性質(zhì)已知?dú)怏w的壓縮因子，就可以根據(jù)下面的公式求氣體密度。,,對(duì)于混合氣體,對(duì)于單一氣體,,（6.3

10、a）,（6.3b）,、 — 分別為單一氣體和混合氣體的密度，kg/m3；— 絕對(duì)壓力，Pa；— 絕對(duì)溫度，K；— 組分的摩爾質(zhì)量，kg/mol；— 氣體混合物中組分的摩爾分?jǐn)?shù)；— 通用氣體常數(shù)，8.314 J/mol·K 。,,,,,,,,13,6.1.1 烴類(lèi)氣體的性質(zhì),,,表6-1 一些純烴和非烴氣體的臨界參數(shù)值,天然氣的粘度是溫度、壓力及組成的函數(shù)。對(duì)大部分混相驅(qū)而言，乙烷的粘度在0.02mPa&

11、#183;s～0.07mPa·s范圍內(nèi)，丙烷的粘度在0.1mPa·s～0.18mPa·s范圍內(nèi)。而混合物的粘度可用洛倫茨等人提出的方法估算。但對(duì)于最終方案設(shè)計(jì)則建議用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定粘度。,14,,6.1.2 二氧化碳的性質(zhì) 純CO2的臨界溫度為31.11℃，臨界壓力為7.53MPa。常溫條件下其密度比空氣重50％，并且具有很低的壓縮因子。,圖6.5二氧化碳?jí)嚎s因子,15,,6.1.2 二氧化碳的性

12、質(zhì),圖6.7 CO2的粘度,圖6.6 CO2密度與溫度的關(guān)系,與空氣的密度相比，CO2的密度具有異常特性。在339K和17MPa條件下，CO2的密度為690 kg/m3，而在同樣溫度、壓力下，空氣的密度為160 kg/m3， CO2密度更接近典型的輕質(zhì)油密度。因此，在驅(qū)替過(guò)程中CO2重力分異的傾向比空氣小得多。,16,,6.1.3氮?dú)夂蜔煹罋獾男再|(zhì) 常溫常壓下，氮?dú)鉃闊o(wú)色無(wú)味的氣體，壓力為0.1MPa、溫度為0℃，其密度為1.25

13、 kg/m3，它的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0205 cal/m·h·℃，粘度為0.0169 mPa·s；1m3液氮可變?yōu)?43 m3氣氮。 常壓下溫度為-195.78℃時(shí)，氮?dú)庾兂蔁o(wú)色透明的液體；溫度為-210℃時(shí)，將凝析成雪狀的固體。氮是化學(xué)性質(zhì)極不活潑的氣體，在常態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性，其臨界溫度為-146.8℃，臨界壓力為3.398MPa。,17,,6.1.3氮?dú)夂蜔煹罋獾男再|(zhì) 氮?dú)獾膲嚎s因

14、子最大，是CO2的3倍，在相同條件下，它的壓縮因子也比天然氣高。較大的膨脹性有利于驅(qū)油。 N2氣的性質(zhì)受溫度的影響較小，原因是氮?dú)獾呐R界溫度較低。 氮?dú)庠诘?、鹽水及原油中的溶解性很弱，二氧化碳和天然氣都比它易溶于水和油，該特性有利于用其保持油藏壓力開(kāi)采氣藏。,圖6.8 N2的壓縮因子,圖6.9 N2的粘度,18,,6.1.3氮?dú)夂蜔煹罋獾男再|(zhì)相同壓力和溫度下，氮?dú)庹扯缺菴O2和天然氣都低。壓力接近42MPa時(shí)，氮?dú)夂图淄?/p>

15、的粘度相近。相同的壓力、溫度條件下氮?dú)獾拿芏纫菴O2、煙道氣的密度小，比甲烷的密度高，但比其它烴類(lèi)氣體的密度低得多。煙道氣的化學(xué)成分是不固定的，約含80％～85％的氮?dú)夂?0％~15%的CO2，其余為雜質(zhì)。它的性質(zhì)取決于所含各種氣體組分的比例。,19,,第二節(jié) 氣體混相驅(qū)油6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油1. 一次接觸混相 達(dá)到混相驅(qū)最簡(jiǎn)單、最直接的方法。特點(diǎn)：注入劑按任何比例都能與原油完全混合，如丙烷、丁烷或液化石油氣

16、，過(guò)去它們常被用作進(jìn)行一次接觸混相的溶劑。,圖6.10 溶劑段塞的初接觸混相和稀釋,一次接觸混相的相態(tài)要求,三元相圖上的液化石油氣溶劑用假組分C2-C6代表。所有液化石油氣和原油的混合物，在此圖上全部位于單相區(qū)。實(shí)際上，液化石油氣可以被甲烷稀釋到組分A，此時(shí)所形成的混合物仍保持與油藏原油一次接觸混相。,20,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油1. 一次接觸混相,圖6.10 溶劑段塞的初接觸混相和稀釋,液化石油氣溶劑在較低壓力下就達(dá)到混相，

17、單位驅(qū)替效率高。 存在問(wèn)題 但中間分子量的烴溶劑可從瀝青原油中沉淀出某些瀝青，從而影響井的注入能力和產(chǎn)能，嚴(yán)重時(shí)可以在生產(chǎn)井中引起堵塞。 另外，液化石油氣成本高，要降低成本，必須采用較小段塞。段塞太小，由于其它因素影響（如段塞氣體被地下氣體稀釋或不利流度比造成段塞逸散等）而達(dá)不到混相驅(qū)替的效果，所以對(duì)于一次接觸混相驅(qū)最關(guān)鍵的問(wèn)題是最佳溶劑段塞的確定。,21,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油2. 多次接觸混相（1

18、）凝析混相,凝析氣驅(qū)過(guò)程中，油藏原油與注入氣（富氣）之間混相是靠乙烷、丙烷和丁烷等中間分子量烴從注入氣中就地傳質(zhì)進(jìn)入油藏原油（即中間分子量烴“凝析進(jìn)入”原油）達(dá)到的。在適當(dāng)?shù)膲毫ο拢团c注入氣經(jīng)多次接觸，而富含C2～C6中間烴類(lèi)物質(zhì)，注入氣體與油藏原油的性質(zhì)不斷接近，最終達(dá)到混相。,圖6.11a 凝析氣驅(qū)混相,擬三元相圖中，注入A和B之間組成的氣體，就能達(dá)到凝析氣驅(qū)混相。,上述驅(qū)替機(jī)理說(shuō)明，原油是在抽提富氣的組分加富自己之后達(dá)到臨界組

19、成的。,22,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油2. 多次接觸混相（1）凝析混相,凝析氣驅(qū)形成一個(gè)由混相液體組成的過(guò)渡帶，它由油藏原油、液相L1、L2、L3等，及泡點(diǎn)曲線上的P組成，,如果注入氣體的中間烴含量小于B點(diǎn)規(guī)定的量，原油不可能富化到混相點(diǎn)。,,23,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油2. 多次接觸混相（1）凝析混相,圖6.11a 凝析氣驅(qū)混相,當(dāng)系線的延長(zhǎng)線通過(guò)注入氣的組成時(shí)，注入氣不可能繼續(xù)加富原油，原油組成達(dá)不到臨界點(diǎn)組成

20、，不能形成混相驅(qū)，可見(jiàn)凝析氣驅(qū)對(duì)富氣的要求是它必須落在臨界連接線的延長(zhǎng)線上或臨界連接線混相區(qū)右側(cè)。只有B和A之間的混合物，將按凝析混相方式驅(qū)替原油。如果氣體中間分子量烴的含量大于A,則產(chǎn)生一次接觸混相。,24,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油2. 多次接觸混相（1）凝析混相,為達(dá)到混相可調(diào)整二個(gè)參數(shù)：油藏壓力和氣體組成。對(duì)于確定的原油，當(dāng)注入氣體的組成不變時(shí)，存在一個(gè)多次接觸混相所需的最低壓力，稱(chēng)作最小混相壓力（MMP），高于這一壓力

21、就能達(dá)到動(dòng)態(tài)混相。隨著壓力增加可減小兩相區(qū)，因此，注入氣體中的中間分子量烴的濃度低一些也將達(dá)到混相。,圖6.11a 凝析氣驅(qū)混相,25,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油2. 多次接觸混相（2）汽化混相,原油中的中間分子量烴不斷進(jìn)入氣相，注入氣（貧氣）的性質(zhì)逐漸接近油藏原油，最終達(dá)到混相。,圖6.12a 汽化氣驅(qū)的混相,原油A含有高百分比的中間分子量烴，它的組成位于通過(guò)臨界點(diǎn)的臨界連接線的延長(zhǎng)線上。,汽化混相條件 只要油藏原油的組成

22、位于臨界連接線上或其右側(cè)，而使用臨界連接線左側(cè)的天然氣，依靠汽化氣驅(qū)機(jī)理就可能達(dá)到混相。如果原油組成位于極限連接線的左側(cè)，則氣體的富化不能發(fā)展到與原油混相的程度。,26,,6.2.1 烴類(lèi)氣體混相驅(qū)油,混相驅(qū)替的目的 無(wú)論是一次接觸混相，還是多次接觸混相，在驅(qū)動(dòng)氣與原油之間不存在相界面，從而不存在界面張力，毛管力為零，也就是毛管準(zhǔn)數(shù)變?yōu)闊o(wú)限大，則殘余油飽和度能夠降低到最小可能值，采收率達(dá)90％以上。,27,,6.2.2 二氧化碳混

23、相驅(qū)油1. CO2多次接觸混相驅(qū)機(jī)理,圖6.13 CO2多次接觸混相驅(qū)機(jī)理,原油組成落在臨界點(diǎn)切線上或混相區(qū)右側(cè)，是CO2實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)的必要而充分的條件。,28,,6.2.2 二氧化碳混相驅(qū)油2. 壓力和原油組成對(duì)混相驅(qū)的影響,對(duì)于一定的CO2-烴類(lèi)體系，在一定溫度下，擬三元相圖的兩相區(qū)隨壓力增加而縮小。,圖6.14 壓力和原油組成對(duì)混相特性的影響,對(duì)于一定組成的原油來(lái)說(shuō)，小的相包絡(luò)線更有利于形成混相驅(qū)。,實(shí)際油藏的原油組成和地層溫度

24、一定，可通過(guò)PVT試驗(yàn)，繪出原油與CO2的擬三元相圖，使在某壓力下相包絡(luò)線的臨界點(diǎn)切線恰好通過(guò)原油的組成點(diǎn)。于是CO2在該壓力下與原油多次接觸后，最終可達(dá)到臨界點(diǎn)組成，形成混相驅(qū)，將此壓力定義為該原油的最小混相壓力，用MMP表示。,29,,6.2.2 二氧化碳混相驅(qū)油3. 混相帶 指體系組成為臨界點(diǎn)附近的油層區(qū)域。,圖6.15 油層中各區(qū)域示意圖,30,,6.2.2 二氧化碳混相驅(qū)油3. 混相帶混相帶在以下情況下可

25、能退化：（1）從注入井到生產(chǎn)井，油層壓力在逐漸下降，當(dāng)壓力低于MMP時(shí)，混相帶組成落入三元相圖的兩相區(qū)，混相性消失。（2）混相帶從注入井向生產(chǎn)井推進(jìn)時(shí)，流體的通過(guò)斷面擴(kuò)大，混相帶變薄，甚至消失。（3）混相帶被CO2或過(guò)渡帶的組分稀釋?zhuān)煜鄮ЫM成落入三元相圖中的兩相區(qū)。油層均質(zhì)程度差時(shí)，CO2或過(guò)渡帶的氣體從高滲透夾層或旁通孔隙穿入混相帶時(shí)出現(xiàn)這種情況。（4）當(dāng)有不滲透的透鏡體存在時(shí)，混相帶繞流，變薄以致消失。,,31,,6.2.

26、2 二氧化碳混相驅(qū)油3. 混相帶 保證混相帶的穩(wěn)定，需滿足以下條件：（1）油層平均壓力大于MMP，可保持在一定的范圍內(nèi)驅(qū)替是混相驅(qū)。（2）混相帶應(yīng)具有一定體積，防止混相帶變薄消失或退化。因此，必需注入足夠量的CO2。只要CO2存在且油層壓力大于MMP，消失了的混相帶或退化的混相帶都可以重建。,32,,6.2.3 最小混相壓力1. 最小混相壓力及其確定方法(1) 最小混相壓力（MMP） MMP是指在

27、油層溫度下，CO2與原油能達(dá)到多次接觸混相的最低限度壓力。 在擬三元相圖中，它是指在油層溫度下原油的組成正好落在相包絡(luò)線臨界點(diǎn)切線上時(shí)所對(duì)應(yīng)的相圖壓力。,圖6.16 沿壓降方向的三元相圖,33,,6.2.3 最小混相壓力1. 最小混相壓力及其確定方法 (2) 細(xì)管試驗(yàn)確定油層最小混相壓力（3）用圖表確定最小混相壓力2. 影響MMP的因素(1) 原油組分的影響 C2-C6組成高，在較低的壓力下，即擬三元

28、相圖具有較大的相包絡(luò)線的情況下，CO2也能與原油多次接觸混相。原油中C2-C6含量越少，混相的壓力越高。(2) 溫度的影響 相同擬三元組成和壓力下，溫度增加使相包絡(luò)線增大，故相同原油組成的條件下，高溫油層的MMP更大。,34,,第三節(jié) 氣體非混相驅(qū)油6.3.1 非混相驅(qū)基本原理 國(guó)外研究資料表明，非混相驅(qū)小于混相驅(qū)的原油采收率，但遠(yuǎn)高于水驅(qū)的結(jié)果，因?yàn)樗荒芨淖冊(cè)偷牧鲃?dòng)特性，且水與原油間不存在傳質(zhì)作用。非

29、混相驅(qū)所需壓力不大，且注入氣價(jià)格低廉。,非混相驅(qū)油的主要機(jī)理：①有限量的蒸發(fā)和抽提；②降低原油粘度；③原油膨脹；④壓力下降造成溶解氣驅(qū)；⑤降低界面張力。,,35,,6.3.1 非混相驅(qū)基本原理 重力穩(wěn)定驅(qū)替的采收率在所有非混相驅(qū)替中是最高的。 注氣重力穩(wěn)定驅(qū)替----對(duì)于傾斜、垂向滲透率較高的地層，在其含油氣構(gòu)造上部注氣，利用重力分異作用保持壓力開(kāi)采原油的方法。,36,,6.3.2 氮?dú)怛?qū) 空氣是最大制氮原料

30、氣，氮?dú)庹伎諝庵锌傮w積的78.03%。 膜分離空氣制氮?dú)狻?注氮?dú)忾_(kāi)采技術(shù)發(fā)展迅速的重要原因之一是氣源充足且價(jià)廉，在美國(guó)，注氮?dú)獬杀炯s為注天然氣成本的四分之一，注二氧化碳成本的二份之一到三分之一。,氮?dú)怛?qū)主要有以下幾方面應(yīng)用：（1）重力穩(wěn)定驅(qū)替；（2）開(kāi)采凝析氣田；（3）用來(lái)驅(qū)替CO2、富氣或其它溶劑段塞。,37,,6.3.2 氮?dú)怛?qū),（1）重力穩(wěn)定驅(qū)替 氮?dú)饣煜囹?qū)，MMP較高，實(shí)際油藏壓力不能滿足要求。但

31、氮?dú)馀c天然氣、CO2等相比，密度最小，在油、水中溶解性也很微弱，這些特點(diǎn)是氮?dú)膺M(jìn)行重力穩(wěn)定驅(qū)油得天獨(dú)厚的條件。同時(shí)，氮?dú)鈦?lái)源廣，價(jià)格低，是比較經(jīng)濟(jì)的注入氣體，大大降低了注氣技術(shù)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。,（2）開(kāi)采凝析氣田 注氣保持壓力的目的是使凝析氣藏壓力保持在露點(diǎn)壓力以上，以避免低于露點(diǎn)壓力后，出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象而產(chǎn)生凝析油，降低原油采收率。若凝析油田采用衰竭法開(kāi)采，預(yù)測(cè)的采收率僅為20%，注氮?dú)獗３帜鲇筒貕毫?，既避免了反凝析作用造成的損失，又

32、可以形成混相驅(qū)替，可使采收率提高到65%。,（3）驅(qū)替溶劑段塞為降低CO2和烴類(lèi)氣體混相驅(qū)的成本，充分利用CO2、烴類(lèi)氣體等溶劑的資源采用氮?dú)馔苿?dòng)溶劑段塞混相驅(qū)以提高采收率。,38,,6.3.2 氮?dú)怛?qū),用煙道氣提高原油采收率的效果介于二氧化碳和氮?dú)庵g。由于含有CO2，因此它具有與CO2類(lèi)似的改變油流特性的機(jī)理，此外，還具有氮?dú)怛?qū)油的優(yōu)點(diǎn)。煙道氣用于重質(zhì)油藏，其采收率高于注氮?dú)狻?39,,6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油開(kāi)采機(jī)理：（

33、1）降低水的流度從而降低了水驅(qū)開(kāi)采過(guò)程中的水油流度比 氣體捕集是關(guān)鍵。由于被捕集的氣體占據(jù)了一定的油藏體積，致使水氣交替注入情況下的含水飽和度小于僅注水時(shí)的含水飽和度，因此將降低水的流度。 實(shí)驗(yàn)表明，原油的相對(duì)流度隨捕集氣飽和度的增加而增加。（2）提高驅(qū)油效率 早期實(shí)驗(yàn)研究指出，當(dāng)油藏中建立某一自由氣飽和度時(shí)，水驅(qū)采收率會(huì)有所增加。,40,,6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油開(kāi)采機(jī)理：（2）提高驅(qū)油效

34、率,圖6.32 自由氣飽和度對(duì)殘余油飽和度的影響,Jackson，M.L.以及Cowan，J.V.于1957年提出了在巖心注入水后再注入空氣能夠提高采收率的研究報(bào)告。,Holmgren等人認(rèn)為，在油、氣、水三相系統(tǒng)中，氣-油系統(tǒng)界面張力比氣-水系統(tǒng)界面張力要小，油藏中的流體總是趨向于調(diào)整它們的界面張力處于最小狀態(tài)，在這種情況下，氣體分子就會(huì)使自己處于油膜內(nèi)部，這樣就增加了含有氣體的油滴的有效尺寸。,41,,6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油

35、開(kāi)采機(jī)理：（2）提高驅(qū)油效率,,Jackson，M.L.以及Cowan，J.V.于1957年提出了在巖心注入水后再注入空氣能夠提高采收率的研究報(bào)告。,圖6.33 親水油藏自由氣飽和度對(duì)殘余油飽和度的影響,其中圖6.33(a)表明，不存在自由氣飽和度時(shí)，殘余油占據(jù)較大的孔隙空間；圖6.33(b)則指出，當(dāng)存在自由氣飽和度時(shí)，氣體占據(jù)了一部分原來(lái)為殘余油所占據(jù)的孔隙空間，在圖6.33(b)的情況下，殘余油飽和度和天然氣飽和度之和，與圖6.

36、33(a)情況下殘余油飽和度相近。,42,,6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油開(kāi)采機(jī)理：（3）采出油層上部的剩余油 非均質(zhì)較為嚴(yán)重的正韻律油層來(lái)說(shuō)，水驅(qū)很難波及到油層的上部。在這一部分儲(chǔ)層中，含油飽和度幾乎仍處于原始狀態(tài)，在這種情況下，通過(guò)氣驅(qū)采油，采出水驅(qū)無(wú)法采出的油量，從而增加整個(gè)油層的采收率。,43,,6.3.3 水氣交替注入驅(qū)油2. 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與驅(qū)油效果 略,44,,第四節(jié)

37、 氣體驅(qū)油的適應(yīng)性6.4.1 氣體驅(qū)油技術(shù)難點(diǎn)1. 流度控制 可用泡沫、凍膠或泡沫+凍膠控制流度，但更可取的是用水氣交替注入（WAG）法控制流度。2. 瀝青質(zhì)析出 混相注入劑（如LPG、富氣、干氣、CO2、N2）等與原油實(shí)現(xiàn)混相時(shí)，都降低了原油對(duì)分散于其中的瀝青質(zhì)的穩(wěn)定性，使其析出。 3. 金屬腐蝕 CO2與水作用，產(chǎn)生H2CO3，使水的pH值降低，對(duì)鋼鐵產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。因此，注CO2的設(shè)備和管

38、線需使用特種合金和各種防腐涂層。,45,,6.4.1 氣體驅(qū)油技術(shù)難點(diǎn)4. 結(jié)垢 主要存在于用CO2或含CO2混相注入劑的場(chǎng)合。CO2溶于水，再與地層的碳酸鈣反應(yīng)，生成水溶性的重碳酸鹽。重碳酸鹽在油井的近井地帶及從井筒上升的過(guò)程中，由于壓力減小而產(chǎn)生碳酸鈣垢?？捎梅拦竸ㄈ绨被囔⑺猁}、氨基多羧酸）防垢。5. 非烴氣體分離 若用CO2和N2做混相注入劑，則油井產(chǎn)出氣體中含大量的CO2和N2。需將CO2和N

39、2與烴氣分離?？捎媚ず偷蜏卣麴s分離。6. 混相注入劑用量 采用單位質(zhì)量油所需注入劑的體積稱(chēng)為混相注入劑的利用系數(shù)。例如CO2利用系數(shù)為1200~5600m3/t。可見(jiàn)混相驅(qū)必須有充分的混相注入劑來(lái)源。,46,,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件1. 油田地質(zhì)結(jié)構(gòu) 注入氣體比地下原油輕，重力超覆作用嚴(yán)重，注入氣體會(huì)繞過(guò)原油提前在生產(chǎn)井中突破，非混相嚴(yán)重些，而混相條件下，流體混合減弱了密度差，能形成相對(duì)穩(wěn)定的驅(qū)替前緣。

40、 傾斜油層若垂向滲透率足夠高，適當(dāng)注氣速度保持氣驅(qū)界面的穩(wěn)定性，重力可作為優(yōu)點(diǎn)加以利用。,高傾角地層，可從下傾部位注氣，通過(guò)重力分離，使注入氣進(jìn)入構(gòu)造的高部位，形成次生氣頂，將殘留在頂部的剩余油驅(qū)向位于下部的井而采出。利用重力穩(wěn)定驅(qū)替開(kāi)發(fā)的油層，傾角至少為15º，采用集中注氣方式開(kāi)采。,天然裂縫會(huì)增加注氣工程的風(fēng)險(xiǎn)性，因?yàn)榱芽p容易使注入氣體竄槽，降低氣驅(qū)的有效性。 油藏要具有一定的埋藏深度，防止油層形成裂縫及蓋層完整

41、性破壞,47,,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件2. 含油巖石的儲(chǔ)集性質(zhì)（1）滲透率 低滲透率可提供充分的混相條件，減少重力分離；而高滲透率易導(dǎo)致早期氣竄，從而造成較低的驅(qū)油效率，但對(duì)高傾角油藏利用重力穩(wěn)定驅(qū)油機(jī)理，要求垂向滲透率為0.2μm2或更高。 大量試驗(yàn)研究表明，對(duì)不同滲透率的油藏，注氣混相驅(qū)替都是有效的，但從經(jīng)濟(jì)上分析，高滲透油層注水開(kāi)發(fā)將占有優(yōu)勢(shì)，而對(duì)低滲透油層注水開(kāi)發(fā)，工藝上實(shí)施有困難，而且很難取得經(jīng)濟(jì)效果

42、，而注氣開(kāi)發(fā)將具有一定的優(yōu)勢(shì)。,48,（2）油藏縱向非均質(zhì)性 縱向非均質(zhì)油藏中,注入的流體優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，低滲透層未被完全驅(qū)替時(shí)，流體已從高滲透層突入生產(chǎn)井。 油藏的縱向非均質(zhì)性對(duì)波及效率的影響比水驅(qū)更嚴(yán)重。,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件2. 含油巖石的儲(chǔ)集性質(zhì),（3）油藏流體飽和度 ① 原油飽和度混相驅(qū)最低限為25%。非混相驅(qū)，最低限為50%。② 含氣飽和度或油藏類(lèi)型③ 含水飽和度原生水飽和度越低越有利

43、于氣驅(qū)。,49,,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件3. 油藏流體的性質(zhì)（1）原油粘度 注成本較高的富氣段塞，地層傾角很小時(shí)，原油粘度最好小于1mPa·s，最高不能超過(guò)5mPa·s。 注干氣多次接觸混相驅(qū)替時(shí)，最高不能超過(guò)3mPa·s。 重力穩(wěn)定驅(qū)替對(duì)原油粘度的要求，取決于垂向滲透率的大小。（2）原油密度 混相驅(qū)要求原油密度小于876 kg/m3。當(dāng)注干氣驅(qū)替油藏

44、流體時(shí)，在一定條件下，原油中C2~C6可不斷汽化至氣相中，使注入氣不斷富化，最后與原油達(dá)到混相。因此要求原油中富含C2~C6成分。汽化氣驅(qū)要求原油密度要小于825 kg/m3，而非混相驅(qū)替時(shí)，原油密度可在876 kg/m3~1000 kg/m3之間。,50,,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件4. 油藏壓力注干氣時(shí)，其驅(qū)油效率隨著地層原油的中間組份即C2~C4的濃度增加而增加，隨C7以上成份的增加而下降，達(dá)到混相所需的驅(qū)替壓力變化規(guī)律則正

45、好與此相反。若原油的中間組份含量低，為了消除相界面，也就是為了取得高的驅(qū)油效率，就要求驅(qū)替前緣壓力非常高，往往超過(guò)原始地層壓力。在油藏壓力下，非混相驅(qū)替壓力比飽和壓力超過(guò)得越多，原油采收率就越高。注富氣時(shí)，可在較低的壓力下實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)油。5. 氣源決定油藏注氣開(kāi)發(fā)可行性的關(guān)鍵因素是氣源，無(wú)論注氣開(kāi)發(fā)取得怎樣好的效果，若無(wú)充足的氣源都不會(huì)使其得以實(shí)施和推廣。,51,,6.4.2油藏注氣開(kāi)發(fā)的條件可歸納出油藏注氣開(kāi)發(fā)的基本條件為：（1

46、）從構(gòu)造上看，傾角大于15º，垂向滲透率大于0.2μm2的傾斜地層，可以實(shí)現(xiàn)重力穩(wěn)定驅(qū)；存在隔層且分布較寬的平緩地層或厚度小于3m的薄油層適合注氣水平驅(qū)替。（2）水動(dòng)力學(xué)封閉性較好、裂縫不發(fā)育的未飽和油藏；（3）滲透率比較低，注水開(kāi)發(fā)效果不好或根本不能進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)的油藏；（4）剩余油飽和度至少為25%，可考慮混相驅(qū)替；非混相驅(qū)時(shí)，原油飽和度至少為50%；（5）在平緩地層內(nèi)，注富氣混相驅(qū)，其原油粘度最好小于1 mPa&#