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基于界面張力消失法計算CO2-原油最小混相壓力
來源:西南石油大學(xué) 瀏覽 1168 次 發(fā)布時間:2024-06-21
油藏在經(jīng)歷一次采油(衰竭式采油)和二次采油(注水采油)后平均采收率僅能達(dá)到15-20%左右,CO2氣體具有降低原油粘度、膨脹系數(shù)大、與原油混相降低界面張力等優(yōu)點,可在油田注水開發(fā)基礎(chǔ)上提高采收率約5~10個百分點。
CO2驅(qū)油可分為非混相驅(qū)與混相驅(qū),混相驅(qū)提高采收率的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非混相驅(qū),非混相驅(qū)與混相驅(qū)最重要的區(qū)別為是否形成CO2-原油混相帶,混相帶的運移類似于活塞式驅(qū)油,CO2與原油通過多次接觸形成混相之后,界面張力消失,毛管力等于零,理論上的洗油效率能達(dá)100%。
CO2-原油混相帶的運移在地層中無法直觀的觀察到,多孔介質(zhì)中混相帶的運移難以描述,CO2混相驅(qū)開發(fā)動態(tài)特征難以預(yù)測,會影響采油方案的調(diào)整和注氣參數(shù)的制定,降低CO2混相驅(qū)的開發(fā)效率與CO2的利用效率。本方法基于B-L方程提出考慮CO2與原油之間混相程度、儲層重力效應(yīng)的CO2混相驅(qū)混相帶前緣位置的新方法,對揭示CO2混相驅(qū)油規(guī)律有重大意義。
一種確定油藏尺度CO2混相驅(qū)混相帶前緣位置的新方法,包括如下步驟:
步驟1、獲取儲層的孔隙度Φ、滲透率K、井距L、地層傾角θ、油相密度ρo、氣相密度ρg、油相粘度μo、氣相粘度μg
基本信息;
步驟2、利用界面張力消失法獲取CO2-原油最小混相壓力,并根據(jù)不同壓力下油氣界面張力計算CO2-原油混相指數(shù);
界面張力消失法獲取CO2-原油最小混相壓力及CO2-原油混相指數(shù)的計算如下:
使用石油醚將高溫高壓界面張力儀中的懸滴室清洗干凈,清洗之后用熱氮氣吹掃,將懸滴室抽至真空;
將測試系統(tǒng)加熱至地層溫度后保持恒定,隨后向懸滴室內(nèi)逐漸注入CO2的同時對系統(tǒng)加壓達(dá)到實驗設(shè)定壓力值;
測試系統(tǒng)壓力和溫度趨于穩(wěn)定后,在預(yù)定的壓力值下將地層原油樣品通過毛細(xì)探針緩慢地向懸滴室注入,當(dāng)油滴在探針頂端形成穩(wěn)定的油滴時,用裝置中的攝像系統(tǒng)拍下油滴形狀的圖片,根據(jù)油滴的形狀用Andreas選面法計算出CO2-原油間的界面張力。至此完成一個壓力下的界面張力測試;
將懸滴室重新洗凈,改變壓力重復(fù)上述步驟進行其他壓力下的CO2-原油界面張力測試,直至油相在懸滴室中的CO2中不能形成完整的油滴時結(jié)束實驗。
基于不同壓力CO2-油界面張力變化計算CO2-原油混相指數(shù)的公式為:
步驟3、在CO2驅(qū)油過程中,存在氣相與油相兩相速度場,基于達(dá)西定律計算傾斜儲層中油相與氣相的運移速度;
基于達(dá)西定律計算傾斜儲層中油相與氣相的運移速度的公式如下:
步驟4、基于B-L方程、質(zhì)量守恒方程、氣體分流率方程,利用油藏中油/氣運移速度方程得到CO2混相驅(qū)混相帶前緣位置模型。
結(jié)合CO2黏度、原油黏度,推導(dǎo)出具有重力效應(yīng)的帶傾角儲層氣體分流率方程為:
將速度場方程與氣體分流率方程結(jié)合,在遵循氣體質(zhì)量守恒的基礎(chǔ)上,從CO2入口端到混相帶前緣對含氣飽和度進行積分,并用朗伯W函數(shù)求解得出混相前緣的位置,其表達(dá)式如下:





