《三次采油技术》PPT课件.ppt

气体混相驱Miscible Flooding,基本概念,1.相：具有均一性质（密度、粘度等内在性质）的单组分或多组分体系的混合物。如油水体系有两个相油相和水相。 2.泡点压力：液相存在的最小压力，是无限少的气相与液相达到共存的压力。 3.露点压力：气体存在的最大压力，是无限少的液相与气相达到共存的压力。 4.临界点：具有相同物理性质的气相与液相共存的极限条件点（压力、温度及组成），它是泡点线与露点线的交点。,基本概念,1. 临界凝析压力：流体处于单相的最低压力点，也是相包络线上最大压力点。 2. 临界凝析温度：流体处于单相的最低温度点，也是相包络线上最大温度点。 3. 组分：具有物理和化学性质完全相同的均一体系。如液化石油汽有乙烷、丙烷、丁烷等组分。 4. 拟组分：具有性质相近的不同烃类组分的混合物，如C2C6为一个拟组分。,基本概念,1. 组成：某一物质的组分及各组分的含量。有体积、重量、摩尔等组成表示法。 2. 压力温度（P-T）相图：体系的相态特征与温度、压力的关系图。用于确定油藏类型。 3. 压力组成（P-X）相图：体系的相态特征与压力、相数或组成的关系图。 4. 三元相图：在一定的温度和压力下，表示三个纯组分或三个拟组分的相态特征图。用于测定不同体系组分的相态特征。,基本概念,1. 相包络线：体系中存在的单相和两相的分隔线，它是由泡点线和露点线在临界点相连接而成。 2. 系线：两相区内两个平衡共存相的连线。其两端的坐标位置分别代表体系的两个平衡相的组成。 3. 极限系线：三元相图中过临界点的切线。用于判断达到混相的气、油组成条件。,三元相图,一个体系含有三个组分A、B和C，该体系始终落在等边三角形之内。 体系中各组成可用重量百分数、摩尔百分数或体积百分数表示。 P点代表着一个三组分体系。 三元相图的三个顶点各代表一个单组分.,三元相图,系线规则 两个体系的混合物的组成点位置一定处于两个体系组成点的连线上 例如：组分B与M混合后，形成一个新体系P，P点一定落在连线上。 杠杆规则,三元相图,采用系线规则和杠杆规则可以确定任何两个体系混合物的组成 在一定的温度、压力下，三组分达到气液平衡。相图中有两个区，一个是两相区，另一个是单相区，二者被相包络线分隔。相包络线是由露点线和泡点线在临界点相连而组成的。,三元相图,两相区内有一点P，它可以分成平衡气相Y和平衡液相X，根据杠杆规则及PX和PY的距离比值，可以计算出气相和液相的相对含量。 两相区内连接平衡气相和平衡液相的直线称为系线（如XY） 临界点B点表示的是平衡气相与平衡液相组成完全相同的组成点，即两相界面张力为零。,三元相图,第一个拟组分：易挥发的组分如C1、N2、CO2； 第二个拟组分：把中等挥发性组分C2-6 为第三个拟组分：不易挥发的组分（如C7+）作。 每一个拟组分只能表示出平均分子量和密度,气体混相驱,50年代到60年代，全世界先后进行了150多个工程项目。 70年代人们对烃类气体混相驱的兴趣达到巅峰。 80年代：随着天然CO2气藏的发现，CO2驱现场试验项目逐渐增加，注入方案也发展为连续注入法、水气交替注入法和水气同时注入法。 90年代以来，CO2驱已成为美国第二大提高采收率的方法。 我国由于CO2资源量较少，CO2驱项目很少，但单井CO2吞吐试验项目很多。有一个氮气驱项目。,气体混相驱,在提高采收率方法中，气体混相驱具有非常大的吸引力。因为注入气体与原油达到混相后，界面张力趋于零，驱油效率趋于100%。如果这种气体混相驱技术与流度控制技术结合起来，那么油藏的原油采收率可达95%。因此，气体混相驱已成为仅次于热力采油方法的，处于商业应用的提高采收率方法。,气体混相驱,气体混相驱的注入气体有烃类气体和非烃类气体。烃类气体有干气（贫气）、富气和液化石油气(LPG)等，非烃类气体有二氧化碳、氮气和烟道气。 按注入气体的类型，气体混相驱可分为干气（贫气）驱、富气驱、LPG段塞驱、二氧化碳驱、氮气驱以及烟道气驱等方法。 按混相机理，气体混相驱又可分为一次接触混相驱（如LPG段塞驱）和多次接触混相驱。,气体混相驱,气体混相驱,一次接触混相驱,多次接触混相驱,LPG段塞驱,丙烷段塞驱,二氧化碳驱,富气驱,氮气(烟道气),干气驱,一次接触混相驱。指注入气体（如LPG）与地层原油可以以任何比例混合，立即达到完全互溶的混相驱替过程。 多次接触混相驱。指注入气体与原油通过多次接触后，才能达到混相的排驱过程。 凝析气驱（如富气驱） 蒸发气驱（如二氧化碳驱、干气驱、氮气驱、烟道气驱等）。,气体混相驱,富气驱和二氧化碳驱 所需的混相压力较低 对原油组成的要求也低 较高的采收率 最有吸引力的提高采收率方法 干气、氮气和烟道气驱 所需的混相压力高 对原油组成的要求也高,气体混相驱,CO2 驱机理,CO2 的溶解气驱作用 混相驱替 膨胀原油作用 降低原油粘度 碳酸水提高岩石渗透率,混相驱替机理,CO2与原油的混相取决于原油的组成、油藏压力和温度。 在油藏压力中等以上和油藏温度较高的油藏，注入的CO2 与原油通过多次接触，不断抽提原油中的中间组分C2-C6，加富注入气，从而达到动态混相，即蒸发气驱混相。 而在高压低温油藏，二氧化碳冷凝为富含二氧化碳的液相，与原油一次接触就能达到混相。但是，在绝大多数油藏条件下，二氧化碳与原油的混相过程为蒸发气驱混相。,混相驱替机理,(1)注入气与原油第一次接触时，生成新体系M1； (2) M1体系位于两相区内，存在一个平衡气相G1和一个平衡液相L1，G1中含有的中间组分C2-C6比B点多，即G1已加富了C2-C6，L1中也含有部分中间组分； (3)加富了C2-C6的气相G1与原油进行第二次接触后，形成新体系M2； (4) M2仍处于两相区内，其中存在平衡气相G2和平衡液相L2。G2和L2的中间组分的含量比G1和L1高; (5)G2与原油A进一步接触，不断地加富气相和液相组成，即气相和液相分别沿G2、G3、Gn和L1、L2、L3Ln到达临界点K时，达到混相。,最小混相压力,最小混相压力（Minimum Miscible Pressure，简称MMP）是指在油层温度下，注入气体与原油达到混相所需的最低压力。 最小混相压力是注气提高采收率方法筛选的一个重要参数。如果采用注气提高采收率，那么油藏平均地层压力必须高于注入气与地层原油的最小混相压力，才能获得较高的采收率。,最小混相压力,最小混相压力的确定方法主要是细管实验法。 细管实验装置主要由填砂盘管、高压正向驱替泵、毛管玻璃观察窗、回压调节器、湿式气体流量计、液体计量装置和恒温空气浴等组成。,最小混相压力,(1)抽空细管，完全饱和溶剂，测定填砂细管孔隙度； (2)利用溶剂作驱替介质，测定细管的渗透率； (3)用原油饱和细管； (4)将注入气体充入气缸，加压到一定的注入压力； (5)用增压驱替泵将气体注入到细管中； (6)记录注入气体量与细管中原油采收率的关系数据； (7)如果采收率小于95%，改变注入压力，重复上述步骤（4）-（6），直到原油采收率高于95%； (8)绘制注入压力与注入1.2PV油气体时的采收率关系曲线，确定注入气体在油藏温度下的MMP。,最小混相压力的确定,最小混相压力,(1) 细管长度。对细管长度的要求保证油气系统在驱替距离（细管长度）上，能够形成动态混相；保证注入1.2PV的气体后，油/气体系达到完全混相。 (2) 注入气的流速。保证注入气的粘性指进和重力分异效应不影响混相过程。 (3) 细管和砂粒的直径。保证注入气通过横向分散作用抑制粘性指进。,最小混相压力的预测（计算）,最小混相压力的预测（图版）,最小混相压力的影响因素,原油的组成和性质 原油的API重度 C5C30的含量 C5+分子量 温度 注入气体的组成,二氧化碳驱的筛选,二氧化碳驱示意图,二氧化碳气源,二氧化碳气藏 天然气合成氨厂 天然气处理厂 电厂等排放的废气,二氧化碳注入工艺,二氧化碳源 二氧化碳凝缩装置 输送装置 储藏系统 变压注入装置 二氧化碳分配站 分离装置,二氧化碳注入工艺流程,二氧化碳吞吐技术,CO2单井吞吐机理 CO2的溶解特性 降低原油粘度 膨胀原油体积 碳酸水溶解钙质而获得增产的。 CO2单井吞吐特点 投资少、见效快，增产单位体积原油所用CO2量少等特点， 适合于CO2气源不丰富的井场、水驱效果差的低渗透油藏， 也是一种稠油冷采的工艺技术。,CO2单井吞吐方法,用卡车（恒温罐）将CO2拉至井场 要泵将液态的CO2 挤入油井附近地层 并关井一段时间（几周）后，使CO2充分地渗入地层并溶解于原油 开井生产后就可获得较高的采油量。 如果油井产量降到原来水平，即可进行下一轮的吞吐。,影响CO2吞吐效果的因素,周期次数：CO2 的有效性随着周期吞吐次数的增加而降低。 生产期间的回压：在生产期间，回压越高CO2吞吐的效果越好。这是由于高回压下原油中的CO2的溶解度较高，存在较高的原油潜在产量。 注入压力：高的注入压力迫使更多的CO2进入地层中，原油粘度降低的幅度会增大。因而，处理压力越高，CO2吞吐的效果越好。,原油的粘度：CO2吞吐提高原油产量主要是降低原油的粘度，高粘原油的吞吐效果较好。但过高的原油粘度的CO2吞吐的效果较差。因此，大规模的应用通常要求原油的粘度低于2000mPa.s 含油饱和度：含油饱和度的高低直接关系着任何提高采收率的方法的采收率和经济效益。含油饱和度越高的油层CO2吞吐的技术效果和经济效益肯定越好。 渗透率：对于粘度较高的原油，高的渗透率起到增强CO2吞吐增产的作用。而对于低粘度原油，其意义不大明显。,影响CO2吞吐效果的因素,二氧化碳驱流度控制技术,二氧化碳驱的一个严重缺陷 二氧化碳与原油的粘度差 二氧化碳/原油之间密度差 油藏的非均质性 二氧化碳驱过程中现象 粘性指进现象和超覆现象，使得二氧化碳在生产井提前突破（气窜），降低二氧化碳的波及系数。,控制二氧化碳驱的流度,提高二氧化碳波及效率的方法 水气交替注入法（Water-Alternating-Gas） 二氧化碳泡沫法 弱凝胶处理,水气交替注入法,增加水相饱和度 降低注入流体的流度 水气交替注入技术是利用注入的水段塞作为“堵塞剂”阻碍二氧化碳在多孔介质中的流动，达到控制流度的目的。 在实际应用中，通常是将二氧化碳和水分成若干个小段塞，交替注入到油层。有助于控制二氧化碳的超覆现象，提高垂向波及效率。,二氧化碳泡沫法,改善二氧化碳驱流度比最为直接的方法是增加驱替相本身的粘度。 二氧化碳泡沫可以明显改善注入井的吸气剖面，与水气交替注入联合使用时，可使二氧化碳的流度降低50%以上。 二氧化碳泡沫可抑制二氧化碳驱前缘的不稳定性 缓解粘性指进和重力超覆。,二氧化碳泡沫,表面活性剂在油藏温度下必须稳定，不能产生降解。 这种表面活性剂在地层中的吸附损失量要小。 选用表面活性剂时还需考虑它与地层水中二价离子的配伍性。 保证表面活性剂在油藏孔隙介质的流动过程中，能使泡沫液膜稳定,聚合物弱凝胶方法,弱凝胶是一种由低浓度聚合物（100-1200 mg/l）和交联剂(20-100 mg/l)形成的以分子内交联为主，以分子间交联为辅的弱凝胶体系。 弱凝胶技术可以大幅度地降低化学剂用量。由于弱凝胶体系成胶时间长和成胶强度小，可以进入油藏深部，因此，弱凝胶可以用于油藏的深度调剖。,弱凝胶体系的特点,聚合物用量很小 具有凝胶属性 有很好的耐温性和抗二价离子能力 成胶时间长，流动性好 注入能力好,二氧化碳驱工程问题,腐蚀 结垢 沥青和石蜡的沉淀 水化物形成,防腐工艺及措施,1、管材的选择。管材的选择应该是高合金钢，井下管柱应采用： 13%铬马氏体不锈钢； 9%铬，1%钼钢； 冷加工双炼不锈钢。 2、防腐采用的涂层有水泥、环氧树脂、塑料衬料、改进的聚胺脂和酚醛树脂。涂层必须完整无损，在涂层上不能有金属暴露的地方。,结垢的预防方法,磁法防垢。利用永磁软水器可以抑制水垢的形成。产出水通过软水器时，受到磁力作用，改变水垢的结晶形态，使之质地疏松，不易附着在管壁上而被液流携走。 阻垢剂防垢。 无机磷酸盐 有机磷化合物 聚合物 氨基三甲叉磷（ATMP）是一种对硫酸盐垢有良好抑制效果的阻