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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(lái)源:西南石油大學(xué) 瀏覽 83 次 發(fā)布時(shí)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到15-20%左右,CO2氣體具有降低原油粘度、膨脹系數大、與原油混相降低界面張力等優(yōu)點(diǎn),可在油田注水開(kāi)發(fā)基礎上提高采收率約5~10個(gè)百分點(diǎn)。

CO2驅油可分為非混相驅與混相驅?zhuān)煜囹屘岣卟墒章实男Чh遠高于非混相驅?zhuān)腔煜囹屌c混相驅最重要的區別為是否形成CO2-原油混相帶,混相帶的運移類(lèi)似于活塞式驅油,CO2與原油通過(guò)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100%。

CO2-原油混相帶的運移在地層中無(wú)法直觀(guān)的觀(guān)察到,多孔介質(zhì)中混相帶的運移難以描述,CO2混相驅開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)特征難以預測,會(huì )影響采油方案的調整和注氣參數的制定,降低CO2混相驅的開(kāi)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、儲層重力效應的CO2混相驅混相帶前緣位置的新方法,對揭示CO2混相驅油規律有重大意義。

一種確定油藏尺度CO2混相驅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,并根據不同壓力下油氣界面張力計算CO2-原油混相指數;

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;

將測試系統加熱至地層溫度后保持恒定,隨后向懸滴室內逐漸注入CO2的同時(shí)對系統加壓達到實(shí)驗設定壓力值;

測試系統壓力和溫度趨于穩定后,在預定的壓力值下將地層原油樣品通過(guò)毛細探針緩慢地向懸滴室注入,當油滴在探針頂端形成穩定的油滴時(shí),用裝置中的攝像系統拍下油滴形狀的圖片,根據油滴的形狀用Andreas選面法計算出CO2-原油間的界面張力。至此完成一個(gè)壓力下的界面張力測試;

將懸滴室重新洗凈,改變壓力重復上述步驟進(jìn)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(shí)結束實(shí)驗。

基于不同壓力CO2-油界面張力變化計算CO2-原油混相指數的公式為:

步驟3、在CO2驅油過(guò)程中,存在氣相與油相兩相速度場(chǎng),基于達西定律計算傾斜儲層中油相與氣相的運移速度;

基于達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混相驅混相帶前緣位置模型。

結合CO2黏度、原油黏度,推導出具有重力效應的帶傾角儲層氣體分流率方程為:

將速度場(chǎng)方程與氣體分流率方程結合,在遵循氣體質(zhì)量守恒的基礎上,從CO2入口端到混相帶前緣對含氣飽和度進(jìn)行積分,并用朗伯W函數求解得出混相前緣的位置,其表達式如下: