就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法

1、就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法K h.K h.Gum ersky et al.翻译:黄爱君(中原油田分公司信息中心田凤兰(中原油田勘探局地质录井处靳晓丽(中原石油勘探局外事办冯少太(中原油田分公司信息中心校对:周润才(大庆油田公司设计院摘要:目前混相/非混相二氧化碳驱被认为是从复杂地层(即难采原油储量地层中提高原油采收率最有效的方法之一。这项技术能使原油采收率提高10%15%,甚至更高。二氧化碳驱主要优点是适应地质条件范围广,对轻质油和重质油油藏均可使用。限制二氧化碳驱推广的主要制约因素是必须有天然的二氧化碳源,二氧化碳的输送、向生产井的突进问题,油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。本文所

2、提出的技术的主要优点是克服了二氧化碳驱对环境的负面影响和制约因素。这项就地生成二氧化碳技术主要是基于产生气体的水溶液和低浓度活性酸之间的放热化学反应。主题词提高原油采收率二氧化碳驱机理研究效果一、引言二氧化碳在混相和非混相条件下驱油提高原油采收率决定了其驱油机理,驱油过程同时存在有利因素和不利因素。影响二氧化碳驱油过程的有利因素包括:1、C O2溶于水后,使水粘度增加20%30%,水流度增加23倍。2、C O2溶于油后,使油粘度减少115215倍。3、C O2溶于油后,使原油水界面张力降低。4、C O2溶于油后,使其体积增加,影响剩余油驱替。同时,C O2驱还存在一系列不利因素:1、温压条件变

3、化导致C O2浓度降低,随后出现蜡和沥青质从原油中沉淀析出。2、可产生油井C O2气窜。3、油井和油田设备腐蚀。4、C O2输送问题。5、工艺成本费用高。6、在油田附近缺乏C O2气源或者供应量不足。显然,开发这项技术,在地层中就地产生C O2驱替剂,不使用任何地面设备,排除了任何对环境不利的影响因素,具有优先推广优势。二、就地生成CO2提高原油采收率技术的研究和应用在室内和现场对就地生成C O2提高原油采收率技术进行了深入研究。1,驱油机理工艺实施时,连续向地层注入可生成气体的溶液和活性酸。可生成气体的溶液为低浓度酸和低浓度表面活性剂及聚合物的混合液。这种可生成气体溶液和活性酸的混合物能够优

4、先进入高渗透层。在高渗透层中,两者产生放热化学反应生成C O2。溶解在低浓度酸溶液的聚合物形成稳定的泡沫屏障,堵塞高渗透层,与此同时,聚合物渗透到低渗透层表现出粘弹效应,并从中驱替出原油。另一方面,由于放热反应形成微气泡系统,这种系统同样具有异常的流变特性。具有这种流变特性的系统能提高水驱效率20% 30%,与常规注水相比,最终采收率提高3%5%。聚合物的网络结构防止微气泡体系的扩散。溶解在水中的表面活性剂在流动时使孔隙空间性能变化,其结果改善了水溶液的粘弹、非平衡性能。表面活性剂同时也具有降低油井和地面设备腐蚀的作用。以这种方式形成的气液泡沫系统对跟随气液系统之后的注入水造成附加阻力。就地生

5、成的C O2的主要部分在水淹层形成屏障,C O2的其余部分溶解在油中,产生体积效应,并驱替剩余油。在特定的温压条件下,就地生成的C O2能够与原油以任意比例混合,同时C O2溶解在水中,降低了它的粘度,改变驱替前沿,并增加驱替效率。这样就消除了伴随C O2驱产生的不利影响而有利影响得以保持。在保持C O2在段塞中完全饱和的情况下,就形成单相、非平衡条件的段塞,从而改善驱替效率。2,二氧化碳是一种超临界流体室内研究表明,在特定的温度和压力条件下,一5黄爱君等:就地生成二氧化碳提高原油采收率新方法些气体包括二氧化碳气体表现出与常规压力和温度情况下不同的性质。在一定的温度下,压缩C O2的密度急剧增

6、加,最后变成液态。同时,二氧化碳的粘度仍保持压力(P和温度(T变化之前的值,即气体粘度、扩散系数相当于气液中间状态的数值(见图1。显然在超临界条件下,二氧化碳遵循二个主要的函数关系。作为一种溶剂(类似己烷能降低原油粘度和更好地从地层中驱替原油。另一方面,气状的C O2能够进入许多溶剂不能进入的空间。图1在不同温度时CO2压缩性3,室内研究结果室内流动实验装置采用双层孔隙介质物理模型。孔隙介质由90%的石英和10%的粘土制成,双层的渗透率分别是015m2和210m2,孔隙介质先用原油饱和,后注入011PV的生气溶液和酸混合液,然后用水驱替。在试验过程中,测量驱替效率。测量表明,与水驱效率相比驱油

7、效率增加16%。室内进行了特殊实验,以确定孔隙介质中形成气液体系的温压条件。室内装置模拟井底地层(R= 120mm,室内装置由垂直安装的玻璃模型(长度500mm,直径14mm组成,并用60%石英和40%粘土充填作为孔隙介质。图2当微气泡和气泡形成时压力变化试验效果见图2。从图2中可看出,由于碳酸盐颗粒与酸反应,温度和压力均发生了变化。压力变化分两个阶段:压力增加,后由于微气泡,形成压力稳定;由于体系内形成的微气泡溶解,压力急剧下降。压力增加的同时,温度在360s 内从20上升到60(见图3 。图3当微气泡和气泡形成时温度增加4,现场实验结果这项就地生成C O2新工艺在西西伯利亚萨马特洛尔AB1

8、3和AB23两个油藏进行了现场实验。这两个油藏的地质参数见表1。表1萨马特洛尔油田试验的地质参数AB1-3AB2-3深度(m180022009002400孔隙度(%01220125渗透率(m301011150101115原油粘度(mPas113114原油密度(kg/m3830855810860首先在3口注水井中进行了实验。碳酸钠和盐酸混合物按计算量分几个循环注入到地层。在最后一部分混合物注入井后关井反应24h,然后把水井投注,在周围油井测量油水产量。在油田试验3个月后,周围油井的总油产量平均增加2倍,有些油井产量增加更多。同时,这些油井产水量保持稳定或者降低。采用Ashakhverdier研制

9、的标准方法来估计C O2提高采收率项目的效率。这种标准方法是基于K olm ogrov2Erofeev的参数方程,该方程涵盖油田整个生产期,可以解释不同阶段油饱和地层的动态条件。根据油田的实践业已发现,对整个油藏及试验区产量下降曲线在一定的时间阶段呈现非对称逻辑模式。图4为西西伯利亚萨马特洛尔油田(8单元, AB1-3层采油曲线图。K olm ogrov动态方程能较好地描述累积产量(Q3oil的非对称逻辑型曲线:6国外油田工程Foreig n Oilfield En gine erin gVol118No17200217d Q3oil(td t=abt a-11-Q3oil(t(1式中,a和b

10、是近似参数(a1,b0,方程(1的解为:Q3oil(t=1-e-bt a(2式中,Q3oil(t是累积产油量的标准函数。图4萨马特洛尔油田AB1-3油藏的产油动态曲线上述油藏系统演变模型可以估算任何提高原油采收率方法的运用效果。为评价所试验的C O2技术,试验区必须分为若干个独立的短期开发阶段。使用最小平方法,可以求出每个选择阶段的参数a和b。根据所选方法,对该项技术的工艺效果与每个阶段的基础工艺效果进行了比较。为比较方便起见,方程(1可重写为如下形式:d Q3oil(td t=(t1-Q3oil(t;(t=abt a-1(3式中(t原油储量的采出速度;1-Q3oil在时间t时,地层中剩余的标

11、准原油储量。方程(3可以把产油期分为若干个独立阶段,这些阶段以各自a和b数加以表征(见图5。图5萨马特洛尔油田AB1-3油藏累积产油量的各个阶段所试验的技术效果根据最后阶段的原油产量进行判断,最后阶段的原油产量被认为是基础阶段。根据方程(2,实际累积产油曲线中的产油量基础阶段是线性的,对累计产油量曲线的这部分进行外推,可以估算出任何时间的产油量。把估算产量与实际产量进行比较,就可以确定出所试验的工艺效果(见图6。图6萨马特洛尔油田AB1-3油藏试验效果预测从上述试验区内从1999年4月开始的8个月内共产出98953t原油,其中因使用该项C O2技术而采出2700t 以上的原油。这项技术也在其它

12、地区进行了试验,试验规模包括13口注入井和周边90口产油井。试验中由于采用这项注C O2技术,多采原油120000t。资料来源于美国SPE65170(收稿日期20020423油罐不停产检测技术美国InT ANK服务公司称,开发出一种可减少停产和检测成本的油罐检测新技术。该创新技术采用机器人对地上储罐进行检测和清罐,同时储罐无需停产和空罐。InT ANK和埃克森美孚正在与纽约州研究开发局(NY SRDA和纽约州环境保护部协作,从事一项有专向资金的确认项目,以确认机器人检测与传统的停产检测法具有相同的效果。椐NY SRDA称,“采用这一创新工艺,检测期间大罐不停产,因此每座罐检测可减少95%的计划进度费用和营业成本”。InT ANK机器人检测大罐,其工艺可满足API65