气驱气体特性

1、单击此处编辑副标题单击此处编辑副标题气驱技术中关于气体性质研究气驱技术中关于气体性质研究一、混相驱介绍一、混相驱介绍二、驱油用气体的性质二、驱油用气体的性质2.1 2.1 烃类气体的性质烃类气体的性质2.2 2.2 二氧化碳的性质二氧化碳的性质2.32.3氮气和烟道气的性质氮气和烟道气的性质回注天然气提高原油采收率始于回注天然气提高原油采收率始于1900年。年。水敏、储层性质差、非均质严重、水驱效率低的油层，水驱会产生许水敏、储层性质差、非均质严重、水驱效率低的油层，水驱会产生许多不良后果，促使人们利用天然气代替水进行驱油。多不良后果，促使人们利用天然气代替水进行驱油。岩心实验证明，使用丙烷溶

2、剂或液化石油气可将原油从孔隙介质中完全岩心实验证明，使用丙烷溶剂或液化石油气可将原油从孔隙介质中完全采出。采出。 但认为不现实，回收问题。但认为不现实，回收问题。直到直到1950年，人们才发现使用混相法采油，不需使溶剂与原油进行年，人们才发现使用混相法采油，不需使溶剂与原油进行完全置换，即不需要使溶剂注满地层。完全置换，即不需要使溶剂注满地层。 丙烷段塞驱丙烷段塞驱 美国大西洋富田公司首次提出。该方法在适当的高压美国大西洋富田公司首次提出。该方法在适当的高压条件下可以形成一个连续相，即一个从油藏原油组份逐渐转变为注条件下可以形成一个连续相，即一个从油藏原油组份逐渐转变为注入气组份的整体单一相的

3、烃类过渡带（图入气组份的整体单一相的烃类过渡带（图1）。）。图图1 1 丙烷段塞驱工艺丙烷段塞驱工艺 如果溶剂段塞设计正确，它就能推动前面的油和水，并完全驱替出如果溶剂段塞设计正确，它就能推动前面的油和水，并完全驱替出所有的接触到的原油。由于注入的溶剂与原油一经接触就能混相，因所有的接触到的原油。由于注入的溶剂与原油一经接触就能混相，因此，又常把这种方法称为此，又常把这种方法称为一次接触混相一次接触混相，也叫，也叫初次接触混相初次接触混相。在上世。在上世纪纪50年代到年代到60年代期间，美国进行了年代期间，美国进行了50多个一次接触混相矿场试验。多个一次接触混相矿场试验。 多次接触混相多次接触

4、混相 在油气相态研究中发现，一定条件下天然气与在油气相态研究中发现，一定条件下天然气与原油接触，原油中某些较轻的组分可以蒸发而进入气相。而富原油接触，原油中某些较轻的组分可以蒸发而进入气相。而富含含C C2 2 - C- C6 6组分的气体与原油接触，气相中组分的气体与原油接触，气相中C C2 2 - C- C6 6成分可以凝析而成分可以凝析而进入液相。由于这种物质传递作用，即使采取的不是一次接触进入液相。由于这种物质传递作用，即使采取的不是一次接触混相的溶剂，注入的流体与油藏原油经过多次接触也能达到混混相的溶剂，注入的流体与油藏原油经过多次接触也能达到混相驱替，因此称为多次接触混相。相驱替，

5、因此称为多次接触混相。多次接触混相可分为凝析混相和汽化混相多次接触混相可分为凝析混相和汽化混相 。 图图2 2富气驱工艺富气驱工艺凝析混相凝析混相要求注入气体必须富要求注入气体必须富含含C2C6成分，因而成分，因而又称为富又称为富气驱气驱（图（图2）；）；图图3 3 干气驱工艺干气驱工艺由含由含C2C2C6C6的原油与气体形成的混相带的原油与气体形成的混相带汽化混相汽化混相要求油藏原油必须是轻要求油藏原油必须是轻质原油，对注入气体的成分要求质原油，对注入气体的成分要求不高，常采用廉价的贫气，不高，常采用廉价的贫气，又称又称为贫气驱或干气驱为贫气驱或干气驱（图（图3）。）。 天然气是一种优质能源

6、，也是重要的化工原料，只有那些有着足够天然气是一种优质能源，也是重要的化工原料，只有那些有着足够 天然气来源的国家，才有可能进行烃类混相采油。天然气来源的国家，才有可能进行烃类混相采油。 自上世纪自上世纪6060年代以来，美国、阿尔及利亚、加拿大、智利、利比年代以来，美国、阿尔及利亚、加拿大、智利、利比亚和前苏联等国家相继开展烃类混相驱油研究。美国和加拿大由亚和前苏联等国家相继开展烃类混相驱油研究。美国和加拿大由于气源供应限制，发展缓慢，规模也小。阿尔及利亚和利比亚进于气源供应限制，发展缓慢，规模也小。阿尔及利亚和利比亚进行过规模较大的高压烃类混相驱油的工业性试验，并取得了成功。行过规模较大的

7、高压烃类混相驱油的工业性试验，并取得了成功。 由于烃类气体价格上涨，研究人员努力寻找新的、适用于混相驱由于烃类气体价格上涨，研究人员努力寻找新的、适用于混相驱油的注入剂。研究发现，油的注入剂。研究发现，二氧化碳、烟道气和氮气二氧化碳、烟道气和氮气在一定条件下在一定条件下都能与油藏原油达到混相。都能与油藏原油达到混相。 在美国，二氧化碳驱被认为是最有发展前景的提高原油采收率方在美国，二氧化碳驱被认为是最有发展前景的提高原油采收率方法。我国对注气驱油法的研究起步也很早。法。我国对注气驱油法的研究起步也很早。6060年代初，大庆油田年代初，大庆油田就开始了二氧化碳驱的研究，但由于气源问题并未得到推广

8、应用。就开始了二氧化碳驱的研究，但由于气源问题并未得到推广应用。8几种常见气体的性质几种常见气体的性质名称名称化学式化学式相对分子量相对分子量油田可行性油田可行性稳定性稳定性氮气N228特别处理设备稳定氧气O232稳定二氧化碳CO244气源限制稳定甲烷CH416气源限制稳定空气经济、量大稳定空气低温氧空气低温氧化机理示意化机理示意图图二、驱油用气体的性质二、驱油用气体的性质2.1 2.1 烃类气体的性质烃类气体的性质 天然气天然气-烃类气体的总称，由石蜡族低分子饱和烃烃类气体的总称，由石蜡族低分子饱和烃(C(C1 1-C-C6 6) )和少量和少量非烃类气体非烃类气体(H(H2 2S S、CO

9、CO2 2、COCO、H H2 2O)O)组成的混合物。组成的混合物。天然气天然气液化石油气（液化石油气（LPG） C2C6的含量的含量50%富气富气 C2C6的含量介于的含量介于30%50%之间，之间，贫气贫气 C2C6的含量的含量98%的气体叫干气。的气体叫干气。高压下的天然气是真实气体，其压缩因子是拟对比温度与拟对比压力高压下的天然气是真实气体，其压缩因子是拟对比温度与拟对比压力的函数。的函数。一些纯烃和非烃气体的临界参数值一些纯烃和非烃气体的临界参数值天然气的粘度天然气的粘度是温度、压力及组成的函数。是温度、压力及组成的函数。乙烷的粘度在乙烷的粘度在0.02mPas0.07mPas范围

10、内，丙烷的粘度在范围内，丙烷的粘度在0.1mPas0.18mPas范围内。而混合物的粘度可用洛伦茨等人范围内。而混合物的粘度可用洛伦茨等人提出的方法估算。但对于最终方案设计则建议用室内实验确定粘提出的方法估算。但对于最终方案设计则建议用室内实验确定粘度。度。2.2 2.2 二氧化碳的性质二氧化碳的性质 纯纯COCO2 2的临界温度为的临界温度为31.1131.11，临界压力为，临界压力为7.53MPa7.53MPa。常温条件下。常温条件下其密度比空气重其密度比空气重5050，并且具有很低的压缩因子。，并且具有很低的压缩因子。 图图5 5二氧化碳压缩因子二氧化碳压缩因子图图7 CO7 CO2 2

11、的粘度的粘度图图6 CO6 CO2 2密度与温度的关系密度与温度的关系与空气的密度相比，与空气的密度相比，CO2的密度具有异常特性。在的密度具有异常特性。在339K（60）和）和17MPa条件下，条件下，CO2的密度为的密度为690 kg/m3，而在同样温度、压力下，空，而在同样温度、压力下，空气的密度为气的密度为160 kg/m3， CO2密度更接近典型的轻质油密度。因此，在密度更接近典型的轻质油密度。因此，在驱替过程中驱替过程中CO2重力分异的倾向比空气小得多。重力分异的倾向比空气小得多。2.22.2二氧化碳的性质二氧化碳的性质2.32.3氮气和烟道气的性质氮气和烟道气的性质 常温常压下，

12、氮气为无色无味的气体，压力为常温常压下，氮气为无色无味的气体，压力为0.1MPa0.1MPa、温度、温度为为00，其密度为，其密度为1.25 kg/m1.25 kg/m3 3，它的导热系数为，它的导热系数为0.0205 0.0205 calcal/ /mmh h，粘度为，粘度为0.0169 0.0169 mPamPas s；1m1m3 3液氮可变为液氮可变为643 m643 m3 3气气氮。氮。 常压下温度为常压下温度为-195.78-195.78时，氮气变成无色透明的液体；温度时，氮气变成无色透明的液体；温度为为-210-210时，将凝析成雪状的固体。氮是化学性质极不活泼时，将凝析成雪状的固

13、体。氮是化学性质极不活泼的气体，在常态下表现为很大的惰性，其临界温度为的气体，在常态下表现为很大的惰性，其临界温度为- -146.8146.8，临界压力为，临界压力为3.398MPa3.398MPa。2 2.3.3氮气和烟道气的性质氮气和烟道气的性质 氮气的压缩因子最大，是氮气的压缩因子最大，是COCO2 2的的3 3倍，在相同条件下，它的压缩因倍，在相同条件下，它的压缩因子也比天然气高。较大的膨胀性有利于驱油。子也比天然气高。较大的膨胀性有利于驱油。 NN2 2气的性质受温度的影响较小，原因是氮气的临界温度气的性质受温度的影响较小，原因是氮气的临界温度较低。较低。 氮气在淡水、盐水及原油中的溶解性很弱，二氧化碳和天然气都氮气在淡水、盐水及原油中的溶解性很弱，二氧化碳和天然气都比它易溶于水和油，该特性有利于用其保持油藏压力开采气藏。比它易溶于水和油，该特性有利于用其保持油藏压力开采气藏。图图8 N8 N2 2的压缩因子的压缩因子图图9 N9 N2 2的粘度的粘度2.32.3氮气和烟道气的性质氮气和烟道气的性质v相同压力和温度下，氮气粘度比相同压力和温度下，氮气粘度比COCO2 2和天然气都低。压力接近和天然气都低。压力接近42MPa42MPa时，氮气和甲烷的粘度相近。时，氮气和甲烷的粘度相近。v相同的压力、温度