注空氣提高采收率機(jī)理調(diào)研

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1、注空氣提高采收率機(jī)理調(diào)研輕質(zhì)油藏高壓空氣驅(qū)包含許多復(fù)雜的機(jī)理。這些機(jī)理包括煙道氣驅(qū)、油藏增壓。原油膨脹、黏度降低、原油中輕質(zhì)組分的抽提效應(yīng)以及熱效應(yīng)等。早期的注空氣應(yīng)用主要是利用空氣的增壓保壓等常規(guī)氣驅(qū)機(jī)理。因而空氣驅(qū)過(guò)程中作為次要機(jī)理的熱效應(yīng)并沒(méi)有考慮進(jìn)來(lái)。氧化熱前緣直接驅(qū)替原油的程度取決于煙道氣的波及程度。1979年Chekalyuk等⑴認(rèn)為注空氣在提高原油采收率方面具有獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在輕質(zhì)油藏中具有如下機(jī)理：良好的驅(qū)替效率；近混相及煙道氣對(duì)輕坯類具有較好的抽提能力；空氣中的氧氣幾乎全部耗盡；高溫下水蒸氣的超級(jí)萃取效應(yīng)。

2、1996年Fassihi等⑵對(duì)MedicinePoleMilsUnit和WestHackberry油藏進(jìn)行空氣驅(qū)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，認(rèn)為注空氣驅(qū)油主要考慮間接生成的煙道氣的驅(qū)替作用,至于生成的熱量則是次要的。并針對(duì)實(shí)際油藏把空氣驅(qū)機(jī)理分為以下2個(gè)模式：傾斜油藏屮的重力驅(qū)替機(jī)制和水平井屮氧化前緣驅(qū)替機(jī)制。同時(shí)他們認(rèn)為，就地燃燒過(guò)程中生成的(N285%+C0215%)煙道氣會(huì)明顯抽提大量的輕桂組分，隨后形成類似于液化天然氣(NGL)的作用。1998年Greaves等“對(duì)NorthSea等地的四個(gè)輕質(zhì)油藏的氧化及驅(qū)替機(jī)理進(jìn)行研究，結(jié)果表明，低溫氧

3、化產(chǎn)生的驅(qū)替氣包括C02、CO、N2及蒸館/抽提的輕質(zhì)坯類，氣體突破Z前，產(chǎn)出的為未氧化的原油，煙道氣驅(qū)替波及區(qū)域中的油，并U—定條件下低溫氧化最多產(chǎn)生7-9.2%的C02o2002年Shokoya等⑷為了研究輕質(zhì)油藏注空氣就地生成的煙道氣與原油混相情況及其對(duì)采收率的貢獻(xiàn)開(kāi)展了細(xì)管驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明油藏條件下，煙道氣無(wú)法與原油實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)。而在高于油藏壓力條件下，向前多次蒸發(fā)/凝析過(guò)程中更多的輕質(zhì)、屮質(zhì)組分抽提到氣相中，并且在驅(qū)替前緣后面呈層狀流動(dòng)，類似于近混相驅(qū)，會(huì)大幅提高原油輕采收率。2002年Moore等⑸某些情況下反應(yīng)層的溫度

4、升高對(duì)采收率起重要作用。在燃燒前緣周圍，一部分原油被蒸發(fā)，沒(méi)有被作為燃料消耗的蒸發(fā)相通過(guò)煙道氣和蒸汽攜帶到下游油藏的低溫部分，冷凝形成油帶。同時(shí)，此過(guò)程中的熱量傳遞會(huì)降低原油黏度，增加流動(dòng)性。2006年Kikuchi等回對(duì)日本某油田2種不同含油飽和度(40%和17%)的油藏進(jìn)行燃燒管實(shí)驗(yàn)、PVT實(shí)驗(yàn)及加速量熱實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明對(duì)于高含水油藏，高溫氧化前緣的蒸憾作用是主要的驅(qū)替機(jī)理。2010年Montes等⑺通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及Buffalo油田現(xiàn)場(chǎng)情況認(rèn)為空氣驅(qū)不同于常規(guī)的氣體驅(qū)替，其機(jī)理不僅包括煙道氣驅(qū)，而且還包括氧化產(chǎn)生的熱效應(yīng)。并且證實(shí)

5、了空氣驅(qū)過(guò)程屮熱前緣對(duì)原油采收率的貢獻(xiàn)。從Buffalo油口注空氣驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)效果來(lái)看，原油確實(shí)發(fā)生了自燃且燃燒前緣對(duì)原油產(chǎn)量有著非常重要的影響,通過(guò)GOR曲線可判斷，如果出現(xiàn)了平穩(wěn)階段說(shuō)明發(fā)生燃燒，平穩(wěn)階段之后為常規(guī)的氣驅(qū)GOR特征，呈指數(shù)增加。且從現(xiàn)場(chǎng)取芯來(lái)看，確實(shí)找到了燃燒前緣驅(qū)替的證據(jù)?？諝庾⑷胗筒靥岣卟墒章始夹g(shù)綜合了許多驅(qū)油機(jī)理，對(duì)不同的油藏來(lái)說(shuō)，其驅(qū)油機(jī)理也有所不同。稠油油藏注空氣是借助原油燃燒產(chǎn)生大量的熱，使稠油降粘而流動(dòng)。而輕質(zhì)油藏注空氣一般具有以下幾種驅(qū)替機(jī)理l8-10J：(1)高壓注空氣補(bǔ)充或提高了油藏壓力；(2)通過(guò)

6、氧化或燃燒形成的熱效應(yīng)作用；(3)就地生成的二氧化碳的驅(qū)替作用；(4)二氧化碳溶解導(dǎo)致的降黏作用；(5)水的超抽提效應(yīng)；(6)低溫氧化把氧氣都消耗掉，至少可以實(shí)現(xiàn)氮?dú)怛?qū)或間接的煙道氣驅(qū)；(7)在適當(dāng)?shù)膲毫ο拢瑹煹罋饪梢耘c原油之間發(fā)展為近混相驅(qū)替；(8)由于氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)可以產(chǎn)生原油蒸發(fā)氣化、降黏、熱膨脹效應(yīng)；(9)對(duì)陡山肖或傾斜的油藏頂部注空氣可以產(chǎn)生重力驅(qū)提作用。當(dāng)在殘余油飽和度下的油藏中注空氣提高采收率時(shí)，熱效應(yīng)形成的蒸發(fā)過(guò)程和煙道氣驅(qū)對(duì)驅(qū)油貢獻(xiàn)起主導(dǎo)作用。在油藏注空氣過(guò)程中，形成的煙道氣的主要成分是氮?dú)猓硗夂猩倭緾O、C

7、O2以及一定量的輕質(zhì)組分，因此煙道氣中起驅(qū)提作用的主要是氮?dú)猓涮岣卟墒章蕶C(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：(1)重力穩(wěn)定驅(qū)替。用氮?dú)膺M(jìn)行混相驅(qū)替，往往最小混相壓力MMP比較高，實(shí)際油藏壓力無(wú)法滿足要求。然而氮?dú)馀c乙烷以上的桂類氣體含量高的天然氣、二氧化碳等相比，密度小，而且在油水中溶解性很弱，這些特點(diǎn)都是氮?dú)膺M(jìn)行重力穩(wěn)定驅(qū)油的有利條件。(2)驅(qū)替溶劑段塞。因?yàn)槎趸己团黝悮怏w的價(jià)格不如氮?dú)鈨?yōu)越，為了降低二氧化碳和桂類氣體混相驅(qū)提成本，采用氮?dú)馔苿?dòng)溶劑段塞混相驅(qū)替以提高采收率。如果溶劑段塞尺寸選擇合理，用氮?dú)馔苿?dòng)溶劑段塞的驅(qū)油效果和連續(xù)注入

8、溶劑的效果是相同的，而前者的經(jīng)濟(jì)效益要比后者高的多。綜上所述，輕質(zhì)油藏注空氣過(guò)程中各種驅(qū)替機(jī)制的綜合作用將會(huì)使原油采收率大幅度提高。然而，從目前研究現(xiàn)狀來(lái)看，一些驅(qū)油機(jī)制仍然存在著爭(zhēng)議，而且每種驅(qū)替機(jī)制對(duì)采收率的貢獻(xiàn)大小也不明確。因此