原油組分對CO2最小混相壓力的影響

楊　紅,余華貴

(陜西延長石油集團有限責任公司研究院，西安710075)

最小混相壓力是判斷CO2與地層原油在油藏條件下能否達到混相的重要指標[1-5]。然而隨著油田的逐漸開發，油藏條件、原油物性等均在不斷的變化，CO2與地層原油的最小混相壓力由于受上述因素的影響[6-8]也不是固定不變的值，但目前針對該方面的研究多限于定性分析。因此，在不同驅替壓力條件下進行2組細管實驗，分析每組細管實驗采出油的組分變化，并配制與該采出油組分近似的實驗用油，進行重復實驗，定量研究該地層原油組分對CO2最小混相壓力的影響程度。

1　實驗方法

在108 ℃油藏條件下，利用國內某油田原油進行細管模型CO2驅替實驗，其中原油密度為0.57 g/cm3，黏度0.56 mPa·s，含氣量151 m3/m3。實驗步驟為：利用常規細管實驗裝置在不同壓力條件下開展第1組CO2驅油實驗，細管尺寸φ4 mm×1.2 m，細管平均滲透率6.1～6.2 μm2，實驗流速0.15 mL/min；利用萃取率測試裝置測定CO2對原油的萃取率和采出油中各組分含量；采用PVT裝置配制與其各組分含量相近的實驗用油，制作符合實驗要求的細管模型，并在相同實驗條件下開展第2組CO2驅油實驗。

2　結果與討論

2.1　CO2最小混相壓力的確定

在不同驅替壓力下進行第1組CO2驅油實驗，結果見圖1。相同CO2注入量下，隨著驅替壓力增大，CO2細管驅油實驗采收率增加,且采收率增加幅度逐漸減小。這說明隨著驅替壓力增大，實驗壓力在接近CO2最小混相壓力。當驅替壓力為39 MPa時，采收率已達91.86%，這說明在此壓力條件下，CO2已能與地層原油形成混相。對兩段實驗數據進行線性回歸處理，結果見圖2。得到CO2與原油最小混相壓力為34.69 MPa。

圖1　不同驅替壓力條件下第1組CO2細管采收率與注入量的關系

圖2　第1組CO2細管采收率與驅替壓力的關系

2.2　CO2萃取對原油組分的影響

萃取率是指氣體萃取原油的體積與初始原油體積的比值，考察不同萃取壓力下CO2對原油的萃取率，結果見圖3。隨著萃取壓力增大，CO2對原油的萃取率增大，且萃取率增大幅度逐漸減小。

圖3　不同萃取壓力下CO2對原油的萃取率

不同萃取壓力下CO2萃取出原油中各組分含量(質量分數，下同)見表1。對于CO2萃取出原油，隨著萃取出原油壓力升高，原油中C5～C9和C10～C14輕質組分含量減小；而C15～C19、C20～C24和C25～C33重質組分含量增大。由此可知，隨著萃取壓力升高，CO2對輕質組分的萃取能力減小，對應萃取出原油中輕質組分含量減小；CO2對重質組分的萃取能力增強，對應萃取出原油中重質組分含量增大。此外，在一定萃取壓力下，CO2萃取出原油的相對分子質量分布范圍在C5～C33間，與原始油樣相同，這表明，CO2能萃取出原始油樣相對分子質量分布范圍內的所有組分，但是，隨著萃取壓力增大，CO2對原油的萃取率增加，且其對輕質組分的萃取量大于對重質組分的，萃取出原油輕質組分含量高于原始油樣。

表1　不同萃取壓力下CO2萃取出原油中各組分含量

不同萃取壓力下CO2萃取后殘余油中各組分含量見表2。對于CO2萃取后殘余油，隨著萃取壓力升高，原油中C5～C9和C10～C14輕質組分含量減小；而C15～C19，C20～C24和C25～C33重質組分含量增大。由此可知，隨著萃取壓力升高，盡管CO2對原油中重質組分的萃取能力和萃取量均增大，但其對輕質組分的萃取量仍大于重質組分的，導致萃取殘余油中重質組分含量進一步增大。此外，一定萃取壓力下，CO2萃取殘余油相對分子質量分布范圍與原始油樣相同，且輕質組分含量大于重質組分，而殘余油重質組分含量遠高于原始油樣。

表2　不同萃取壓力下CO2萃取后殘余油中各組分含量

2.3　原油組分對CO2最小混相壓力的影響

根據2.2中測得的采出油中各組分含量，采用PVT配制與其各組分含量相近的實驗用油，在不同驅替壓力下進行第2組CO2驅油實驗，結果見圖4。當原油組分含量發生變化后，CO2與原油的最小混相壓力增加至36.51 MPa，較第1組實驗CO2與原油最小混相壓力增大5.24%。CO2與原油的混相是由于CO2對原油中烴類組分的抽提作用。細管實驗中，CO2與原油最小混相壓力的增大主要是由于驅油實驗中CO2對原油中各組分不同程度的萃取，造成原油中輕質組分含量降低，重質組分含量增大，促使原油中可被CO2抽提的烴類組分含量減少。

圖4　第2組CO2細管驅油實驗采收率與驅替壓力關系

3　結論

在相同實驗壓力條件下，當原油中組分C5～C9和C10～C14含量降低，C15～C19、C20～C24和C25～C33含量增加時，利用細管實驗確定的CO2與原油最小混相壓力值為36.51 MPa，該值較原油組分含量發生變化前所確定的最小混相壓力值明顯增大，增大幅度為5.24%。

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