混相溶劑法降低CO2驅(qū)最小混相壓力研究

孫 寧，付百赫

（1. 東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318； 2. 華東師范大學(xué)，上海 200241）

隨著國內(nèi)外利用CO2驅(qū)提高采收率技術(shù)的逐步成熟，CO2驅(qū)已成為一種提高采收率的有效方法，其主要分為 CO2混相驅(qū)和 CO2非混相驅(qū)兩種方式[1-3]。目前的研究理論及相關(guān)實(shí)驗(yàn)均表明，CO2混相驅(qū)的采收率高于CO2非混相驅(qū)，但國內(nèi)外對(duì)于降低CO2最小混相壓力（MMP）的研究尚處于起步階段，其研究方向主要集中于混相氣體法和混相溶劑法[4-5]。混相氣體法主要為注入液化氣，但該方法的安全性無法保證，存在安全隱患；混相溶劑法則主要為注入有機(jī)溶劑，通過相互接觸，使CO2與原油在較低的壓力下達(dá)到混相狀態(tài)。國內(nèi)外確定最小混相壓力的方法，包括理論計(jì)算法和實(shí)驗(yàn)測定法。但是，一般理論計(jì)算法精度不高且適用性受限。試驗(yàn)測定法包括細(xì)管實(shí)驗(yàn)法、升泡儀法、界面張力法及蒸氣密度法等。其中，細(xì)管實(shí)驗(yàn)法為國際上通用的測定方法，其測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重復(fù)性強(qiáng)[6-7]。為此，本文提出了一種通過混相溶劑法降低CO2驅(qū)最小混相壓力的方法，通過細(xì)管實(shí)驗(yàn)法對(duì)最小混相壓力進(jìn)行測定，并采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)該方法進(jìn)行研究，驗(yàn)證其可行性。

1 混相溶劑法降低 CO2驅(qū)最小混相壓力實(shí)驗(yàn)研究

細(xì)管實(shí)驗(yàn)法是一種有效的確定最小混相壓力方法，能給出可重復(fù)的精確實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文分別測試了注入壓力分別為20 MPa、25 MPa、30 MPa、35 MPa、40 MPa及45 MPa下的細(xì)管實(shí)驗(yàn)最終采收率值，并繪制成曲線，通過曲線拐點(diǎn)來確定首次發(fā)生動(dòng)態(tài)混相的最小混相壓力。

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

細(xì)管實(shí)驗(yàn)法的主要儀器為恒溫箱、ISCO泵、高壓活塞容器、200目填砂細(xì)管、液體流量計(jì)、氣體流量計(jì)、回壓閥等，主要實(shí)驗(yàn)材料為 95 ℃下粘度為3.6 mPa?s的YSL油田模擬油，礦化度為6 778 mg/L的模擬地層水及純度為99.9%的CO2氣體。實(shí)驗(yàn)儀器連接示意圖如圖1所示。

圖1 細(xì)管實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)儀器連接示意圖

1.2 混相溶劑的選擇

選取檸檬酸異丁酯作為油溶性表面活性劑，可使高含蠟原油降粘率達(dá)50%以上，同時(shí)降低CO2與原油間的界面張力，進(jìn)而降低最小混相壓力。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別測定未注入混相溶劑及注入尺寸 0.3%HCPV混相溶劑段塞條件下的最小混相壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 注入壓力與采收率關(guān)系曲線

由圖2可以看出，未注入檸檬酸異丁酯時(shí)測得的CO2與原油的最小混相壓力為32.4 MPa，而注入段塞尺寸為 0.3% HCPV檸檬酸異丁酯時(shí)所測得的最小混相壓力為30.1 MPa，混相溶劑法可降低最小混相壓力2.3 MPa。

2 混相溶劑法提高 CO2驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)儀器主要包括恒溫箱、ISCO泵、高壓活塞容器、巖心夾持器、六通、壓力表、回壓閥、液體計(jì)量裝置等。

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)見表1。

表1 CO2驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)方案

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

各方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以看出，在水驅(qū)至含水率達(dá)到98%時(shí)，單純注入1.2 PV CO2的混相驅(qū)階段采收率為9.25%，注入0.1% HCPV、0.2% HCPV、0.3% HCPV的檸檬酸異丁酯+1.2 PV CO2的混相驅(qū)階段采收率分別為13.34%、15.59%和17.22%，比單純注CO2驅(qū)油分別提高了 4.09、6.34、7.97個(gè)百分點(diǎn)，混相溶劑法改善CO2驅(qū)油效果明顯。隨著注入混相溶劑段塞尺寸的增加，CO2驅(qū)油效率不斷增加，但增加的幅度逐漸減小。

表2 不同方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3 結(jié) 論

（1）提出了一種利用混相溶劑法降低CO2驅(qū)最小混相壓力的新方法，通過細(xì)管實(shí)驗(yàn)測得的CO2驅(qū)最小混相壓力為 32.4 MPa，添加段塞尺寸為 0.3%HCPV的檸檬酸異丁酯后測得的最小混相壓力為30.1 MPa，結(jié)果表明該方法可降低最小混相壓力2.3 MPa。

（2） 隨著注入檸檬酸異丁酯段塞尺寸的增加，CO2驅(qū)油效率不斷增加，但增加幅度逐漸減小，因此存在最優(yōu)注入段塞尺寸。

（3）進(jìn)行了多組CO2驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，添加檸檬酸異丁酯段塞后的混相驅(qū)階段采收率明顯增加。當(dāng)段塞尺寸為0.3% HCPV時(shí)，混相驅(qū)階段采收率最大，為17.22%，較單純注入CO2驅(qū)油方案提高了7.97個(gè)百分點(diǎn)。

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