超聲波輔助CO2驅油提高采油采收率

(西北大學地質學系 陜西 西安 710069)

一、簡介

隨著采油方法和二次采收率的降低，需要考慮三次采油方法進一步降低油藏含油飽和度。二氧化碳(CO2)驅是提高石油采收率(EOR)技術之一，其中二氧化碳被注入油層，以增加石油采收率。在之前的所有研究中，超聲波被應用于液體液體或液體固體界面是研究的重點。然而，氣體驅油過程也可能是超聲應用的潛在好選擇。基于上述已證實的超聲機制，將超聲應用與CO2驅(超聲波輔助CO2驅)相結合，以提高采油效果。因此，本研究的目的是通過使用不同的CO2注入速率和溫度條件(控制和不受控制)來識別使用超聲輔助CO2驅油的石油采收率的變化。可控和不可控的溫度條件的目的是分析超聲波對在多孔介質中通過加熱作用的CO2驅油過程中提高采收率的影響。在所有實驗中，對采油進行了監測，比較了二氧化碳驅的性能和超聲輔助的二氧化碳驅油過程。

二、實驗裝置和程序

(一)設備

這項研究中，高頻波是由一個發電機產生的，并通過一個可浸入式傳感器，將其送到一個清洗器中.采用量熱技術計算清洗效率為35.4%，這表明在散裝溶液中耗散的功率為176.9W，一個填砂裝置被用來代表多孔介質，它被用填砂夾浸入水中。實驗中，有一個二氧化碳氣瓶作為氣體的來源,使用冷水機維持水溫常數。

(二)步驟

首先將填砂裝置浸入水中，為超聲波輻射提供合適的環境。鹽水(3% NaCl)被注射到填砂裝置中，直到完全飽和。然后，以4.17 cc/min的速率將石蠟注入裝置中。以石蠟、水飽和度(Sw)和含油飽和度(So)為核心，計算出巖心。然后，填砂裝置進行了注水過程，直到沒有產生更多的油，達到了關鍵的含油飽和度(Soc)。在本研究中，二氧化碳驅油和超聲-輔助-二氧化碳驅油試驗的起始點被認為是第三種恢復方法(EOR)，并假定二次采收率法(注水過程)不能產生更多的油。在超聲輔助的二氧化碳驅油實驗中，將CO2注入到填砂裝置中。在兩種不同的溫度條件下進行了試驗:(i)可控溫度條件;在超聲波浴缸內部溫度保持恒定(約25攝氏度)時，使用冷水機，(ii)不受控制的溫度條件下(系統溫度不受控制)。

三、實驗

(一)沒有超聲波輔助的二氧化碳驅油

第一系列實驗是作為研究二氧化碳驅油對采油改善效果的一個基準，而不使用超聲波在不同的CO2注入速率下。所得結果與超聲應用的第二組實驗進行了比較。可以得到，最高的油回收率為10cc/min的CO2注入速率，以及CO2注入速率為2cc/min的最低采油率。較高的CO2注入速率提供了更大的粘性力來推動填砂裝置中的油和水。因此，它創造了一個較大的油庫，在那里石油飽和度被留下的界面是低的，因此穩定的驅動降低了粘性指的可能性，從而增加了清掃效率和石油采收率。低注射率可以促進重力的發生。這種隔離是密度大的二氧化碳氣體和密度較大的石油之間的差別。隨著CO2的注入速率的增加，在多孔介質中克服毛細管力會更容易。因此，在任何CO2驅采過程中，選擇合適的注射速率都是至關重要的，避免重力覆蓋問題。

(二)超聲波輔助下的二氧化碳驅油

在第二系列實驗中，研究了超聲波輔助CO2驅油對可控和不可控溫度條件下采收率改善的影響。與沒有超聲波輔助相比，在超聲輔助CO2驅的兩種測試條件下，油的恢復情況都有所改善。然而，這些變化更明顯的是在不可控溫度條件下，超聲輔助的二氧化碳驅油。此外，在這一系列的實驗中，通過提高CO2注入速率，也提高了石油的采收率。

超聲輔助二氧化碳驅油下油采收率的增加可歸因于油粘度的降低。在溫度可控實驗中，油的粘度降低可能是由于超聲波輻射引起的壓力脈沖產生的氣泡爆炸(稱為空化效應)。在其壓力低于蒸汽壓力的情況下，在超聲輻射的影響下，產生氣泡或空腔。注入的二氧化碳可能在油和二氧化碳的界面處進入油中的這些氣蝕區，這降低了粘度，從而提高了油的流動性，從而提高了穩定的界面。超聲波引起粘度降低，由超聲波產生的CO2填充腔和多孔介質中的毛細血管壓力降低的綜合作用可能改善超聲輔助二氧化碳驅油過程的性能。

四、結論

在這項研究中，研究了超聲波對二氧化碳驅油對石油采收率的影響。根據本研究進行的實驗，可以得出以下結論：

1.在可控/不可控的溫度條件下的超聲輔助CO2驅油中，與不使用超聲波的二氧化碳驅油相比，石油采收率得到提升，這種提升可歸因于諸如粘度降低，毛細管壓力和界面張力的機制。

2.超聲波在位移和移位的流體之間形成穩定的界面，這意味著可以減少指法效應并提高掃描效率。

3.與可控溫度實驗相比，在不可控的溫度實驗中石油采收會更多。