稠油油藏注CO2輔助蒸汽吞

吐技術(shù)研究）（）2014年6月稠油油藏注CO2輔助蒸汽

吞吐技術(shù)研究）學(xué) 院：車輛與能源學(xué)院專 業(yè)：石油工程學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 2014628燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院：系級教學(xué)單位：石油工程學(xué)院：學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)班級題目題目名稱稠油油藏注CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)研究題目性質(zhì)1?理工類：工程設(shè)計（ ）;工程技術(shù)實驗研究型（ ）;理論研究型（ ）;計算機軟件型（ ）;綜合型（/ ）2.文管理類（ ）：3.外語類（ ）：4?藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計（ ） 2.論文（/ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（/ ）主要內(nèi)容1?稠油油藏開發(fā)國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀、研究意義C0驅(qū)油機理及研究發(fā)展現(xiàn)狀CO驅(qū)替稠油可行性分析、影響因素分析4?稠油油藏蒸汽吞吐機理、存在的（問題）技術(shù)難題5.CO輔助蒸汽吞吐技術(shù)機理、可行性分析基本要求1?獨立查閱、分析相關(guān)文獻資料2?獨立完成開題、文獻綜述、方案論證和外文翻譯，安排論文進度計劃3?按照論文研究進度要求，完成計劃中的內(nèi)容4?參考國內(nèi)外研究成果獨立完成論文、設(shè)計和答辯參考資料1.有關(guān)稠油開采、CO?驅(qū)，蒸汽吞吐的相關(guān)文獻周次第1?4周第5?8周第9?13周第13?16周第16?17周應(yīng)完成的內(nèi)容文獻綜述、外文翻譯、開題報告、方案論證，研究進度安排按計劃完成課題任務(wù)中期檢查匯報、已完成的內(nèi)容及下一步工作安排完成論文答辯指導(dǎo)教師：職稱： 年月 日系級教學(xué)單位審批：年月日摘要蒸汽吞吐作為應(yīng)用最廣泛的稠油技術(shù)，前期開發(fā)效果良好，但開發(fā)后期主要會存在氣竄、含水率上升，井下技術(shù)條件變差等問題，產(chǎn)量遞減嚴(yán)重。通過借鑒二氧化碳采油技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，提出二氧化碳輔助蒸汽吞吐技術(shù)。通過文獻總結(jié)二氧化碳驅(qū)油機理：原油降黏，原油膨脹，萃取輕質(zhì)組分，改善地層滲透率和油水流度比等。并從二氧化碳對稠油的降黏效果，改善油水界面張力和稠油溶解二氧化碳后體積系數(shù)的變化等實驗，分析實驗結(jié)果，證明CO2驅(qū)替稠油具有可行性。二氧化碳開發(fā)稠油具有可行性，將二氧化碳采油和蒸汽吞吐有機結(jié)合，形成二氧化碳輔助蒸汽吞吐新型工藝，并從理論上和試驗應(yīng)用上研究了該技術(shù)的可行性，礦場試驗中，蒸汽加二氧化碳與蒸汽吞吐相比，從采油量，采出程度，產(chǎn)水量前者都比后者高，證明二氧化碳輔助蒸汽吞吐在稠油油藏開發(fā)后期十分有效。二氧化碳輔助蒸汽吞吐工藝是一種新型的采油技術(shù)，是一種針對稠油油藏蒸汽吞吐后期提出的有效措施，理論上是可行的，實驗是成功的，該技術(shù)的成功應(yīng)用將為稠油油藏的開發(fā)開辟新的途徑。關(guān)鍵詞：稠油二氧化碳采油技術(shù)蒸汽吞吐可行性研究AbstractSteamstimulationofheavyoilasthemostwidelyusedtechnique,pre-developmentworkswell,butlatertherewillbedevelopmentofthemaingaschanneling,waterrate,downholetechnicalissuessuchasconditionsdeteriorate,productiondeclineseverely.Applicationexperiencebydrawingcarbondioxideextractiontechnology,madecarbondioxideassistedsteamstimulationtechniques.Floodingmechanismofcarbondioxidethroughtheliteraturesummary:Crudeoilviscosityreduction,oilswelling,extractionoflightcomponents,improvingthedegreeofformationpermeabilityandoil-waterratio.Andcarbondioxidefromtheeffectsoftheheavyoilviscosityreduction,improvingwaterinterfacialtensionandheavyoildissolvedcarbondioxideandotherchangesinvolumefactorexperiments,analyzeexperimentalresultsprovethatCO2floodingheavyfeasible.Carbondioxideisfeasibletodevelopheavyoil,oilandsteamstimulationcarbondioxidecombinetoformcarbondioxideassistedsteamstimulationofnewtechnology,andtostudythefeasibilityofthistechnologyfromthetheoreticalandexperimentalapplication,minetrials,pluscarbondioxideandsteamComparedtohuffandpuff,fromoilproduction,recovery,thelatterthantheformerhighwaterproductionprovescarbondioxideassistedsteamstimulationinheavyoilreservoirslatedevelopmentisveryeffective.Carbondioxideauxiliarysteamstimulationprocessisanewoilrecoverytechnology,isaneffectivemeasureforthelateheavyoilreservoirsteamstimulationproposedtheoreticallyfeasibleexperimentissuccessful,thesuccessfulapplicationofthistechnologywillbeheavyoilTibet'sdevelopmenthasopenednewavenues.Keywords：heavyoilcarbondioxidesteamstimulationmechanismfeasibilitystudy目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 IAbstract II第1章緒論 1\o"CurrentDocument"1.1課題背景 1\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)研究動態(tài) 1\o"CurrentDocument"1.3國外研究動態(tài) 2\o"CurrentDocument"1.4主要研究內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"1.5小結(jié) 2\o"CurrentDocument"第2章稠油開發(fā)現(xiàn)狀 4\o"CurrentDocument"2.1稠油開采方式 4\o"CurrentDocument"2.1.1熱力開采技術(shù) 4\o"CurrentDocument"2.1.2其他開采技術(shù) 4\o"CurrentDocument"2.2我國稠油開發(fā)現(xiàn)狀 5\o"CurrentDocument"2.3小結(jié) 5\o"CurrentDocument"第3章CO2驅(qū)油技術(shù)研究 6\o"CurrentDocument"C02性質(zhì) 6\o"CurrentDocument"CO2驅(qū)油機理 6\o"CurrentDocument"原油膨脹 6\o"CurrentDocument"降低原油黏度 7\o"CurrentDocument"降低油水表面張力 7改善油水流度比 8\o"CurrentDocument"提高油層滲透率 8\o"CurrentDocument"溶解氣驅(qū) 8\o"CurrentDocument"萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴 9\o"CurrentDocument"3.3二氧化碳驅(qū)油影響因素 9\o"CurrentDocument"溫度影響 9\o"CurrentDocument"壓力影響 9\o"CurrentDocument"注入方式影響 10\o"CurrentDocument"3.4CO2驅(qū)替稠油可行性研究 12\o"CurrentDocument"C02對稠油的降黏作用 12\o"CurrentDocument"CO2與稠油界面張力關(guān)系 13\o"CurrentDocument"3.4.3溶解CO2后稠油的體積系數(shù) 14\o"CurrentDocument"實例 14小結(jié) 15\o"CurrentDocument"第4章蒸汽吞吐技術(shù) 16\o"CurrentDocument"蒸汽吞吐的機理 16\o"CurrentDocument"加熱降黏 16\o"CurrentDocument"加熱后油層彈性能量的釋放 16\o"CurrentDocument"蒸汽吞吐過程中的油層解堵作用 16\o"CurrentDocument"蒸汽膨脹的驅(qū)動作用 16\o"CurrentDocument"溶劑抽提作用 17\o"CurrentDocument"改善油相滲透率的作用 17\o"CurrentDocument"其他作用 17\o"CurrentDocument"吞吐中后期存在的問題 18\o"CurrentDocument"蒸汽吞吐技術(shù)發(fā)展趨勢 18\o"CurrentDocument"4.5小結(jié) 19第5章CO2輔助蒸汽吞吐 20\o"CurrentDocument"氣體輔助蒸汽吞吐 20\o"CurrentDocument"5.2CO2輔助蒸汽吞吐可行性研究 20\o"CurrentDocument"理論可行性 20\o"CurrentDocument"應(yīng)用可行性 21\o"CurrentDocument"CO2輔助蒸汽吞吐機理研究 26\o"CurrentDocument"不同介質(zhì)作用機理 26\o"CurrentDocument"各種介質(zhì)共同作用 26\o"CurrentDocument"技術(shù)難點及問題 27意見建議 27\o"CurrentDocument"小結(jié) 27\o"CurrentDocument"結(jié)論 29\o"CurrentDocument"參考文獻 30\o"CurrentDocument"致謝 32附錄1：開題報告 33附錄2：文獻綜述 38第1章緒論1.1課題背景隨著稠油油藏蒸汽吞吐進入到中后期，開采越來越困難，且出現(xiàn)一系列問題。油井狀況變差，油氣比達到經(jīng)濟極限，該課題是為解決稠油油藏蒸汽吞吐后期諸多問題提出的。1.2國內(nèi)研究動態(tài)中國的大慶油田、勝利油田、遼河油田和江蘇油田等進行了co2驅(qū)油試驗，取得了一定的效果［1~3］。例如，羅瑞蘭、程林松等以遼河油田的高升、冷家堡油藏為例，運用數(shù)值模擬和油藏工程方法對稠油油藏注CO2吞吐進行了適應(yīng)性研究，并得出結(jié)論：原油黏度是影響co2吞吐效果最敏感的參數(shù)，隨原油黏度增大，換油率增大，可以選擇原油黏度較高的油藏進行co2吞吐；對于有一定自然產(chǎn)能的油藏來說，含油飽和度并非越高越好，而是有一定的適應(yīng)范圍；對于普通稠油，隨原油黏度改變，合適的含油飽和度、孔隙度范圍隨之改變。他們作出了普通稠油的黏度—含油飽和度圖版、黏度—孔隙度圖版，同時結(jié)合油田實際作出了兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟適應(yīng)性圖版，所得的結(jié)果對遼河稠油油藏選擇合適的CO2吞吐井有一定的指導(dǎo)意義［4］。張守軍、郭東紅為了改善超稠油蒸汽吞吐后期效果，探討了應(yīng)用自生二氧化碳泡沫輔助超稠油蒸汽吞吐技術(shù)的可行性。室內(nèi)考察了磺酸鹽類高溫泡沫劑(GFPJ)體系的發(fā)泡性能、再發(fā)泡性能、耐高溫性能以及高溫下的封堵性能⑸。結(jié)果表明，GFPJ體系具有很好的發(fā)泡性能以及再發(fā)泡性能，GFPJ為泡沫劑的地下自生二氧化碳泡沫技術(shù)開展了130井次的蒸汽吞吐現(xiàn)場試驗，取得了顯著的應(yīng)用效果。陶磊、李兆敏等以王莊油田鄭411西區(qū)為例，研究了二氧化碳輔助蒸汽吞吐開采超稠油機理，在測定超稠油黏溫特性的基礎(chǔ)上，利用PVT高壓物性實驗裝置測定了二氧化碳在王莊油田鄭411西區(qū)超稠油中的溶解能力、二氧化碳對超稠油的溶脹和降黏作用，以及二氧化碳與超稠油的界面張力。在室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，對前人的部分研究成果進行了修正，確定了適用于鄭411西區(qū)超稠油的黏度、溶解度和體積系數(shù)的計算公式，達到了較高的精度［6］。1.3國外研究動態(tài)自從Whorton等人于1952年取得第一個二氧化碳采油專利以來，二氧化碳采油一直是采油領(lǐng)域的重點［7］。CO2采油技術(shù)應(yīng)用最多的是美國、加拿大、前蘇聯(lián)、英國等。近年來二氧化碳采油在美國僅次于熱采技術(shù)，可提高采收率15%?25%［8~9］。2004年美國共實施了71個CO2驅(qū)油項目凹，其產(chǎn)油量達到32731.8m3/d。國外成熟的二氧化碳采油技術(shù)，加速了稠油油藏后期二氧化碳輔助開采研究。俄羅斯研制成功一種將飽和的尿素溶液注入被蒸汽加熱的地層，使尿素在高溫下，分解成氨和co2,對地層進行注蒸汽、堿和CO2驅(qū)的綜合處理方法，已在俄羅斯的部分稠油油藏試驗結(jié)果表明，該方法是高效的，有廣泛的適用性和良好的發(fā)展前景。稠油油藏吞吐后期二氧化碳輔助蒸汽吞吐采油技術(shù)是在前期稠油油藏二氧化碳吞吐技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，拓展到稠油油藏領(lǐng)域。該項技術(shù)研究以室內(nèi)實驗為基礎(chǔ)，通過實驗得出二氧化碳在稠油中的作用機理和不同注入方式的效果對比，通過開展現(xiàn)場試驗，進行效果對比。預(yù)計通過該工藝實施可以將達到提高單井原油產(chǎn)量、增加油氣比、延長生產(chǎn)周期，提高采收率的目的。該項技術(shù)為稠油油藏后期的開采提供一條新的捷徑。主要研究內(nèi)容本文思路主要從目前稠油開發(fā)方式(蒸汽吞吐為主)、存在的問題，如何解決問題(C02采油)、所采取措施可行性研究。具體內(nèi)容如下：稠油油藏開發(fā)國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀、研究意義；CO2驅(qū)油機理及研究發(fā)展現(xiàn)狀；CO2驅(qū)替稠油可行性分析、影響因素分析；稠油油藏蒸汽吞吐機理、存在的(問題)技術(shù)難題；CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)機理、可行性分析。小結(jié)介紹研究課題國內(nèi)外動態(tài)，以及取得的研究成果。2）課題研究的主要內(nèi)容。第2章稠油開發(fā)現(xiàn)狀稠油指地層條件下，黏度大于50mPa?s，或在油層溫度下脫氣原油黏度為100?10000mPa?s的高黏度重質(zhì)原油。在油層溫度下，脫氣原油黏度高于10000mPa.s的原油稱為特稠油。研究表明，除南極洲外各大洲均蘊藏有十分可觀的稠油。全球已探明的稠油資源儲量超過3000x108t，而可供開采的稀油資源僅剩下1700x108t。過去稠油開發(fā)主要集中在美洲大陸，近30年來亞洲的稠油開發(fā)得到了發(fā)展。我國稠油資源豐富，探明控制儲量已達16x108t,是繼美國、加拿大、和委內(nèi)瑞拉之后的第四大稠油生產(chǎn)國。其中陸地稠油資源占石油總資源的20%以上，稠油的突出特點是含瀝青質(zhì)、膠質(zhì)較高。重點分布在勝利、遼河、河南、新疆等油田。2.1稠油開采方式目前稠油開采的方法主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油、火燒油層、雙水平井SAGD、水平井蒸汽吞吐。直井蒸汽吞吐等技術(shù)，形成了以稠油熱采為主要手段的開發(fā)方式［11］。熱力開采技術(shù)熱力開采在普通稠油、瀝青和重油以及油頁巖的開采中得到了廣泛的應(yīng)用，主要包括蒸汽驅(qū)油（蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)）和層內(nèi)燃燒法。通過在油層內(nèi)進行一系列程度的燃燒或注入熱水、蒸汽提高油藏溫度，增加稠油在油層的流動能力，提高開采效果。國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛。其他開采技術(shù)水平井蒸汽輔助重力泄油技術(shù)是適合稠油開發(fā)的技術(shù)，國內(nèi)尚處于研究階段，相對來說國外發(fā)展比較迅速。例如水平井環(huán)道加熱蒸汽驅(qū)（HASD）、蒸汽輔助重力泄油（SAGD），驅(qū)泄混合（SD+SAGD）等新的研究技術(shù)有效地改善了稠油的開發(fā)效果。另外，還有一系列新興技術(shù)包括VAPEX技術(shù)、THAI技術(shù)、水平井技術(shù)和其他如井下蒸汽發(fā)生器等技術(shù)在試驗應(yīng)用中。2.2我國稠油開發(fā)現(xiàn)狀我國稠油資源集中分布在遼河、河南、新疆等地。與國外相比，我國稠油油藏類型較多、埋藏較深、油層較薄，原油性質(zhì)分布范圍廣等突出特點。遼河是我國最大的稠油生產(chǎn)基地，同時也是我國主要的稠油生產(chǎn)試驗區(qū)目前，深層稠油區(qū)塊采出程度和動用程度低，整體開發(fā)效益差；水敏性油藏注汽、注水易造成黏土膨脹，油井出砂；熱采稠油區(qū)塊進入了高輪次吞吐階段，地下存水多，吞吐效果逐輪變差。而轉(zhuǎn)換稠油油藏開發(fā)方式目前尚處于試驗階段，因此，須加快尋找新的稠油開發(fā)方式。2.3小結(jié)（1） 我國稠油資源豐富，是繼美國、加拿大和委內(nèi)瑞拉后第四稠油大國，集中分布在遼河、河南、新疆等，遼河是我國最大的稠油生產(chǎn)基地。（2） 稠油開采主要是以熱力開采為主，其中應(yīng)用最廣的是蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)。一些新型技術(shù)也在試驗應(yīng)用中。（3） 稠油油藏類型多，開采困難。第3章CO驅(qū)油技術(shù)研究2利用注CO2來提高原油采收率(EOR)是發(fā)展較快的一項工藝技術(shù)。經(jīng)過科研人員的多年研究和現(xiàn)場應(yīng)用，已有許多成功的先例，其中開采輕質(zhì)油藏的應(yīng)用占多數(shù)，也在少數(shù)重質(zhì)油藏的成功應(yīng)用。在我國的大慶、江蘇等油田都進行過CO2驅(qū)的現(xiàn)場試驗，并取得了一定效果。CO2性質(zhì)co2在不同條件下有三種狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。三相共存平衡點為-56.60°C、0.527MPa,CO2臨界點為31.2°C、7.38MPa,超過這一溫度壓力后變?yōu)槌R界狀態(tài)。相態(tài)圖CO2驅(qū)油機理CO2驅(qū)用于原油開采在國內(nèi)外雖然有許多成功的先例，但是利用CO2開采稠油油藏的嘗試還不多，尤其是對于蒸汽吞吐后期的油藏。為了確定蒸汽吞吐后期油藏轉(zhuǎn)注CO2吞吐采油技術(shù)的適應(yīng)條件和經(jīng)濟可行性，有必要弄清CO2吞吐增產(chǎn)機理，以確定該技術(shù)的應(yīng)用前景，為開發(fā)深層稠油油藏探索出一條新途徑。二氧化碳和原油的物理、化學(xué)和流動特性決定采收率。二氧化碳的作用機理包括原油膨脹、原油降黏、降低原油界面張力、提高滲透率和溶解氣驅(qū)。3.2.1原油膨脹溶解度是二氧化碳驅(qū)最主要的性質(zhì)之一。氣體狀態(tài)的二氧化碳可以高度溶解在碳氫化合物中，使原油體積明顯膨脹，膨脹系數(shù)反映了原油注氣后的膨脹能力。一般理論上來說，對于一個油藏，注二氧化碳生產(chǎn)要使其泡點壓力上升小，原油膨脹大，黏度降低幅度大。研究發(fā)現(xiàn)123.8立方米的二氧化碳溶解在1立方米的原油中可以使其體積膨脹10-40%，但對稠油來說，大約膨脹5-10%。降低原油黏度隨著二氧化碳在稠油里溶解度不斷增加，原油黏度顯著下降，原油的黏度甚至?xí)陆档匠跏拣ざ戎档?/10-1/100，并且原油黏度初始值越高，降黏效果越好。原油黏度和流度的降低使的原油流動性提高，從而提高采油率。Jha表示：在一定溫度壓力下，50~100立方米的二氧化碳溶解在1立方米的原油里，可以增加10~20%原油體積，減少90%以上的黏度。表3-1原油黏度和溫度壓力關(guān)系[12]壓力/Mpa黏度/mPa?s60°C90C120C150C01734321.190.437.211497294.185.335.921277255.777.533.831118311.270.131.34994.9201.567.728.95854.1185.859.826.1圖3-1不同溫度、壓力下原油黏度3.2.3降低油水表面張力油水界面張力的減小會降低殘余油飽和度，一般測定表明，多數(shù)油藏油水表面張力為10~20mN/m以下，要使殘余油飽和度盡量的低，必須使油水表面張力降低到0.001mN/m或者更低。實驗證明界面張力降低到0.4mN/m以下時，采收率會明顯的提高。盡管非混相驅(qū)時二氧化碳和原油之間的界面張力不接近于零，二氧化碳溶解度仍然可以使其降低。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，注入二氧化碳可以使油和水之間的表面張力降低30%左右。壓力被證明是至關(guān)重要的因素。實驗證明壓力從O.IMPa增加到5.5MPa,界面張力降低25?16mN/m。3.2.4改善油水流度比因大量注入的co2在原油中的溶解，使原油黏度降低，流度增加，而水中溶解二氧化碳后會呈現(xiàn)碳酸化,黏度增加（見圖3-2）,流度降低,從而使原油和水的流度趨于接近，使水的驅(qū)油能力提高，同時也進一步擴大了水驅(qū)的波及面積，大大提高了掃油效率。圖3-2水的黏度和二氧化碳溶解度關(guān)系提高油層滲透率二氧化碳和水可以產(chǎn)生碳酸，可以與石灰石和白云石發(fā)生反應(yīng)提高滲透率，從而提升原油采收率。實驗室實驗顯示，經(jīng)過二氧化碳酸水驅(qū)替后，白云石滲透率能提高了近三倍。溶解氣驅(qū)二氧化碳停止注入后，油藏壓力會下降，溶解在原油里的二氧化碳會釋放出來，此過程類似于溶解氣驅(qū)機制，釋放的氣體可以使采收率提升2?18.6%。另外，一些二氧化碳驅(qū)替原油后占據(jù)了一定孔隙空間，成為了束縛氣，也可使原油增產(chǎn)。327萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴CO2吞吐浸泡期間，CO2能夠萃取和汽化原油中的輕質(zhì)組分，形成CO富氣相，從而減小注入氣與原油之間的界面張力，減小原油的流動阻力，使油更易于流動，提高波及效率。3.3二氧化碳驅(qū)油影響因素由于生產(chǎn)過程中條件復(fù)雜，二氧化碳驅(qū)油效果與理想情況相差甚大，為了使注入的二氧化碳的作用發(fā)揮到最大，研究生產(chǎn)過程中對影響二氧化碳采油效果的因素進行實驗分析。3.3.1溫度影響油藏溫度小于120°C時，能順利的向地層注入CO2，實現(xiàn)混相驅(qū)油。并且，在其他條件相同的情況下，地層溫度較低時，更容易實現(xiàn)CO2混相驅(qū)油。如果油藏溫度較高，要實現(xiàn)CO2混相驅(qū)油就較困難，這是由于所需要的最小混相壓力隨油藏溫度升高而增加。見圖3-3：圖3-3最小混相壓力隨溫度變化圖圖3-3是用長12m膠結(jié)硫松的砂巖巖心進行的實驗結(jié)果［13］，試驗采用二氧化碳混相驅(qū)方法，驅(qū)替相對密度為0.8708的原油。如果溫度從44.4C到121.1C，最小混相壓力從12.96MPa到20.96MPa。3.3.2壓力影響如果油藏壓力高于CO2與原油最小混相壓力，向油藏注入CO2才有可能實現(xiàn)混相驅(qū)，如果油藏壓力低于最小混相壓力，向油藏注入CO2很難實現(xiàn)混相驅(qū)油。C02在溫度高于臨界溫度31.2°C和壓力高于臨界壓力7.38MPa狀態(tài)下，處于超臨界狀態(tài)時，其性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近于液體，黏度近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，因而具有較大的溶解能力。更容易達到混相驅(qū)。圖3-6注入壓力與采出程度的關(guān)系圖示，在二氧化碳去油過程中，無論是混相驅(qū)還是非混相驅(qū)注入壓力越大，采出程度越高，驅(qū)油機理作用越充分。注入方式影響注入方式主要是連續(xù)注汽、水氣交替注入。早期的實驗室檢測二氧化碳非混相驅(qū)于1948-1952年進行，幾百個實驗進行對輕、中質(zhì)油的研究。1982年，在薩斯喀徹溫省對重力14-17oAPI和在28C黏度為1430mPa?s原油進行二氧化碳非混相驅(qū)檢測實驗，對連續(xù)注二氧化碳和水氣交替注射兩種方法的對比，實驗結(jié)果表明水氣交替效果更好[14]；同時結(jié)果顯示，注水驅(qū)替后含油飽和度對采收率有很大影響。所以二氧化碳注入應(yīng)從含油飽和度還較高時開始。S.lnoue等人采用直徑5.08cm，長1.83m，孔隙度為17.2%，滲透率0.15“m的貝雷砂巖巖心做的CO2混相驅(qū)巖心驅(qū)替實驗[13],共五種注入方式:（1）連續(xù)注入二氧化碳；0.4PVCO2段塞+注水；0.6PVCO2段塞+注水；(4)1:1水氣交替注入+注水；(5)1:4水氣交替注入+注水。實驗條件都是在52.5°C的油藏溫度、原油比重0.769和12.41MPa的注入壓力下進行。表3-2巖心驅(qū)替實驗結(jié)果試驗編號12345驅(qū)替方式連續(xù)注入CO20.4PVCO+,2注水0.6PVCO+,2注水0.4PVCO。2WAG1:10.6PVCO。2WAG(1:4)原油采剤攵率(％)注水031313230注CO2803443.52327.5總采收率806574.55557.5(在二次采油中，用恒定流量的Ruska高壓泵和高壓流體容器以.061m/d的速度連續(xù)把CO2注入巖心；三次采油驅(qū)替試驗中，首先向巖心注水，直到產(chǎn)量降到0,然后用水氣交替法注入CO2和水。分析：對比1號和2號實驗，1號實驗屬于二次采油，采收率為80%，2號實驗為三次采油，可以看出.04PV的CO2+水驅(qū)替，采收率為65%，具有較強的驅(qū)油去有能力。2號實驗和3號實驗，4號和5號實驗，同屬于三次采油實驗，0.6PV的CO2+水采收率為74.5%、57.5%,而0.4PV的CO2+水采收率為65%、55%；說明二氧化碳的量對驅(qū)替效果具有一定的影響。可以推測：水氣交替驅(qū)替時，采收率隨著二氧化碳的量增加而增加，但可能會存在一個最佳點。水氣交替注入過程中，由于氣相和液相交替驅(qū)替不同的含油孔道，有效地提高了驅(qū)油效率，另外水氣交替注入時，會產(chǎn)生相滲透率滯后效應(yīng)，形成一定的滯留氣飽和度，降低了氣相滲透率，水相主要驅(qū)掃油藏的中、下部，而氣體由于重力作用向上超覆，主要驅(qū)掃油藏上部，從而提高了原油的采收率。3.4CO2驅(qū)替稠油可行性研究二氧化碳驅(qū)油機理主要是使原油膨脹降黏，降低表面張力，對于開采稠油的可行性研究主要研究二氧化碳對稠油的降黏、降表面張力的程度。鄭411西區(qū)油藏屬超稠油油藏,50°C下地面脫氣原油黏度在2xl04mPa?s以上，最高達8x104mPa?s。以下實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用該油藏實驗數(shù)據(jù)。CO2對稠油的降黏作用原油黏度大和流動能力差是制約超稠油油藏開發(fā)效果的主要因素,CO2溶解于超稠油后能大大降低超稠油的黏度，是CO2輔助蒸汽吞吐提高超稠油采收率的重要機理。由利用落球黏度計測定的超稠油溶解CO2后的黏度結(jié)果（表3-3）。表3-3不同溫度和溶解度條件下溶解CO2后超稠油的黏度[6]CO2溶解度（sm3/m3）黏度（mPa?s）60C80C100C120C15527961671382467525481352488731110136582146574207205789861285113303005516175754015543561054750101523875376076017563297048012046258041295381990312802916100231622713110198532110根據(jù)數(shù)據(jù)作圖3-7。超稠油的黏度隨著溶解的增加而下降，且在較低溶解度下黏度降低得極為顯著。溶解度大于50sm3/m3以后降黏率超過96%，黏度是原來的1/34。李振泉的研究結(jié)果顯示原油黏度越大，CO2對超稠油的降黏效果越好，1m3普通稠油溶解70m3CO2后黏度降低，但原油黏度仍高于原來的1/8,而對于稀油降黏率小于50%。圖3-7不同溫度和溶解度條件下溶解CO2后超稠油的黏度CO2與稠油界面張力關(guān)系由溶解CO2后的超稠油界面張力曲線可見（圖3-8），隨著注入壓力的升高，溶解CO2超稠油的界面張力逐漸降低，在地層中有利于超臨界CO2（臨界溫度304K,臨界壓力7.38MPa）驅(qū)動原油并不斷溶于原油，增大接觸面積,從而快速形成了膨脹原油帶，這樣又阻滯了CO2的指進。隨著注入壓力的升高，CO2在油水相中的濃度均逐漸增大，油水相界面張力降低但降低的速度逐漸變緩，當(dāng)注入壓力大于25MPa時界面張力基本不變，可見CO2在超稠油中無法達到混相。圖3-8注入CO2后稠油界面張力3.4.3溶解CO2后稠油的體積系數(shù)超稠油溶解CO2后體積膨脹，這樣大大增加了地層能量和流動壓差，可大幅度提高產(chǎn)油量，還有利于膨脹后的剩余油脫離地層水及巖石表面的束縛變成可動油，從而降低殘余油飽和度，提高原油采收率。圖3-9不同溫度和溶解度條件下超稠油溶解CO2后的體積系數(shù)3.5實例江蘇FM油田是一個復(fù)雜小塊油田，原油采收率低。但是該油田具有小規(guī)模CO2資源，因此因地制宜開展CO2生產(chǎn)試驗。實驗?zāi)康木瓼48井是油藏高部位的一口生產(chǎn)井，油藏中部平均深度為 3050.7m，含油面積為0.48km2，地質(zhì)儲量為55xl04t，滲透率為7.5x10-3Mn2，孑L隙度11.8%，原始含有飽和度70%，目前剩余油飽和度40%，原始地層壓力30.5MPa,目前地層壓力19.49MPa，地層溫度102.5°C，地層水礦化度19818mg/l，地下原油密度0.8324g/cm3，地下原油黏度1.6mPa?s[13]。CO2注入工藝：液態(tài)大量連續(xù)注入吞吐實驗：1996年2月12日開始二氧化碳現(xiàn)場吞吐實驗，在4天里公主入二氧化碳345.6m3，平均注入速度為86.4m3/d。16日開始關(guān)井20天，3月4日開井放噴，初期自噴氣5200m3，有12m3(10t)。7日下泵作業(yè)，下泵深度比起吞吐前上提了418m，19日開始抽油作業(yè)。表3-4是吞吐前后各量變化情況。表3-4 F48井注CO2吞吐前后產(chǎn)量變化情況時間生產(chǎn)天數(shù)（d）日產(chǎn)液量（t）日產(chǎn)油量（t）含水率（％）備注1995.1224.40.550.4320.61吞吐前14關(guān)井1996.314.610.77.628.7注CO2浸泡1996.429.111.69.319.721996.530.510.28.4917.51996.73010.58.617.71996.830.98.67.117.21996.930.97.66.218.31996.129.87.46.0218.81996.1130.96.85.6181996.1217.712.510.0418.3由上表可以看出，在注二氧化碳吞吐后，油井的產(chǎn)液量、產(chǎn)油量都大幅度上升，含水率下降，如果泵掛沒有上提的話，可能效果會更加明顯。3.6小結(jié)（1）二氧化碳的驅(qū)油原理主要是：原油降黏和膨脹，降低表面張力，改善油水流度比，提高油層滲透率，溶解氣驅(qū)，萃取輕烴。（2） 二氧化碳驅(qū)油的影響因素主要從溫度，壓力和CO2注入方式三個方面研究，并都以混相驅(qū)研究?；煜鄩毫﹄S溫度升高而升高，有一定的溫度界點；壓力越高，采出程度越大；水氣交替注入方式比連續(xù)注氣效果好。（3） 二氧化碳驅(qū)替稠油可行性研究，主要從CO2對稠油的降黏效果，界面張力影響，co2溶解在稠油中稠油體積的改變?nèi)齻€方面研究，證明co2驅(qū)替稠油具有可行性。第4章蒸汽吞吐技術(shù)蒸汽吞吐就是先向油井中注入一定量的蒸汽，關(guān)井一段時間，待蒸汽的熱能向油層擴散開后，再開井生產(chǎn)的一種開采稠油的方法。其過程主要分為三個階段：注氣、燜井及回采。4.1蒸汽吞吐的機理加熱降黏稠油的突出特征是對溫度非常敏感，當(dāng)向油層注入250?350°C高溫高壓蒸汽和熱水后，近井地帶一定距離內(nèi)的油層和原油被加熱，這樣形成的加熱帶中的原油黏度將由幾千到幾萬毫帕秒降低到幾毫帕秒，流動系數(shù)（Kh/“）成幾十倍地增加，原油流動能力增加，流向井底的阻力大大減小，油井產(chǎn)量必然增加許多倍。加熱后油層彈性能量的釋放對于油層壓力較高的油層，油層的彈性能量在加熱油層后充分釋放出來，成為驅(qū)替原油的能量。而且，受熱后的原油體積膨脹（一般在200C時體積膨脹10%左右），原來油層中如果存在少量的游離氣，也將溶解于熱原油中。4.1.3蒸汽吞吐過程中的油層解堵作用稠油油藏在鉆井完井、井下作業(yè)及采油過程中，入井液及瀝青膠質(zhì)很容易堵塞油層，造成嚴(yán)重的油層損害。蒸汽吞吐后的解堵機理在于：注入蒸汽加熱油層及原油大幅度降黏后，在開井回采時改變了液流方向，油、蒸汽及凝結(jié)水在放大生產(chǎn)壓差條件下高速流入井筒，將近井眼地帶的堵塞物排出，大大改善了油井滲流條件。4.1.4蒸汽膨脹的驅(qū)動作用注入油層的蒸汽回采時具有一定的驅(qū)動作用。分布在蒸汽加熱帶的蒸汽，在回采過程中，井底壓力降低，蒸汽將大幅度膨脹，部分由于高壓凝結(jié)的熱水閃蒸為蒸汽。這些都對原油有一定驅(qū)動作用。4.1.5溶劑抽提作用油層中的原油在高溫蒸汽下產(chǎn)生某種程度的裂解，使原油輕餾分增多，起到一定的溶劑抽提作用。4.1.6改善油相滲透率的作用在非均質(zhì)油層中，注入濕蒸汽加熱油層后，在高溫下，油層對油與水的相對滲透率發(fā)生變化，砂粒表面的瀝青膠質(zhì)性油膜破壞，潤濕性改變，油層由原來親油或強親油性，變?yōu)橛H水或強親水性。在相同水飽和度情況下，油相滲透率增加，水相滲透率降低，束縛水飽和度增加。而且熱水吸入低滲透油層，替換出的油進入滲流孔道，增加了流向井筒的可動油量。4.1.7其他作用開井生產(chǎn)后，帶走大量熱量，但油層、蓋頂層及夾層中蓄留一定的余熱，對下一周期的吞吐起到預(yù)熱作用；加熱帶附近的冷油緩慢補充進入降壓的加熱帶過程中，余熱將降低冷油的黏度，使原油向井底的流動可以延續(xù)很長時間，尤其是對于普通稠油（黏度小于10000mPa?s），在原始油層條件下本來就具有一定的流動性，當(dāng)加熱溫度大于原始油層溫度時，在一定壓力梯度下，流向井底的速度加快對于厚油層，熱原油流向井底時，除了油層壓力驅(qū)動外，還受到重力驅(qū)動作用。高溫蒸汽改變巖石的潤濕性，油水相對滲透率變化，增加了流向井底的可動油。某些有邊水的稠油油藏，在蒸汽吞吐采油過程中，隨著油層壓力下降，邊水向開發(fā)區(qū)推進，這雖然補充了驅(qū)動能量，但是一旦邊水突破，含水率將大幅度增加，因此總的來說這種作用是弊大于利的，尤其是極不利于以后的蒸汽驅(qū)開采，因而應(yīng)控制邊水推進。放大壓差作用，這是蒸汽吞吐開采機理發(fā)揮效力的必要條件。從總體上講，蒸汽吞吐開采屬于依靠天然能量開采，只不過在人工注入一定數(shù)量蒸汽并加熱油層后，產(chǎn)生了一系列強化采油機理，其主要機理是原油加熱降黏、解堵的作用，當(dāng)然預(yù)熱，放大壓差等也起到很大作用。吞吐中后期存在的問題隨著稠油油藏蒸汽吞吐進入到中后期，開采越來越困難，且出現(xiàn)一系列問題。蒸汽吞吐采油過程中的主要技術(shù)矛盾是由于濕飽和蒸汽的特性和油藏非均質(zhì)性，注入油層的蒸汽向頂部超覆推進及沿高滲透層指進，垂向掃油系數(shù)很難超過50%。因而，如何保證井底蒸汽干度高，并有效調(diào)控吸汽剖面，是蒸汽吞吐開采的核心技術(shù)，尤其對于深層、多層狀稠油油藏更重要。蒸汽吞吐開采是單井作業(yè)，而且是依靠天然能量開采，一般單井吞吐周期最多不超過8次，極少數(shù)油井可達10次，不可能無限期持續(xù)開采。隨吞吐周期數(shù)增加，周期產(chǎn)量、日產(chǎn)量及油汽比均逐次遞減，年遞減率大于20%。某些油藏由于邊底水的嚴(yán)重入侵，含水上升，開采難度加大。地層壓力降至原始油藏壓力的20?35%，油藏的有效動能量很小。汽竄嚴(yán)重，蒸汽的有效利用率低，采油成本高。油井出砂日趨嚴(yán)重，造成砂卡、砂埋，使油井不能正常生產(chǎn)。井下技術(shù)狀況變壞。受周期吞吐、油井出砂等影響，套管損壞、井下落物造成油井停產(chǎn)，影響到油井利用率和工藝措施的實施。蒸汽吞吐技術(shù)發(fā)展趨勢近幾年來，蒸汽吞吐技術(shù)的發(fā)展主要是應(yīng)用各種助劑改善吞吐效果。注入蒸汽中加入天然氣。注入天然氣的增產(chǎn)機理是：擴大蒸汽加熱帶體積，增加油層能量，回采時發(fā)揮氣驅(qū)助排作用。注蒸汽時注入溶劑。對于黏度較高的稠油，在注入蒸汽前注入輕質(zhì)油等溶劑，能夠增加周期產(chǎn)量及油汽比。注入蒸汽中加入高溫泡沫劑(表面活性劑)。注入泡沫劑可以調(diào)整吸汽剖面，增加周期產(chǎn)量及油汽比。有研究表明，加入0.5%?1.0%的表面活性劑能夠擴大吸汽剖面1/3?1/2。（4） 注蒸汽前注入聚合物。在注蒸汽前注入高濃度的聚合物溶液。聚合物在很長一段時間作用于高滲透帶，而不影響低滲透性層帶，進而提高波及系數(shù)。（5） N2、CO2及煙道氣輔助蒸汽吞吐，驅(qū)油效果明顯。具有良好的應(yīng)用前景。4.5小結(jié)（1）蒸汽吞吐作用機理包括：原油加熱降黏、加熱油層彈性能量釋放、蒸汽膨脹驅(qū)動，溶劑抽提作用、改善油相滲透率、油層解堵作用。（2）蒸汽吞吐進入后期，出現(xiàn)一系列問題，開采困難，亟待解決。（3）近年來，出現(xiàn)各種改善蒸汽吞吐效果措施，主要通過添加助劑或注入氣體改善吞吐效果。第5章CO2輔助蒸汽吞吐25.1氣體輔助蒸汽吞吐為解決上述問題，國內(nèi)外很多專家研究了氣體輔助蒸汽吞吐的可行性，其中以對N2和CO2的研究最多，另外也有一些泡沫、煙道氣z2和CO2按4:1的體積混合注入）輔助蒸汽吞吐實驗。研究表明：（1）氣體應(yīng)用于改善蒸汽吞吐具有著很好的效果。尤其是在蒸汽吞吐的中后期，氣體輔助蒸汽吞吐可以較大幅度的提高采收率。（2） N2在稠油中溶解度很小，但是其導(dǎo)熱系數(shù)很低，注入N2可提高蒸汽的熱利用率，從而擴大了蒸汽吞吐的加熱半徑，可以作用于更多的原油，提高原油的流動性。（3） CO2在原油中有較高的溶解度，溶解后可大幅降低原油的黏度，溶解在原油中的CO2在地層壓力降低時從原油中析出，因而CO2輔助蒸汽吞吐提高采收率還有溶解氣驅(qū)的機理。在眾多氣體中，CO2的混相壓力最低，應(yīng)用效果最好。（4） 泡沫降低了氣相的滲透率，有效地抑制了氣體的超覆和竄流，從而改變了蒸汽的波及體積。此外，針對底水錐進的油藏，氣體泡沫可以將水錐壓回到原始的油水界面，從而降低含水率。5.2CO2輔助蒸汽吞吐可行性研究5.2.1理論可行性注二氧化碳工藝流程：二氧化碳注入流程設(shè)計（見圖5-1）。一般情況，在氣源不足條件下，采用液態(tài)二氧化碳氣化工藝。二氧化碳由液態(tài)罐車運送到現(xiàn)場，經(jīng)低壓泵送到柱塞泵吸入口，經(jīng)柱塞泵加壓后送到加熱爐，二氧化碳氣化后在壓力作用下進入地層。圖5-1是CO2輔助蒸汽吞吐簡易流程圖：圖5-1二氧化碳注入流程圖黑色曲線表示蒸汽吞吐加熱區(qū)，藍色線表示注CO2輔助蒸汽吞吐的加熱區(qū)。圖5-1，二氧化碳注入是在蒸汽吞吐的基礎(chǔ)上，從套管和油管之間注入。前面研究二氧化碳驅(qū)替稠油的可行性和驅(qū)油原理，當(dāng)二氧化碳注入進油層時，二氧化碳溶解在原油中以及在油層中的一系列作用達到增產(chǎn)效果。其次二氧化碳能進入到更深油層，增大蒸汽波及體積?？梢赃_到增產(chǎn)效果。所以該技術(shù)具有理論可行性。應(yīng)用可行性三種不同吞吐方式對比試驗：該實驗是采用遼河杜84塊興隆臺油層原油，實驗條件與蒸汽吞吐條件相同。使用1號模型、興隆臺原油在120°C、18MPa條件下進行9個周期的蒸汽吞吐實驗，注入蒸汽溫度260C、干度75%、壓力18MPa,回壓閥調(diào)到7.35MPa。實驗數(shù)據(jù)見表5-1。表5-1蒸汽吞吐驅(qū)油實驗數(shù)據(jù)[15]周期數(shù)周期注氣量/pv累計注氣量/pv周期采油量/ml累計米油量/ml周期采出程度/%累計米出程度/%周期回采水率/%10.0320.0328.078.071.491.4914.9420.0570.08917.2325.33.184.6735.0130.070.15926.5851.84.99.5745.9940.0770.23530.6882.565.6615.2352.450.0790.31429.83112.395.520.7362.360.0840.39925.35137.744.6825.4177.870.0880.48613.85151.592.5627.9788.480.0910.5778.45160.041.5629.5396.990.0950.6723.79163.830.730.23100.5由表看出：（1）周期產(chǎn)油量隨周期數(shù)增加先快速上升，然后又快速下降，在第四周期出現(xiàn)高峰值，產(chǎn)油主要集中在第三、四、五、六周期，這四個周期的產(chǎn)油量占總產(chǎn)油量的68.63%。第一周期采出程度為1.5%，第二周期上升到3.2%，第三周期上升到4.9%，第四周期達到產(chǎn)油高峰，采出程度為5.7%，第七周期下降到2.6%，第七周期以后產(chǎn)油量降到很小。（2）注汽量總體上隨吞吐周期數(shù)增加而不斷增加，從第一周期的0.032PV不斷上升到第十周期的0.095PV，但前四周期快速增加，第四周期以后增速變緩。（3）周期回采水率隨周期數(shù)增加而上升，第一周期為20.35%，第二周期增大到52.72%，增加幅度最大。分別使用2、3號模型和興隆臺原油在120C,18MPa條件下進行9個周期的蒸汽+co2吞吐和蒸汽+co2+助劑吞吐實驗，實驗條件與蒸汽吞吐相同。蒸汽+CO2吞吐實驗中先進行一個周期的蒸汽吞吐，從第二周期開始先注入CO2，再注入蒸汽C02注入量為前一周期蒸汽注入量的1/5。實驗數(shù)據(jù)

見5-2。蒸汽+co2+助劑吞吐實驗中也先進行一個周期的蒸汽吞吐，從第二周期開始，先注0.3%的混合型助排劑2mL，再注第一周期蒸汽注入量1/5的CO2,最后注蒸汽。實驗數(shù)據(jù)見5-3。表5-2蒸汽+CO2驅(qū)油實驗數(shù)據(jù)［⑸周期數(shù)周期注氣量/pv累計注氣量/pv周期采油量/ml累計采油量/ml周期采出程度/%累計采出程度/%周期回米水率/%10.0320.0328.348.341.481.481420.0510.08116.7425.082.974.4542.3930.0830.16532.2357.315.7210.1751.6240.0920.25646.66103.97818.175850.0940.35143.5147.477.5725.7469.9560.0990.4528.34175.815.4531.1988.470.1030.55215.55191.362.7633.9599.180.1060.6587.78199.141.3835.33107.590.1090.7683.21202.350.5735.9113.9表5-3蒸汽+CO2+助劑驅(qū)油實驗數(shù)據(jù)［⑸周期數(shù)周期注氣量/pv累計注氣量/pv周期采油量/ml累計采油量/ml周期采出程度/%累計采出程度/%周期回米水率/%10.0320.0328.18.11.441.4420.3520.0490.08515.9424.042.834.2752.7230.0870.17233.4257.455.9310.266.9340.0960.26846.26103.718.2118.4171.550.1010.36943.9147.617.7926.282.260.1050.47433.42181.035.9332.1395.570.1060.58120.29201.313.635.73107.580.110.69110.88212.191.9337.66116.790.1130.8045.8217.991.0338.69125.2對比表5-1、5-2、5-3，總體上看，三種生產(chǎn)方式的采油量，注氣量回采水率大致規(guī)律相同，但具體參數(shù)變化具有不同特征。從三中吞吐方式與周期關(guān)系（圖5-2）可以看出：第二周期蒸汽+CO2吞吐和蒸汽+CO2+助劑的蒸汽注氣量比蒸汽吞吐的少，第三周期后都比蒸汽吞吐注氣量大。蒸汽的注入量與取決于蒸汽的注入能力和巖心的可注入體積，在注蒸汽

前注入高溫co2,可以預(yù)熱孔隙中的原油，CO2溶解在原油當(dāng)中可以降低原油的黏度，這都可以降低蒸汽注入時的阻力，提高蒸汽的注入能力。CO2和調(diào)剖劑的注入增加了采油量，增加了巖心的可注入體積。因此，第三周期后，蒸汽加CO2和蒸汽加CO2和助劑比蒸汽吞吐注氣量大。圖5-2三種吞吐方式與周期關(guān)系圖第二周期是注CO2和助劑的時期，雖然CO2和助劑的加入提高了蒸汽的注入能力，但是CO2和助劑的加入會占據(jù)一部分孔隙體積，所以第二周期蒸汽加CO2和蒸汽、CO2加助劑的注氣量略小于蒸汽吞吐注氣量。123456789周期5044123456789周期504450505050332211程出采計累圖5-3三種吞吐方式與累計采出程度與周期關(guān)系從三種吞吐方式與周期才出程度關(guān)系（圖5-5）來看，蒸汽、CO2和蒸汽、CO2、助劑驅(qū)油效果比蒸汽吞吐效果好，蒸汽CO2、助劑驅(qū)油效果比蒸

汽、CO2效果略好。第三、四、五周期，從采油程度和采油量上看，蒸汽+CO2+助劑都略高于蒸汽+CO2，而這兩者都比蒸汽吞吐大幅度提高。主要是因為注蒸汽時注CO2后，CO2與原油混合，降低了原油的黏度，調(diào)剖劑的注入更一定程度上擴大了蒸汽的熱范圍。CO2在地層遇冷不會變成液體，而保持氣態(tài)，這樣壓縮的CO2在生產(chǎn)時會促進原油的生產(chǎn)。這些因素使得采油量和采出程度大幅度提高。O?蒸汽■"-蒸汽+二氧化碳蒸汽+二氧化碳+助劑123456789周期O540oOO?蒸汽■"-蒸汽+二氧化碳蒸汽+二氧化碳+助劑123456789周期O540oO321也里油采圖5-4三種吞吐方式與采油量關(guān)系圖5-5三種吞吐方式與采出程度關(guān)系從第五周期后，蒸汽+co2和蒸汽+co2+助劑的周期采油量和采出程度下降，并且下降速度比蒸汽吞吐下降速度高。到第八周期后，蒸汽+CO2的采油量和采出程度低于蒸汽吞吐，但是從累計采出程度與周期關(guān)系（圖5-3）看，蒸汽+C02和蒸汽+C02+助劑效果要好于蒸汽吞吐。綜上所述，二氧化碳輔助蒸汽吞吐具有應(yīng)用上的可行性。5.3CO2輔助蒸汽吞吐機理研究不同介質(zhì)作用機理二氧化碳輔助蒸汽吞吐是各種介質(zhì)共同作用的結(jié)果，它包括蒸汽、CO2、調(diào)剖劑等。蒸汽吞吐采油的機理主要是加熱油層，降低原油黏度，其次是解堵作用、降低界面張力、流體及巖石的熱膨脹作用等。注入CO2改善吞吐效果的機理主要是擴大蒸汽的波及半徑，其次是使原油膨脹、降低原油黏度和界面張力、形成氣驅(qū)等。所使用的調(diào)剖劑主要是耐高溫表面活性劑，他們有良好的界面活性，調(diào)剖劑的注入，既可以提高蒸汽波及體積，又可以提高洗油效率，提高采油量、提高回采水率、提高油氣比，改善吞吐效果，其主要作用機理如下：（1） 降低界面張力。調(diào)剖劑的注入，可以再油和油巖界面呈薄膜狀鋪展從而使油水、油巖界面能降低，使更多的原油可以流動，有利于原油的軀替，可以提高驅(qū)油效率。（2） 封堵地層中的大孔道。注入的調(diào)剖劑與后續(xù)注入的蒸汽可以形成泡沫相，降低蒸汽流度，封堵氣竄通道，使蒸汽、液改變流向，調(diào)整吸氣剖面。（3） 降低黏度。調(diào)剖劑改變油、水、巖的界面性質(zhì)，使表面厚膜變?yōu)楸∧?，形成水包油型乳狀液，降低原油黏度和流動阻力。各種介質(zhì)共同作用蒸汽吞吐工藝中，加入調(diào)剖劑，由于調(diào)剖劑在油層中發(fā)泡，會封堵高滲透層和多次吞吐產(chǎn)生的氣竄通道，可以降低后期注入二氧化碳和蒸汽在油層中的指進量，提高油層垂向上的動用程度；由于二氧化碳比蒸汽黏度小，同時會致使蒸汽向油層更深處侵入，擴大平面波及體積。注入CO2后，CO2與油層中的原油充分接觸，CO2溶于原油中，使得原油體積膨脹，同時可以萃取原油中的輕烴，降低原油黏度，使驅(qū)油效率提高。隨著CO2的注入，大量的水蒸汽進入地層深部，井筒附近的存水相對減小，而表面活性助劑的注入，降低了界面張力，提高了洗油效率。在回采時，近井地帶大量未動用的油被采出，而處于油層相對較深部位的水的產(chǎn)出會相對滯后。由于CO2在注入時處于被壓縮狀態(tài)，回采時的膨脹在促進原油回采的同時，也會加速水的回采；到生產(chǎn)結(jié)束時，CO2氣體仍要擠占大量的孔隙空間，這樣大量水被采出，降低了油層存水，提高了回采水率。5.4技術(shù)難點及問題（1） 二氧化碳氣源問題，在二氧化碳輔助蒸汽吞吐技術(shù)可行的情況下，氣源制約著該技術(shù)能否大規(guī)模的應(yīng)用。（2） 伴隨著氣體的注入，就會存在氣竄和指進現(xiàn)象的發(fā)生。該問題對生產(chǎn)效果影響甚大。（3） 二氧化碳氣體長期的注入，會腐蝕管道等設(shè)施。（4） 二氧化碳和蒸汽吞吐的技術(shù)原理中，可以氣化或萃取輕質(zhì)組分，對后期的開發(fā)嚴(yán)重不利。（5） 二氧化碳輔助蒸汽吞吐不一定適合所有稠油油藏，針對任意油藏，油藏類型、地層條件、油層厚度以及溫度壓力不同，該技術(shù)應(yīng)用效果也不同。5.5意見建議（1） 在可以大規(guī)模應(yīng)用二氧化碳驅(qū)油和輔助驅(qū)油的井場，建立形成二氧化碳集輸?shù)认嚓P(guān)配套技術(shù)設(shè)施?？梢越⒍趸疾都厥赵O(shè)施，將工業(yè)廢氣等回收處理后注入地下，可以解決能源不足和改善環(huán)境問題。（2） 利用適當(dāng)?shù)闹鷦└纳朴筒貤l件，調(diào)整注氣剖面，減緩氣竄和指進現(xiàn)象的發(fā)生。（3） 做好管線等設(shè)施防腐工作。（4）二氧化碳輔助蒸汽吞吐應(yīng)用要有針對性，應(yīng)用前應(yīng)做好充分室內(nèi)或?qū)嶒灒ＷC應(yīng)用效果達到最佳。5.6小結(jié)（10）設(shè)計簡單的二氧化碳輔助蒸汽吞吐示意圖，從理論和實驗中證明二氧化碳輔助蒸汽吞吐的可行性。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)該技術(shù)作用機理：包括助劑、蒸汽和CO2三種介質(zhì)的共同作用,達到增產(chǎn)效果。(3)簡要分析技術(shù)難點以及簡單建議。結(jié)論（1） 稠油油藏類型多，開采困難。形成了以蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)為主的熱力采油技術(shù)，一些新型技術(shù)在試驗研究中。（2） 蒸汽吞吐開發(fā)稠油油藏，效果明顯，廣泛應(yīng)用于稠油油藏；但是開發(fā)到中后期時，出現(xiàn)一系列問題。如氣竄，含水率升高，井下技術(shù)條件變差，熱半徑有限、蒸汽利用效率低等。（3） 二氧化碳采油是一項有前途的技術(shù)，在國外已大規(guī)模應(yīng)用；在我國，由于氣源不足等問題，co2在眾多油田中實驗，尚未大規(guī)模應(yīng)用。（4） 二氧化碳驅(qū)油原理明確（混相驅(qū)主要是抽提原油輕質(zhì)組分，非混相驅(qū)以原油降黏和膨脹為主），影響因素明晰，研究和礦場試驗表明二氧化碳采油適用于多數(shù)油藏。（5） 通過對前人實驗結(jié)果分析，主要從二氧化碳對原油的降黏，界面張力，溶解后原油體積系數(shù)三個方面研究，表明二氧化碳驅(qū)替稠油具有可行性。（6） 二氧化碳輔助蒸汽吞吐工藝是一種新型的采油技術(shù)，是一種針對稠油油藏蒸汽吞吐后期提出的有效措施，對杜84塊油層礦場試驗分析，從采油量，采出程度來看，二氧化碳與蒸汽共同作用效果比蒸汽吞吐明顯要好。CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)技術(shù)作為新型工藝，理論上是可行的，實驗是成功的，該技術(shù)的成功應(yīng)用將為稠油油藏的開發(fā)開辟新的途徑。但后期應(yīng)用中會存在一系列問題，應(yīng)加強實驗研究和資料整理，進一步做好對二氧化碳輔助蒸汽吞吐的長期動態(tài)監(jiān)測。參考文獻李振泉，李相遠，袁明琦等.商13?22單元CO2驅(qū)室內(nèi)實驗研究J].油氣采收率技術(shù),2000,7(3):9-11.張紅梅，安九泉，吳國華等.深層稠油油藏CO2吞吐采油工藝試驗[J].石油鉆采工藝，2002，24(4):53-56.梁玲，程林松，李春蘭.利用CO2改善韋5稠油油藏開采效果[J].新疆石油地質(zhì)，2003，24(2):155-157.羅瑞蘭，程林松，李春蘭等.稠油油藏注CO2吞吐適應(yīng)性研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005(1):114-118.⑸張守軍，郭東紅.超稠油自生二氧化碳泡沫吞吐技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2009(5):103-106.陶磊，李兆敏，張凱等.二氧化碳輔助蒸汽吞吐開采超稠油機理———以王莊油田鄭411西區(qū)為例[J].油氣地質(zhì)與采收率,2009(1).WhortonLP，BrownscombeER，DyesAB.Methodforproducingoilbymeansofcarbondioxide[P].U.S.Patent2623596，1952.BaeJ，IraniC.ALaboratorylnvestigationofThickenedC02Process[P].SPE20467，1990.DavisBW.PolysilalkylenesilanePolymerUsefulinEORUsingCarbonDioxideflooding[P].U.S.Patent5080169，1992.ChanghongGao，XiangliangLi，F(xiàn)angjianZhao.HeavyoilproductionbyCarbondioxideinjection.GeosciencesResearchInstituteofSinopecShengliOilFieldCompany，Dongying，Shandong，China.劉若，超稠油油藏蒸汽吞吐后期注二氧化碳輔助開采技術(shù)研究[D],2004.沈徳煌，張義堂，張霞等.稠油油藏蒸汽吞吐后注CO2吞吐開采研究[J].石油學(xué)報，2005，26(1):84.劉一江，劉積松，黃忠橋等.聚合物和二氧化碳驅(qū)油技術(shù).中國石化出版社.2001.1，116-117.[14]DavisBW,OrganosiliconPolymerHavingNonrandomcrosslinkagesUsefulEORUsingCarbonDioxideFlooding[P].U.S.Patent4989674,1991.[15]付美龍，張鼎業(yè).杜84塊超稠油油藏蒸汽+C02+助劑吞吐物理模擬實驗[J].油田化學(xué),2006,23⑵：147-148.致謝通過近一個學(xué)期的努力，我的畢業(yè)設(shè)計論文《稠油油藏注CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)研究》終于完成了。這也意味著我大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)里，我的學(xué)習(xí)和能力都到較大提高，這與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心，支持和鼓勵是分不開的。在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師XXX老師給與了我大量的幫助，從選題到開題報告，從提綱、寫作思路到一遍遍檢查時指出具體錯誤，總是細心，耐心的給予講解，在此我表示衷心的感謝。同時，還要感謝四年來陪伴我一起走過的老師同學(xué)。由于初次寫作這樣的論文和自身專業(yè)水平有限，整篇論文肯定還有很多不足，懇請老師批評指正。附錄1：開題報告XX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：稠油油藏注CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)研究學(xué)院（系） 年級專業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期：2014年3月28日一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義稠油：指地層條件下，黏度大于50毫帕?秒，或在油層溫度下脫氣原油黏度為100?10000毫帕?秒的高黏度重質(zhì)原油［1］。目前稠油開采應(yīng)用的技術(shù)有雙水平井SAGD、水平井蒸汽吞吐、直井蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、火燒油和水平裂縫輔助蒸汽驅(qū)，以蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)技術(shù)應(yīng)用最為普遍⑵。隨著稠油油藏蒸汽吞吐進入到中后期，開采越來越困難，且出現(xiàn)一系列問題⑶。油井狀況變差，油氣比達到經(jīng)濟極限，該課題是為解決稠油油藏吞吐后期諸多問題提出的［4］。國內(nèi)研究動態(tài)：中國的大慶油田、勝利油田、遼河油田和江蘇油田等進行了CO2驅(qū)油試驗,取得了一定的效果［5、6~7］。例如，羅瑞蘭、程林松等以遼河油田的高升、冷家堡油藏為例，運用數(shù)值模擬和油藏工程方法對稠油油藏注co2吞吐進行了適應(yīng)性研究，并得出結(jié)論：原油黏度是影響CO2吞吐效果最敏感的參數(shù)，隨原油黏度增大，換油率增大，可以選擇原油黏度較高的油藏進行CO2吞吐；對于有一定自然產(chǎn)能的油藏來說，含油飽和度并非越高越好，而是有一定的適應(yīng)范圍；對于普通稠油，隨原油黏度改變，合適的含油飽和度、孔隙度范圍隨之改變。他們作出了普通稠油的黏度—含油飽和度圖版、黏度—孔隙度圖版，同時結(jié)合油田實際作出了兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟適應(yīng)性圖版，所得的結(jié)果對遼河稠油油藏選擇合適的CO2吞吐井有一定的指導(dǎo)意義⑻。張守軍、郭東紅為了改善超稠油蒸汽吞吐后期效果，探討了應(yīng)用自生二氧化碳泡沫輔助超稠油蒸汽吞吐技術(shù)的可行性。室內(nèi)考察了磺酸鹽類高溫泡沫劑（GFPJ）體系的發(fā)泡性能、再發(fā)泡性能、耐高溫性能以及高溫下的封堵性能［9］。結(jié)果表明，GFPJ體系具有很好的發(fā)泡性能以及再發(fā)泡性能，GFPJ為泡沫劑的地下自生二氧化碳泡沫技術(shù)開展了130井次的蒸汽吞吐現(xiàn)場試驗，取得了顯著的應(yīng)用效果。陶磊、李兆敏等以王莊油田鄭411西區(qū)為例，研究了二氧化碳輔助蒸汽吞吐開采超稠油機理［10］，在測定超稠油黏溫特性的基礎(chǔ)上，利用PVT高壓物性實驗裝置測定了二氧化碳在王莊油田鄭411西區(qū)超稠油中的溶解能力、二氧化碳對超稠油的溶脹和降黏作用，以及二氧化碳與超稠油的界面張力。在室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，對前人的部分研究成果進行了修正，確定了適用于鄭411西區(qū)超稠油的黏度、溶解度和體積系數(shù)的計算公式，達到了較高的精度。國外研究動態(tài)：自從Whorton等人于1952年取得第一個二氧化碳采油專利以來，二氧化碳采油一直是采油領(lǐng)域的重點［ii］。CO2采油技術(shù)應(yīng)用最多的是美國、加拿大、前蘇聯(lián)、英國等。近年來二氧化碳采油在美國僅次于熱采技術(shù)［12~14］，可提高采收率15%?25%。2004年美國共實施了71個CO2驅(qū)油項目［⑸，其產(chǎn)油量達到32731.8m3/d。國外成熟的二氧化碳采油技術(shù)，加速了稠油油藏后期二氧化碳輔助開采研究。俄羅斯研制成功一種將飽和的尿素溶液注入被蒸汽加熱的地層，使尿素在高溫下，分解成氨和co2,對地層進行注蒸汽、堿和co2驅(qū)的綜合處理方法，已在俄羅斯的部分稠油油藏試驗結(jié)果表明，該方法是高效的，有廣泛的適用性和良好的發(fā)展前景。稠油油藏吞吐后期二氧化碳輔助蒸汽吞吐采油技術(shù)是在前期稠油油藏二氧化碳吞吐技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，拓展到稠油油藏領(lǐng)域。該項技術(shù)研究以室內(nèi)實驗為基礎(chǔ)，通過實驗得出二氧化碳在稠油中的作用機理和不同注入方式的效果對比，通過開展現(xiàn)場試驗，進行效果對比。預(yù)計通過該工藝實施可以將達到提高單井原油產(chǎn)量、增加油氣比、延長生產(chǎn)周期，提高采收率的目的。該項技術(shù)為稠油油藏后期的開采提供一條新的捷徑。國內(nèi)外大量研究和應(yīng)用證明，向油藏中注二氧化碳可以大幅度提高采收率，而且油藏是一個天然的密封很好的儲氣庫，可以實現(xiàn)二氧化碳的永久封存。因此，利用二氧化碳提高采收率不僅可以實現(xiàn)二氧化碳的減排效益，而且具有良好的環(huán)境效益，是二氧化碳利用與永久封存的最佳途徑［16］。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題1、 總結(jié)課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，成果，并做出簡評，闡述本課題的研究意義。2、 分析CO2驅(qū)油的機理，并梳理其發(fā)展現(xiàn)狀。3、 分析CO2驅(qū)替稠油的可行性和影響因素。4、 解析稠油油藏蒸汽吞吐的機理，以及目前存在的（問題）技術(shù)難題。5、 分析CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)的機理和可行性，列舉目前應(yīng)用情況和應(yīng)用效果，以及存在問題。6、 進行總結(jié)提出自己的建議。三、研究步驟、方法及措施第一步：完成課題國內(nèi)外動態(tài)研究。第二步：所探究課題國內(nèi)外成果、發(fā)展趨勢。第三步；完成二氧化碳驅(qū)油機理研究。第四步：完成蒸汽吞吐和二氧化碳采油優(yōu)劣勢研究。第五步：完成二氧化碳輔助蒸汽吞吐機理研究。第六步：實例研究，二氧化碳輔助蒸汽吞吐存在的問題，并提出自己的建議。第七步：撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。四、研究工作進度第1—4周查閱文獻，了解課題，完成文獻綜述、外文翻譯、開題報告，并參加開題答辯。第5—8周完成蒸汽吞吐，二氧化碳驅(qū)油機理研究。第9—10周完成二氧化碳驅(qū)替稠油可行性的研究，影響因素研究。第11—12周完成二氧化碳輔助蒸汽吞吐技術(shù)機理研究。第13—15周找出目前二氧化碳輔助蒸汽吞吐采油技術(shù)存在的問題，通過查閱文獻，提出自己的建議。第16—17周撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。五、主要參考文獻陳月明.注蒸汽采油技術(shù)[M].中國石油大學(xué)出版社,2006.陳鐵龍.三次采油概論[M].石油工業(yè)出版社.曾玉強，劉蜀知，王琴等.稠油蒸汽吞吐開采研究概述J].西南石油大學(xué),四川.劉若.超稠油油藏蒸汽吞吐后期二氧化碳輔助開采技術(shù)研究[D].⑸李振泉，李相遠，袁明琦等.商13-22單元CO2驅(qū)室內(nèi)實驗研究[J].油氣采收率技術(shù),2000,7(3):9-11.⑹張紅梅，安九泉，吳國華等.深層稠油油藏CO2吞吐采油工藝試驗[J].石油鉆采工藝,2002,24(4):53-56.梁玲，程林松，李春蘭.利用CO2改善韋5稠油油藏開采效果[J].新疆石油地質(zhì)，2003，24(2):155-157.羅瑞蘭，程林松，李春蘭等.稠油油藏注CO2吞吐適應(yīng)性研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005(1):114-118.張守軍，郭東紅.超稠油自生二氧化碳泡沫吞吐技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2009(5):103-106.陶磊，李兆敏，張凱等.二