提高采收率技术与方法.pptx

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1、 通常油田在经过了一次和二次采油后，仍有占地质储量约三分之二的原油留在地层中。近年来的勘探工作表明新增的石油储量十分有限，发现大型油田的可能性正在逐年降低。在此情况下，为了最大程度地开发利用现有的资源，人们发展了多种三次采油技术以提高石油的采收率。传统上将一次和二次采油之后的原油开采方法称为”三次采油”，但是由于有些技术（如 COCO2 2驱）既可用于二次也可用于三次采油方法，而有的技术则对于二次采油比对三采更为有效，因此后来一般将这些技术统称为“强化采油技术”（Enhanced Oil RecoveryEnhanced Oil Recovery，简称 EOREOR），或称提高采收率技术。提高

2、或改善采收率（EOREOR或IORIOR）研究是油气田开发永恒的主题之一。自20世纪以来，人们一直致力于提高采收率的探索和研究工作，发展到目前常用的提高采收率方法可以分为三大类，即热力采油、化学驱和注气混相非混相驱。第1页/共63页常用的EOREOR方法可以分为三大类：热力采油 化学驱 注气混相非混相驱，此外，还有一些其他的方法如微生物采油等。即我们常说的：“三气”N N2 2（烟道气）驱、COCO2 2 驱、烃类气体多次接触混相驱（蒸发气驱、凝析气驱）和一次接触混相驱；“三水”胶束聚合物、碱表面活性剂聚合物驱、聚合物驱 或凝胶处理；“三热力”火烧油层、蒸汽或热水驱、地面坑道采矿。第2页/共6

3、3页 常用的提高采收率方法常用的提高采收率方法:热力采油方法热力采油方法:化学驱方法化学驱方法:火烧油层法 注醇类混相溶剂 注热水和蒸汽 胶束聚合物驱 注热水 三元复合驱 蒸汽驱 胶束聚合物表面活性剂 电加热油层法 碱水驱 聚合物驱 泡沫驱 注气（或溶剂）方法注气（或溶剂）方法 :注氮气 其他方法其他方法:注CO2 微生物采油 注烟道气 磁场强化采油 注烃类气体（和液体）超声波辅助采油 高压干气驱（蒸发气驱）核能采油 富化气驱（凝析气驱）混相溶剂第3页/共63页 从原理上来看，这些方法的主要驱油机理有三点 （1 1）通过两相传质以达到混相；（2 2）降低界面张力；（3 3）改变原油或驱替剂的粘

4、度。对于某种方法来说，可能存在多种机理同时发生作用，如对于注气混相驱技术，在达到混相的同时界面张力也降低到零。非混相驱 注气驱 混相驱 一次接触混相 多次接触混相 蒸发气驱混相 凝析气驱混相第4页/共63页一、注气驱发展现状一、注气驱发展现状二、注气提高采收率机理二、注气提高采收率机理三、三、注气过程中有关物理化学现象及影响因素注气过程中有关物理化学现象及影响因素 四、注气驱物理模拟技术四、注气驱物理模拟技术五、注气驱数值模拟技术五、注气驱数值模拟技术六、注气提高采收率技术六、注气提高采收率技术注气提高采收率技术与方法注气提高采收率技术与方法第5页/共63页一、注气驱发展现状一、注气驱发展现状

5、 注气驱始于二十世纪注气驱始于二十世纪5050年代。年代。蒸发混相驱：蒸发混相驱：始于始于19501950年，美国年，美国TexasTexas（德克萨斯州）（德克萨斯州）Block31Block31油田，油田，被世界公认为世界第一个高压蒸发混相驱，至今仍在进行。被世界公认为世界第一个高压蒸发混相驱，至今仍在进行。凝析气驱：凝析气驱：水平状油藏，始于水平状油藏，始于19531953年。年。垂直重力稳定驱油藏，始于垂直重力稳定驱油藏，始于19651965年年 。一次接触混相驱一次接触混相驱：始于：始于19501950年。年。COCO2 2驱：驱：始于始于19501950年年 。初次工业性试验始于初

6、次工业性试验始于19601960年，但失败了。年，但失败了。一系列先导试验始于一系列先导试验始于19701970年。年。第6页/共63页 目前在国外，注气已成为除热采之外发展较快的提高采收率的方法。目前在国外，注气已成为除热采之外发展较快的提高采收率的方法。将将19921992年年与与19901990年年的的数数据据作作比比较较，近近几几年年采采用用热热采采的的数数量量基基本本稳稳定定，采采用用化化学学驱驱的的数数量量下下降降了了 44.044.0，而而注注气气数数量量则则增增加加 3636（其其中中烃烃和和非烃混相驱增加非烃混相驱增加5l%5l%）。）。迄迄今今为为止止，有有3 3的的世世界

7、界原原油油产产量量由由注注气气提提高高采采收收率率（EOREOR）获获得得，而而加加拿拿大大的的EOREOR增增产产则则为为原原油油总总产产量量的的2020，美美国国的的EOREOR增增产产为为1010。19941994年美国、加拿大提高采收率项目见表年美国、加拿大提高采收率项目见表l l。19861986年年后后，由由于于国国际际油油价价下下滑滑，在在美美国国实实施施的的提提高高采采收收率率项项目目明明显显减减少少，19861986年年为为512512项项，而而COCO2 2 驱驱为为3838项项，而而19941994年年则则仅仅为为226226项项。19921992年年前前烃烃类类非非混混

8、相相驱驱一一直直稳稳定定在在242242项项，19941994年年为为1515项项。19861986年年COCO2 2为为3838项项，而而19941994年年却却增增加加到到5454项项，仅仅有有COCO2 2项项目目在在该该年年度度增增加加了了4242。19941994年年初与初与19861986年相比，年相比，COCO2 2项目增加的产量提高了项目增加的产量提高了6 6倍。倍。第7页/共63页表1美国、加拿大1984年提高采收率项目和原油产量 第8页/共63页 以以COCO2 2溶剂为主导，而在加拿大则主要使用烃类溶剂，其主要溶剂为主导，而在加拿大则主要使用烃类溶剂，其主要原因是：在加拿

9、大，烃类气体来源广泛、方便且便宜，制备烃类原因是：在加拿大，烃类气体来源广泛、方便且便宜，制备烃类溶剂所需的气体和液态烃可从油田附近的气田或管道中得到；同溶剂所需的气体和液态烃可从油田附近的气田或管道中得到；同时，由其它途径（如发电厂）得到的时，由其它途径（如发电厂）得到的COCO2 2十分昂贵，由于十分昂贵，由于COCO2 2气田气田远离油田，需花费大量的资金去解决开采、处理和注入设备等方远离油田，需花费大量的资金去解决开采、处理和注入设备等方面的问题。面的问题。第9页/共63页我国注气提高采收率技术发展简状我国注气提高采收率技术发展简状 在我国东部主要产油区，天然气气源供不应求，发现的在我

10、国东部主要产油区，天然气气源供不应求，发现的CO2气源气源较少，目前还没有充裕的气源用来注气，再加上该地区油田原油含蜡较少，目前还没有充裕的气源用来注气，再加上该地区油田原油含蜡多，粘度和密度都比较高，注气后由于不利的流度比、气窜和重力差多，粘度和密度都比较高，注气后由于不利的流度比、气窜和重力差异比较严重，波及系数不高，难以产生混相，所以，在该地区注气混异比较严重，波及系数不高，难以产生混相，所以，在该地区注气混相驱和非混相驱一直未能很好地开展起来。相驱和非混相驱一直未能很好地开展起来。尽管如此，注非烃气体混相和非混相驱的研究和现场先导试验一尽管如此，注非烃气体混相和非混相驱的研究和现场先导

11、试验一直没有停止过。直没有停止过。CO2驱在我国驱在我国60年代初就受到重视。年代初就受到重视。1963年年首先在首先在大庆油田大庆油田将此作为提高采收率的方法进行研究，将此作为提高采收率的方法进行研究，1965年该油田专门开辟了小井距提高采收率试验区，对此进行了先导年该油田专门开辟了小井距提高采收率试验区，对此进行了先导性试验，提高采收率性试验，提高采收率10左右。左右。第10页/共63页 19691969年年3 3月月19701970年年6 6月大庆油田月大庆油田又在小井距试验区葡又在小井距试验区葡IlIl2 2 层注层注入入COCO2 2进行轻质油段塞提高采收率矿场试验，结果比水驱提高采

12、收率进行轻质油段塞提高采收率矿场试验，结果比水驱提高采收率8 8。但是，现场效果不如室内实验结果理想，大概有二个方面的原因：一是但是，现场效果不如室内实验结果理想，大概有二个方面的原因：一是注入量比较小（仅为孔隙体积的注入量比较小（仅为孔隙体积的2.62.6），没有达到设计要求用量；二），没有达到设计要求用量；二是注入剂粘度低，导致平面上波及系数低，影响了采收率的提高。是注入剂粘度低，导致平面上波及系数低，影响了采收率的提高。到到7070年代，由于受年代，由于受COCO2 2气源的限制，注气的研究基本都停止了，只气源的限制，注气的研究基本都停止了，只有胜利油田在室内还进行了一些最低混相压力的测

13、定和混相机理研究。有胜利油田在室内还进行了一些最低混相压力的测定和混相机理研究。后来，在苏北黄桥、吉林万金塔、大港等地区相继发现了一些天然后来，在苏北黄桥、吉林万金塔、大港等地区相继发现了一些天然COCO2 2气源，为此，自气源，为此，自19851985年年开始，气体混相驱和非混相驱工作又重新开展开始，气体混相驱和非混相驱工作又重新开展起来。起来。第11页/共63页 中原、大庆、华北等油田开展了试验，其中：中原、大庆、华北等油田开展了试验，其中：大庆油田大庆油田与法国合作，与法国合作，利用大庆炼油厂加氢车间的尾气，在萨南油田进行了利用大庆炼油厂加氢车间的尾气，在萨南油田进行了COCO2 2非混

14、相驱矿场试非混相驱矿场试验，并还在北一区断东和北二区东部开展了两个矿场试验，实行水气交验，并还在北一区断东和北二区东部开展了两个矿场试验，实行水气交替注入；替注入；华北油田华北油田与法国合作，在雁翎油田开展注与法国合作，在雁翎油田开展注N N2 2非混相驱矿场试验；非混相驱矿场试验；中原油田中原油田也与加拿大合作，进行了注烃或也与加拿大合作，进行了注烃或COCO2 2 混相驱可行性研究。混相驱可行性研究。19941994年以后，年以后，吉林油田吉林油田利用万金塔利用万金塔COCO2 2气田的液态气田的液态COCO2 2 开展了开展了COCO2 2 吞吐和吞吐和COCO2 2泡泡沫压裂等工艺措施

15、，到沫压裂等工艺措施，到19981998年为止，并对年为止，并对144144口井实施了口井实施了COCO2 2吞吐实验，吞吐实验，平均平均1 1吨吨COCO2 2 产产3.3t3.3t原油，共对原油，共对119119口井开展了口井开展了COCO2 2泡沫压裂，平均泡沫压裂，平均1 1吨吨COCO2 2增油增油8.6t8.6t。19961996年年江苏富民油田江苏富民油田对对4848口井开展了口井开展了COCO2 2吞吐试验，累计增油吞吐试验，累计增油1500t1500t，目前试验的，目前试验的7 7口井由于见效显著，又开展了驱替试验。口井由于见效显著，又开展了驱替试验。第12页/共63页 我国

16、西部油田的情况与东部大不相同。我国西部油田的情况与东部大不相同。例如，塔里木油田和吐哈油例如，塔里木油田和吐哈油田的原油密度小，粘度低，大多数属挥发油，或弱挥发油，或凝析油，田的原油密度小，粘度低，大多数属挥发油，或弱挥发油，或凝析油，即使是黑油，其油质也比较轻，并且埋藏深、储层物性差，这种情况为即使是黑油，其油质也比较轻，并且埋藏深、储层物性差，这种情况为注气湿相驱提供了十分有利的地质条件。西部的天然气资源非常丰富，注气湿相驱提供了十分有利的地质条件。西部的天然气资源非常丰富，那里人口稀少，地域广阔，煤资源丰富，工业基础薄弱，天然气需求量那里人口稀少，地域广阔，煤资源丰富，工业基础薄弱，天然

17、气需求量少，为注气提供了必要的气源保证。因此，注气混相驱在我国的西部地少，为注气提供了必要的气源保证。因此，注气混相驱在我国的西部地区将有很好的发展前景。区将有很好的发展前景。目前目前吐哈葡北油田吐哈葡北油田注气混相驱设计已正式实施两年多，这是我国第注气混相驱设计已正式实施两年多，这是我国第一个油田规模的二次采油水气交替注烃混相驱实践，不仅对吐哈油田，一个油田规模的二次采油水气交替注烃混相驱实践，不仅对吐哈油田，乃至对西部油田，甚至对全国的油田开发都有重要的指导意义。从目前乃至对西部油田，甚至对全国的油田开发都有重要的指导意义。从目前的情况来看，该油田已获得了很好的注气效果，能保持油层压力在混

18、相的情况来看，该油田已获得了很好的注气效果，能保持油层压力在混相压力以上。压力以上。第13页/共63页 另外，另外，大港大张坨大港大张坨凝析气田和凝析气田和塔西南柯克亚塔西南柯克亚凝析气田注气的成凝析气田注气的成功，实现了我国用注气开发凝析气田零的突破；功，实现了我国用注气开发凝析气田零的突破；塔里木油田牙哈凝塔里木油田牙哈凝析气田析气田高压干气回注的成功，不仅为富含凝析油的凝析气田保持压高压干气回注的成功，不仅为富含凝析油的凝析气田保持压力开发提供了宝贵的经验，也打破了注气的神秘感，为注气提高原力开发提供了宝贵的经验，也打破了注气的神秘感，为注气提高原油采收率开辟了新的途径。油采收率开辟了新

19、的途径。第14页/共63页二、注气提高采收率机理二、注气提高采收率机理1.1.注气的相态注气的相态 （1 1）用三角相图表示三组分相态）用三角相图表示三组分相态 通通常常油油藏藏流流体体是是复复杂杂的的多多组组分分混混合合物物，表表示示其其相相态态的的一一种种近近似似方方法法是是三三角角（或称三元）相图（图（或称三元）相图（图1 11 1）。）。（2 2）用拟三角相图表示多组分的相态）用拟三角相图表示多组分的相态 为为了了表表示示多多组组分分油油藏藏流流体体，可可把把流流体体组组分分划划分分成成三三种种拟拟组组分分，并并在在三三角角相相图图上上近近似似地地表表示示出出来来，称称“拟拟三三元元相

20、相图图”。一一种种常常用用的的划划分分方方法法将将其其分分为为：挥挥发发拟拟组组分分（N N2 2十十CHCH4 4）；中中间间拟拟组组分分（C C2 2C C6 6）；相相对对不不挥挥发发组组分分（C C7 7+）。）。图图1 1 三组分三元相图三组分三元相图 第15页/共63页2.2.混相原理混相原理 根据不同注入气体与原油系统的特性，混相驱分为：一次接触混相驱、根据不同注入气体与原油系统的特性，混相驱分为：一次接触混相驱、多次接触混相驱。多次接触混相驱替又可细分为凝析气驱（富气驱）和蒸发多次接触混相驱。多次接触混相驱替又可细分为凝析气驱（富气驱）和蒸发气驱（贫气驱）两种方式。气驱（贫气驱

21、）两种方式。图图2 2 溶剂段塞的一次接触混相溶剂段塞的一次接触混相 （1）一次接触混相驱）一次接触混相驱 达达到到混混相相驱驱替替最最简简单单和和最最直直接接的的方方法法是是注注入入按按任任何何比比例例都都能能与与原原油油完完全全混混合合的的溶溶剂剂，以以便便使使所所有有的的混混合合物物为为单单相相。中中等等分分子子量量烃烃，如如丙丙烷烷、丁丁烷烷或或液液化化天天然然气气是是常常用用来来进进行行一一次次接接触触混混相相驱驱的的注注入入溶剂。溶剂。图图2为为一一次次接接触触混混相相的的相相态态要要求求。液液化化天天然然气气溶溶剂剂用用拟拟组组分分 C2-C6代代表表。所所有有的的液液化化天天然

22、然气气和和原原油油的的混混合合物物，在在这这一一图图上上全全都都位位于于单单相相区区。为为在在溶溶剂剂与与原原油油之之间间达达到到一一次次接接触触混混相相，驱驱替替压压力力必必须须位位于于p一一X图图临临界界凝凝析析压压力力之之上上，因因为为溶溶剂剂一一原原油油混合物在这一压力之上为单相。混合物在这一压力之上为单相。第16页/共63页 液液化化天天然然气气是是与与油油藏藏流流体体发发生生初初接接触触混混相相的的溶溶剂剂，如如果果连连续续注注入入它它，费费用用显显然然太太高高。现现场场中中采采用用的的替替代代办办法法是是，交交替替注注入入一一定定体体积积的的成成本本较较低低的的液液化化天天然然气

23、气溶溶剂剂和和溶溶剂剂段段塞塞。采采用用混混相相驱驱方方案案后后，溶溶剂剂混混相相驱驱替替油油藏藏原原油油，驱驱动动气气混混相相驱驱替替溶溶剂剂，最最后后推推动动小小的的溶溶剂剂段段塞塞通通过过油藏。油藏。对对于于一一次次接接触触混混相相驱驱来来说说，中中间间分分子子量量的的烃烃注注入入溶溶剂剂将将从从沥沥青青基基原原油油中中沉沉淀淀出出一一些些沥沥青青质质，并并且且这这种种趋趋势势会会随随着着烃烃溶溶剂剂分分子子量量的的增增加加而而减减弱弱。严严重重的的沥沥青青质质沉沉淀淀可可降降低低渗渗透透率率，并并影影响响井井的的注注人人能能力力和和产产能，甚至在生产井中引起堵塞。能，甚至在生产井中引起

24、堵塞。第17页/共63页 （2 2）多次接触混相）多次接触混相 注注入入气气体体后后，油油藏藏原原油油与与注注入入气气之之间间就就地地出出现现组组分分传传质质作作用用，形形成成一一个个驱驱替替相相过过渡渡带带，其其流流体体组组成成由由原原油油组组成成变变化化过过渡渡为为注注入入流流体体的的组组成成。这这种种原原油油与与注注入入流流体体在在流流动动过过程程中中重重复复接接触触并并靠靠组组分分就就地地传传质质作作用用达达到到混相的过程，称作混相的过程，称作多次接触混相多次接触混相或或动态混相动态混相。在在多多级级接接触触混混相相驱驱中中，需需用用到到两两个个概概念念，即即向向前前接接触触和和向向后

25、后接接触触。向向前前接接触触是是指指平平衡衡的的气气相相与与新新鲜鲜的的原原油油相相接接触触，通通过过蒸蒸发发或或抽抽提提作作用用进进行行相相间间传传质质；而而向向后后接接触触是是指指平平衡衡液液相相与与新新鲜鲜注注入入气气之之间间不不断断进进行行的的相相间间传传质质。这这两两种种驱驱替替在在不不同同地地点点发发生生。向向前前接接触触发发生生在在前前缘缘，而而向向后后接接触发生在后缘。触发生在后缘。根根据据传传质质方方式式的的不不同同，多多次次接接触触混混相相分分为为凝凝析析气气驱驱（富富气气驱驱）和和蒸蒸发气驱发气驱（贫气驱贫气驱）。）。第18页/共63页（a）凝析气驱混相）凝析气驱混相 富

26、富烃烃气气富富含含C2-C6的的中中间间组组分分，它它不不能能与与油油藏藏原原油油发发生生初初接接触触混混相相，但但在在适适当当的的压压力力下下可可与与油油藏藏原原油油达达到到凝凝析析气气驱驱动动态态混混相相，即即注注入入的的富富气气与与油油藏藏原原油油多多次次接接触触，并并发发生生多多次次凝凝析析作作用用，富富气气中中的的中中间间组组分分不不断断凝凝析析到到油油藏藏原原油中，使原油逐渐加富，直至与注入气混相。油中，使原油逐渐加富，直至与注入气混相。图图3 3 凝析气驱混相凝析气驱混相 油油藏藏原原油油与与富富气气起起初初并并不不混混相相，但但当当富富气气初初接接触触油油藏藏原原油油后后，由由

27、于于富富气气中中的的中中间间组组分分溶溶于于原原油油中中，原原油油加加富富，油油藏藏流流体体组组成成变变为为M M1 1，其其相相应应的的平平衡衡气气液液分分别别为为G G1 1、L L1 1；随随后后，再再注注入入富富气气推推动动可可移移动动的的平平衡衡气气体体G G1 1向向前前进进入入油油藏藏，留留下下平平衡衡液液体体L L1 1供供注注入入气气接接触触，并并发发生生混混合合，在在这这一一位位置置上上形形成成一一新新的的混混合合物物M M2 2 ，其其平平衡衡气气液液为为G G2 2 、L L2 2；继继续续注注入入富富气气，重重复复上上述述过过程程，井井眼眼附附近近液液相相组组成成以以

28、相相同同方方式式逐逐渐渐沿沿泡泡点点曲曲线线改改变变，直直至至临临界界点点，气气液液达达到到平平衡衡，油油气气不不存存在在相相界界，完完全全达达到到混相。混相。第19页/共63页 图图3 3说说明明了了富富气气凝凝析析气气驱驱混混相相的的机机理理，图图中中示示出出油油藏藏原原油油及及注注入富气入富气(B)的组成。的组成。显显然然，注注富富气气混混相相驱驱是是多多次次接接触触混混相相过过程程，通通过过注注入入富富气气中中的的中中间间组组分分不不断断凝凝析析到到原原油油中中，原原油油逐逐渐渐变变富富，在在注注入入气气的的后后端端与与原原油油性性质质达达到到相相同同，从从而而实实现现混混相相。通通常

29、常必必须须注注入入相相当当多多的的富富气气才才能能使使混混相相前前缘缘的的混混相相得得以以保保持持，一一般般采采用用的的富富气气段段塞塞为为10102020的孔隙体积。的孔隙体积。第20页/共63页 (b)蒸发气驱混相 达到动态混相驱替的另一机理是，依靠就地蒸发（汽化）作用，让中间分子量烃从油藏原油蒸发并进入注入气。这种达到混相的方法称作蒸发气驱混相。用天然气、二氧化碳、烟道气或氮气作为注入气是可以达到混相的。当油藏原油含有较多中间烃时，通过注入气与原油多次接触，能蒸发或抽提油藏原油中的烃一使注入气富化，实现蒸发气驱动态混相。天然气、烟道气和氮气主要用以抽提C C2 2C C5 5。COCO2

30、 2也能达到动态混相，主要用于抽提更大分子量的烃，即C C2 2C C3030。图4 4说明了富气蒸发气驱混相的机理。第21页/共63页图4 4 蒸发气驱混相 油油藏藏原原油油A A含含有有较较多多的的中中间间分分子子量量烃烃，并并且且它它的的组组成成位位于于通通过过临临界界点点的的极极限限系系线线的的延延长长段段上上。注注入入初初期期，注注入入气气体体和和油油藏藏原原油油是是不不混混相相的的，注注入入气气体体由由井井眼眼向向外外非非源源相相地地驱驱替替原原油油，并并在在气气前前缘缘的的后后面面留留下下一一些些未未驱驱替替走走的的原原油油。此此时时，注注入入气气体体和和初初次次接接触触后后未未

31、驱驱替替走走的的原原油油的的总总组组成成为为M M1 1，油油藏藏中中平平衡衡的的液液、气气相相组组成成为为L L1 1、G Gl l。继继后后，注注入入气气体体推推动动平平衡衡气气体体G G1 1更更深深入入地地进进入入油藏，平衡气接触到新鲜的油藏原油，液体油藏，平衡气接触到新鲜的油藏原油，液体L L1 1则残留在后面。则残留在后面。通通过过第第二二次次接接触触，油油藏藏达达到到一一个个新新的的总总组组成成M M2 2，其其相相应应的的平平衡衡气气、液液体体组组成成分分别别为为G G2 2 、L L2 2 。再再进进一一步步地地注注人人气气体体，使使气气体体G G2 2向向前前流流动动并并接

32、接触触新新鲜鲜的的油油藏藏原原油油。重重复复以以上上过过程程，使使驱驱替替前前缘缘的的气气体体组组成成沿沿露露点点曲曲线线逐逐渐渐改改变变，直直到到它它达达到到临临界界点点的的组组成成临临界界点点流流体体直直接接与油藏原油混相。与油藏原油混相。第22页/共63页 在在注注气气过过程程中中，随随着着油油藏藏原原油油的的中中间间分分子子量量烃烃浓浓度度的的减减少少，为为达达到到混混相相，要要求求更更高高的的注注入入压压力力。增增加加压压力力可可以以增增加加蒸蒸发发作作用用，使使中中间间分分子子量量烃烃蒸蒸发发进进入入蒸蒸气气相相，从从而而减减少少两两相相区区并并改改变变连连接接线线的的斜斜率率。对

33、对许许多多原原油油而而言言，注注入入甲甲烷烷-天天然然气气、N2、烟烟道道气气需需要要较较高高的的混混相相压压力力，但但在在油油藏藏注注入入工工程程中中却却往往往往达不到此要求。达不到此要求。3.3.混相压力的测定与计算混相压力的测定与计算 在在注注气气混混相相驱驱中中，注注入入气气与与油油藏藏原原油油的的最最小小混混相相压压力力（MMP）是是一一个个关关键键的的筛筛选选指指标标。由由于于在在混混相相条条件件下下可可以以取取得得很很高高的的采采收收率率，因因此此最最小小混混相相压力值是油田工作者在选择三采方案时必须考虑的因素。压力值是油田工作者在选择三采方案时必须考虑的因素。研研究究表表明明，

34、当当驱驱替替压压力力低低于于最最小小混混相相压压力力时时，随随着着压压力力的的降降低低，原原油油采采收收率率下下降降很很快快，因因此此最最小小混混相相压压力力就就成成为为注注气气项项目目进进行行筛筛选选的的主主要要标标准准之之一一。如如果果最最小小混混相相压压力力过过高高，超超过过油油藏藏压压力力时时将将使使混混相相难难以以实实现现。目目前前确确定定MMPMMP的方法主要有实验测定法、细管模拟方法和计算方法。的方法主要有实验测定法、细管模拟方法和计算方法。第23页/共63页（1）最小混相压力（最小混相压力（MMP）的实验测定方法）的实验测定方法（a）细管驱替（）细管驱替（Slim Tube D

35、isplacement）这这是是当当前前应应用用最最广广泛泛的的MMP确确定定方方法法，为为了了防防止止驱驱替替溶溶剂剂的的粘粘性性指指进进影影响响，在在细细管管驱驱替替实实验验中中依依靠靠横横向向分分散散作作用用将将指指进进的的增增长长限限制制在在一一小小段段流流管管长长度度内内。由由于于可可以以使使流流管管的的直直径径足足够够小小和和长长度度足足够够大大，从从而而抑抑制制了了指指进进的的形形成成和和发发展展。一一般般常常用用的的细细管管长长度度从从10到到40米米，直直径径在在0.5-1.0厘厘米米之之间间，管管子子内内填填充充细细砂砂或或细细玻玻璃璃珠珠。管管中中充充满满油油藏藏原原油油

36、，在在一一定定的的温温度度和和出出口口压压力力下下注注入入气气体体，在在不不同同压压力力下下进进行行一一系系列列的的实实验验，通通过过采采收收率率对对压压力力的的变变化化曲曲线线来来确确定定MMP。细细管管驱驱替替实实验验能能给给出出具具有有重重复复性性的的精精确确结结果果，一一般般认认为为是是应应该该优优先先采采用用的的确确定定混混相相压压力力的的方方法法。但但是是它它并并不不能能模模拟拟油油藏藏混混相相驱驱的的许许多多方方面面，而而且且其其最最终终采采收收率率水水平平不不应应认认为为是是在在油油藏藏岩岩石石中中可可望望达达到到的的单单位位驱驱替替效效率率。细细管管驱驱替替的的主主要要缺缺点

37、点是是需需要要进进行行多多个个不不同同压压力力下下的的试试验，工作量相当大，确定一个验，工作量相当大，确定一个MMP数据可能需要一两周甚至一个月的时间。数据可能需要一两周甚至一个月的时间。第24页/共63页 （b b）上升气泡仪）上升气泡仪 RBA(Rising Bubble Apparatus)RBA(Rising Bubble Apparatus)这这种种方方法法是是在在一一根根透透明明的的管管子子中中充充满满油油藏藏原原油油样样品品，保保持持一一定定的的压压力力，从从管管子子的的底底部部注注入入驱驱替替气气体体的的气气泡泡，通通过过可可以以垂垂直直运运动动的的摄摄像像机机来来跟跟踪踪记记

38、录录气气泡泡的的变变化化过过程程。当当系系统统压压力力远远低低于于混混相相压压力力时时，气气泡泡上上升升到到管管子子顶顶部部时时仍仍保保持持球球形形，但但由由于于气气体体向向油油中中扩扩散散而而体体积积逐逐渐渐变变小小。当当压压力力接接近近或或等等于于混混相相压压力力时时，气气泡泡的的顶顶部部仍仍保保持持球球形形，但但底底部部出出现现了了一一条条“尾尾巴巴”，油油气气界界面面变变得得模模糊糊，气气泡泡下下部部呈呈扁扁平平状状，说说明明此此时时注注入入气气与与油油达达到到了了多多次次接接触触混混相相 。当当压压力力远远高高于于混混相相压压力力时时，由由于于气气体体会会很很快快地地溶溶解解到到油油

39、中中，气气泡泡在在上上升升过过程程中中消消失失。上上升升气气泡泡法法的的优优点点是是比比较较直直观观，并并且且测测定定速速度度较较快快，所所需需时时间间只只是是细细管管驱驱替替的的十十分分之之一一，可可以以在在一一天天之之内内确确定定出出一一种种原原油油的的最最小小混混相相压压力力，并并且且实实验验结结果果与与细细管管驱驱替替的的结结果果符符合合也也较较好好。但但是是实实验验所所需需的的高高压压透透明明设设备备较较为为昂昂贵贵，对对实实验验者者的的素素质质要要求求也也较较高高。RBARBA方方法法最最主主要要的的缺缺点点是是当当原原油油的的颜颜色色较较深深时时，由由于于透透光光率率较较小小使使

40、得得气气泡泡的的形形状状看看不不清清楚楚，这会大大影响实验结果的判断。这会大大影响实验结果的判断。第25页/共63页 （c c）界面张力法）界面张力法 这这是是一一种种间间接接确确定定最最小小混混相相压压力力的的方方法法，其其原原理理是是基基于于当当注注入入气气与与原原油油达达到到混混相相时时，相相互互之之间间的的界界面面消消失失，界界面面张张力力等等于于零零。根根据据这这一一原原理理，在在油油藏藏温温度度下下测测量量不不同同压压力力时时注注入入气气与与油油藏藏原原油油之之间间的的界界面面张张力力，然然后后用用测测得得的的界界面面张张力力对对系系统统压压力力作作图图，外外推推至至界界面面张张力

41、力为为零零时时的的压压力力即即为为最最小小混混相相压压力力。由由于于界界面面张张力力的的测测定定实实验验也也是是较较为为复复杂杂和和昂昂贵贵的的，故故此此其其应应用用受受到到了了很很大大的的限限制制。另另外外，由由于于该该方方法法不不能能直直接接得得出出最最小小混混相相压压力力，根根据据有限的实验数据外推所得的结果不一定绝对正确。有限的实验数据外推所得的结果不一定绝对正确。(2)(2)最小混相压力（最小混相压力（MMPMMP）的理论计算方法）的理论计算方法 预预测测最最小小混混相相压压力力最最简简便便的的方方法法是是采采用用经经验验关关联联式式来来计计算算。用用经经验验关关联联式式来来计计算算

42、MMPMMP比比较较简简单单、方方便便，但但其其理理论论基基础础不不强强，并并且且这这些些关关联联式式大大多多只只考考虑虑了了油油藏藏流流体体中中轻轻组组分分和和中中间间组组分分对对达达到到混混相相所所起起的的作作用用，而而没没有有将将较重组分的物性特征考虑进去。较重组分的物性特征考虑进去。(3)(3)最小混相压力（最小混相压力（MMPMMP）细管模拟方法）细管模拟方法第26页/共63页三、三、注气过程中有关物理化学现象及影响因素注气过程中有关物理化学现象及影响因素1.1.混相驱替中的流态混相驱替中的流态 流度比是混相驱替设计中最重要流度比是混相驱替设计中最重要的参数之一。混相驱中流度比往往大

43、的参数之一。混相驱中流度比往往大于于1 1，这对驱替是不利的。在二维剖，这对驱替是不利的。在二维剖面均质模型的流动试验中有四种流态面均质模型的流动试验中有四种流态（图（图5 5）,它们取决干粘滞力重力比。它们取决干粘滞力重力比。图5 5 混相驱中的四种流态 使使一一种种流流态态过过渡渡到到另另一一种种流流态态的的粘粘滞滞力力重重力力比比值值取取决决于于驱驱替替流流体体和和油油藏藏的的流流度度比比。流流度度比比越越大大，混混相相驱驱替替从从单单一一的的超超覆覆原原油油的的重重力力舌舌进进（流流态态）过过渡渡到到粘粘性性指指进进控控制制的的流流态态（流流态态IV）所所要要求求的的粘粘滞滞力力重重力

44、比值越大。力比值越大。第27页/共63页2.流体的弥散（分散，流体的弥散（分散，dispersion）混合）混合 流流体体的的混混合合作作用用有有三三种种机机理理：分分子子扩扩散散作作用用、微微观观对对流流弥弥散散作作用用和和宏宏观观对对流流弥弥散散作作用用。其其中中，分分子子扩扩散散是是分分子子随随机机热热运运动动的的结结果果，微微观观对对流流是是由由于于岩岩石石的的微微观观非非均均质质性性导导致致流流动动的的不不均均衡衡而而引引起起的的，宏宏观观对对流流是是由由地地层层的的宏宏观观非非均均质质性性所所引引起起的的。在在严严重重非非均均质质的的地地层层中中，宏宏观对流的作用比前两种大。观对流

45、的作用比前两种大。宏宏观观弥弥散散作作用用的的大大小小与与渗渗透透率率的的非非均均质质程程度度和和渗渗透透率率分分布布函函数数有有关关。高高度度非非均均质质地地层层中中发发生生的的宏宏观观弥弥散散混混合合比比仅仅根根据据分分子子扩扩散散和和微微观观对对流流弥弥散散预预计计的的结结果果要要大大得得多多。在在非非均均质质厚厚油油层层中中，更更多多的的注注入入流流体体进进人人高高渗渗透透层层，造造成成驱驱替替前前缘缘参参差差不不齐齐，使使驱驱动动流流体体与与地地层层原原油油大大面面积的接触，垂向上发生更重要的混合。积的接触，垂向上发生更重要的混合。第28页/共63页3.界面张力界面张力 界界面面张张

46、力力在在混混相相驱驱中中是是非非常常重重要要的的。界界面面张张力力的的下下降降可可使使气气体体进进入入那那些些在在高高界界面面张张力力下下完完全全隔隔离离的的孔孔道道，从从而而增增加加驱驱油油面面积积。由由于于油油和和注注入入气气之之间间毛毛管管力力下下降降，可可提提高高波波及及系系数数并并减减小小残残余余油油饱饱和和度度。为为了了显显著著降降低低残残余余油油饱饱和和度度，通常需降低界面张力，但降到何种程度要视实际地层情况而定。通常需降低界面张力，但降到何种程度要视实际地层情况而定。若孔喉很小，且均匀，应力求达到混相，优化界面张力非常重要；若孔喉很小，且均匀，应力求达到混相，优化界面张力非常重

47、要；若若孔孔隙隙分分布布不不均均匀匀，孔孔隙隙尺尺寸寸变变化化大大，那那么么应应主主要要考考虑虑粘粘度度影影响响，混混相相与否可不必过多考虑；与否可不必过多考虑；对对孔孔隙隙尺尺寸寸较较大大的的体体系系，由由于于气气体体的的溶溶解解可可使使原原油油粘粘度度降降低低，增增大大气气体体的溶解就显得比降低界面张力更为重要；的溶解就显得比降低界面张力更为重要；低低界界面面张张力力是是有有效效开开采采的的必必要要条条件件，单单在在许许多多情情况况下下，零零界界面面张张力力却却是是不必要的，除非孔隙分布非常致密，且岩石又是油湿的；不必要的，除非孔隙分布非常致密，且岩石又是油湿的；实验室测试应考虑粘度、界面

48、张力、孔隙实验室测试应考虑粘度、界面张力、孔隙 尺寸分布之间相互作用的影响；尺寸分布之间相互作用的影响；对于岩石为水湿的高含水油藏，混相驱不一定能极大程度地提高采收率。对于岩石为水湿的高含水油藏，混相驱不一定能极大程度地提高采收率。第29页/共63页4.4.粘性指进粘性指进 注注入入低低界界面面张张力力气气时时，由由于于流流度度比比不不利利，常常造造成成溶溶剂剂前前缘缘不不稳稳定定。它它以以不不规规则则的的指指进进方方式式穿穿人人原原油油，使使溶溶剂剂过过早早突突破破，增增大大了了消消耗耗量量，导导致致原原油油产产量量和和采采收收率率降降低低，并并且且随随着着驱驱替替过过程程的的进进行行，指指

49、进进在在数数量量上上越越来来越越少少，但规模却越来越大。但规模却越来越大。将将注注气气与与注注水水两两种种开开发发方方式式作作比比较较，注注气气开开发发最最大大的的优优点点是是它它可可以以降降低低气气与与原原油油的的界界面面张张力力，甚甚至至可可使使界界面面张张力力达达到到零零。但但是是，最最大大的的缺缺点点是它的气油粘度比比水油粘度比小得多极易造成粘性指进。是它的气油粘度比比水油粘度比小得多极易造成粘性指进。因因此此，对对一一个个具具体体的的油油藏藏，究究竟竟应应采采用用界界面面张张力力主主控控还还是是流流度度主主控控，需需要要通通过过深深入入的的理理论论研研究究来来确确定定。如如果果随随界

50、界面面张张力力下下降降原原油油产产量量有有极极大大变变化化，而而粘粘度度的的变变化化对对其其影影响响很很小小，就就可可认认为为系系统统在在微微观观规规模模上上不不属属流流度度主主控控，此此时时有有必必要要采采用用有有效效的的方方法法去去降降低低界界面面张张力力。相相反反，如如果果属属于于流流度度主主控，就不必花大力气去降低界面张力。控，就不必花大力气去降低界面张力。第30页/共63页5.5.孔隙分布孔隙分布 图图6 6和和图图7 7示示出出随随着着孔孔隙隙大大小小分分布布的的变变化化，界界面面张张力力是是如如何何影影响响采采收收率率的的（采采收收率率的的大大小小同同时时还还与与接接触触波波及及