CN102337874A - 一种用于混相驱降低co2与原油间最小混相压力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油藏CO2混相驱油的降低CO2与原油间最小混相压力的方法。它克服了CO2与地层原油之间的最小混相压力高，不能实现CO2混相驱的不足。其技术方案是：先向油井中注入表面活性剂段塞，表面活性剂溶于地层原油后，将地层原油的粘度降低到CO2混相驱的粘度范围；然后在压力为18.00~23.00MPa下注入CO2段塞，由于先注入的表面活性剂能够溶解在超临界CO2中，当注入CO2后，表面活性剂能很快降低气相与油相间的界面张力，从而降低CO2与原油间的最小混相压力，使其很快达到混相，实现混相驱油。本发明具有降粘，降低最小混相压力的双重特点；表面活性剂用量少，成本低；原油的采收率比在同等压力下纯CO2驱替的采收率高5~14%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油田油藏CO2混相驱油、提高原油采收率技术中的降低CO2与原油间最小混相压力的方法，属于油藏CO2混相驱的新技术。
背景技术
我国低渗透油气藏石油地质储量丰富。在我国陆上发现并探明的低渗透油藏石油地质储量约50×108t，占我国石油地质总储量的一半以上。据估计，渗透率低于50×10-3μm2的非稠油低渗透未动用储量占全国未动用总储量的40%以上。面对经济的飞速发展，我国对油气资源的需求越来越大，而当前国内石油后背储量又比较紧张的局势，开发和利用低渗透油藏对我国经济持续稳定的发展有着十分重要的意义。
由于其它三次采油措施如聚合物驱、热采等不适合低渗透油藏的开发，目前开发低渗透油藏的方法有：水力压裂、早期注水、气驱。由于低渗透油藏主要为砂岩储集体，受成岩作用的影响，孔喉细小，束缚水饱和度较高，非均质性严重，多发育裂缝，具有双重介质的特点。在开发过程中，油层压力下降快，部分天然裂缝容易闭合，从而导致储层孔隙度和渗透率下降，油井的产油指数和产液指数下降。即使使地层压力恢复到原始地层压力，闭合的裂缝也难于重新开启，渗透率不可能恢复到原来的水平，因此注水压力传导缓慢，油井难以收效，开发效果相对较差，在低渗透油藏的开发中受到一定的限制。
提高采收率方法中的气驱技术，由于气体容易渗流，合理的注入量，加上注气过程中油的粘度降低、体积膨胀和低渗透油藏不易早期气窜的特点，成为目前开发低渗透油藏最合适的方法。特别是对注水困难的低渗透油藏、凝析油气藏和陡构造油藏，气驱的确能够取得很好的效果。气驱可分为非混相驱和混相驱，以混相驱效果最好，理论上混相驱的驱油效率能够达到100%。在混相驱技术中又以CO2混相驱的采油效果最突出，最具吸引力，它可以使最终采收率达到90%以上。
要实现CO2混相驱，最关键的因素就是施工压力或地层压力大于或等于CO2与地层原油的最小混相压力。然而，根据目前对我国低渗透油藏原油与CO2最小混相压力测试结果显示，我国绝大部分油藏由于原油粘度较高，不能实现CO2混相驱。虽然在注入CO2中加入部分液化石油汽能提高CO2与地层原油的混相能力，但成本高，用量大，无法大面积推广，而国外目前注CO2主要是混相驱。因此，研究降低CO2混相驱最小混相压力的技术对开发低渗透油藏，提高我国低渗透油藏原油采收率以及对注CO2混相驱技术的推广有着非凡的意义。
发明内容
本发明的目的是：为了克服CO2与地层原油之间的最小混相压力高，不能够实现CO2混相驱的不足，为使CO2与地层原油在较低的压力下实现混相，特提供一种用于混相驱降低CO2 与原油间最小混相压力的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于混相驱降低CO2与原油间最小混相压力的方法，其特征是：在混相驱油过程中，先向油井注入油溶性表面活性剂段塞，表面活性剂注入量按在CO2注入压力下表面活性剂在CO2中的质量百分比计算，为0.1~0.3%，表面活性剂溶于地层原油之后，将地层原油的粘度由19.0~21.0mPa·s降低到8.0~10.0mPa·s，即适合CO2混相驱的粘度范围；然后在压力为18.00~23.00MPa下注入CO2段塞，CO2的注入量为细管中填砂孔隙体积的1.2倍；由于上述注入的油溶性表面活性剂能够溶解在超临界CO2中，注入CO2后表面活性剂使气相与油相之间的界面张力降低，从而降低了CO2与原油之间的最小混相压力，CO2与该原油之间的最小混相压力为20.40~21.40MPa，使CO2与原油很快达到混相，进而实现混相驱，能提高原油采收率5~14%。
表面活性剂段塞的大小按表面活性剂在超临界CO2中的质量百分比来计算，表面活性剂的加入量为原油量的0.1~0.3%，其降粘率可达50%以上；CO2的注入量为细管中填沙空隙体积的1.2倍。所用表面活性剂在超临界CO2中的溶解度具有随着压力的增大而增大的特点。
本发明所述的油溶性表面活性剂为柠檬酸正丁酯、或柠檬酸正辛酯、或柠檬酸异丁酯、或柠檬酸异丙酯、或柠檬酸异戊酯的一种。
本发明产生的有益效果是：(1) 注入的油溶性表面活性剂既能够降低原油粘度，对于高含蜡原油降粘率可达50%以上，又能够降低CO2与原油之间的界面张力，进而降低CO2与原油之间的最小混相压力，具有降粘，降低最小混相压力的双重特点；(2) 本发明具有表面活性剂用量少，所使用的表面活性剂简单易得的特点，相对于使用液化石油气降低CO2与原油之间的最小混相压力来说，成本低，具有推广的价值；(3) 利用本发明方法，在CO2驱替过程中，即使驱替压力不能满足混相驱要求，原油的采收率依然比在同等压力条件的纯CO2驱替的采收率高。
具体实施方式
为了更好地理解本发明以及更好的展示本发明的有益效果，结合具体实施例对本发明所述方法作进一步说明。本实验过程所采用的粘度计为Cannon-Fenske粘度计，粘度计的毛细管内径为1.0mm，粘度计常数为0.1。细管实验装置按照石油行业标准“SY/T 6573-2003”进行配置。实验用细管的基本参数见表1。
表1 细管基本参数
本实验所采用的粘度计算公式为：
粘度=粘度计常数×样品流动时间
本实验所采用的降粘率计算公式为：
降粘率=(稠油样品粘度－加表面活性剂后稠油粘度)/稠油样品粘度×100%。
实施例1
取50℃粘度为20.9mPa·s的高含蜡原油50g，向其中加入0.3%的柠檬酸异戊酯，充分搅拌混合，测定其50℃时的粘度为9.3mPa·s，降粘率为55.5%。说明柠檬酸异戊酯对高含蜡原油具有很好的降粘效果。
按照石油行业标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤，先在温度为85℃，压力为22.64MPa的条件下对该原油样品进行纯CO2驱替实验，测得其采收率为76.90%；然后将细管按照标准所规定的实验步骤清洗干净；再按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.1”所规定步骤，用该原油样品将细管饱和；饱和之后将已经恒温到85℃的0.3%(按表面活性剂在超临界CO2中的质量浓度计算，22.64MPa下CO2的总注入体积为1.2孔隙体积，即114.274cm3)的柠檬酸异戊酯以22.64MPa的压力注入细管中，最后按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.2”所规定的实验步骤及要求，以22.64MPa的压力注入CO2进行驱替实验，测得原油采收率为90.03%，比在同等温度压力下用纯CO2驱替的原油采收率高13.13%。说明本发明方法能够明显提高CO2驱原油采收率。
在温度为85℃的条件下，按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，先测得纯CO2与该原油之间的最小混相压力为27.48MPa；再同样按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，在温度为85℃以及柠檬酸异戊酯段塞的大小为0.3%的条件下，测得CO2与该原油之间的最小混相压力为20.91MPa。说明本发明方法能够有效降低CO2与该原油之间的最小混相压力。
实施例2
取50℃粘度为20.6mPa·s的高含蜡原油50g，向其中加入0.3%的柠檬酸异戊酯，充分搅拌混合，测定其50℃时的粘度为8.8mPa·s，降粘率为57.28%。
按照石油行业标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤，先在温度为85℃，压力为18MPa的条件下对该原油样品进行纯CO2驱替实验，测得其采收率为66.60%；然后将细管按照标准所规定的实验步骤清洗干净；再按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.1”所规定步骤，用同样的原油样品将细管饱和；饱和之后将已经恒温到85℃的0.3%(按表面活性剂在超临界CO2中的质量浓度计算，18MPa下CO2的总注入体积为1.2孔隙体积，即114.274cm3)的柠檬酸异戊酯以18MPa的压力注入细管中，最后按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.2”所规定的实验步骤及要求，以18MPa的压力注入CO2进行驱替实验，测得原油采收率为71.65%，比在同等温度压力下用纯CO2驱替的原油采收率高5.05%。
在温度为85℃的条件下，按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，先测得纯CO2与该原油之间的最小混相压力为28.32MPa；再同样按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，在温度为85℃以及柠檬酸异戊酯段塞的大小为0.3%的条件下，测得CO2与该原油之间的最小混相压力为21.36MPa。
实施例3
实施例1相同的原油50g，向其中加入0.2%的柠檬酸异丁酯，充分搅拌混合，测定其50℃时的粘度为8.6mPa·s，降粘率为58.9%。说明柠檬酸异丁酯对高含蜡原油具有很好的降粘效果。
按照石油行业标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤，先在温度为85℃，压力为22.64MPa的条件下对该原油样品进行纯CO2驱替实验，测得其采收率为76.90%；然后将细管按照标准所规定的实验步骤清洗干净；再按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.1”所规定步骤，用该原油样品将细管饱和；饱和之后将已经恒温到85℃的0.2%(按表面活性剂在超临界CO2中的质量浓度计算，22.64MPa下CO2的总注入体积为1.2孔隙体积，即114.274cm3)的柠檬酸异丁酯以22.64MPa的压力注入细管中，最后按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.2”所规定的实验步骤及要求，以22.64MPa的压力注入CO2进行驱替实验，测得原油采收率为90.99%，比在同等温度压力下用纯CO2驱替的原油采收率高14.09%。
在温度为85℃的条件下，按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，先测得纯CO2与该原油之间的最小混相压力为27.48MPa；再同样按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，在温度为85℃以及柠檬酸异丁酯段塞的大小为0.2%的条件下，测得CO2与该原油之间的最小混相压力为20.47MPa。
实施例4
取50℃粘度为19.2mPa·s的高含蜡原油50g，向其中加入0.3%的柠檬酸异丙酯，充分搅拌混合，测定其50℃时的粘度为9.4mPa·s，降粘率为48.9%。
按照石油行业标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤，先在温度为85℃，压力为22.64MPa的条件下对该原油样品进行纯CO2驱替实验，测得其采收率为78.65%；然后将细管按照标准所规定的实验步骤清洗干净；再按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.1”所规定步骤，用该原油样品将细管饱和；饱和之后将已经恒温到85℃的0.3%(按表面活性剂在超临界CO2中的质量浓度计算，22.64MPa下CO2的总注入体积为1.2孔隙体积，即114.274cm3)的柠檬酸异丙酯以22.64MPa的压力注入细管中，最后按照标准“SY/T 6573-2003”中“7.2”所规定的实验步骤及要求，以22.64MPa的压力注入CO2进行驱替实验，测得原油采收率为90.41%，比在同等温度压力下用纯CO2驱替的原油采收率高11.76%。
在温度为85℃的条件下，按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，先测得纯CO2与该原油之间的最小混相压力为28.31MPa；再同样按照标准“SY/T 6573-2003”中所规定的实验步骤及要求，在温度为85℃以及柠檬酸异丙酯段塞的大小为0.3%的条件下，测得CO2与该原油之间的最小混相压力为21.04MPa。
Claims (2)
1.一种用于混相驱降低CO2与原油间最小混相压力的方法，其特征是：在混相驱油时，先向油井注入油溶性表面活性剂段塞，表面活性剂注入量按在CO2注入压力下表面活性剂在CO2中的质量百分比计算，为0.1~0.3%，表面活性剂溶于地层原油后，将地层原油的粘度由19.0~21.0mPa·s降低到8.0~10.0mPa·s，即适合CO2混相驱的粘度范围；然后在压力为18.00~23.00MPa下注入CO2段塞，CO2的注入量为细管中填沙孔隙体积的1.2倍；由于上述注入的表面活性剂能够溶解在超临界CO2中，注入CO2后，表面活性剂使气相和油相之间的界面张力降低，从而降低了CO2与原油之间的最小混相压力，CO2与该原油之间的最小混相压力为20.40~21.40MPa，使CO2与原油很快达到混相，进而实现混相驱，能提高原油采收率5~14%。
2.根据权利要求1所述降低CO2与原油间最小混相压力的方法，其特征是：所述油溶性表面活性剂是用柠檬酸正丁酯、或柠檬酸正辛酯、或柠檬酸异丁酯、或柠檬酸异丙酯、或柠檬酸异戊酯的一种。
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