美国Arbuckle油藏CO2近混相驱实验分析研究论文.doc

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1、SPE129710美国Arbuckle油藏CO2近混相驱实验研究L.H.Bui，J.S.Tsau和G.P.Willhite，SPE，Kansas大学美国石油工程师协会，2010版这篇论文是为2010年4月24至28日在美国Oklahoma州Tulsa举办的2010年SPE提高采收率学术报告会而准备的。这篇论文是SPE项目委员会在评审了作者所递交的一份摘要中的信息后而被挑选出来的。论文的容没有被SPE评审，有待作者更正。这篇论文不代表SPE的任何观点，是某些人员或会员的个人观点。该论文任何部分的电子复制、发行或储存没有经过SPE书面同意都是被禁止的。书面的复印不能超过300字；插图

2、不能复印。摘录必须明显地标注SPE。摘要CO2驱是已被证实的一种提高采收率技术。然而许多油藏位于地层浅部或者地质情况比较复杂的地带比如CO2气体在高于最小混相压力下不能被注入地层的地带，所以对于这种油藏，注CO2驱替通常不被人们认为是提高采收率的方法，而当CO2在低于最小混相压力下被注入时，却由于互溶性的损失使得驱替效率也降低。近混相驱有时被认为是发生在不混溶压力和易混溶压力之间的过程，但是目前还没有明确地定义。这篇文章描述了美国Kansas州Arbuckle油藏CO2近混相驱实验研究。我们已经完成了对CO2和Arbuckle原油之间相变的研究来试图定义油藏条件下的近混相状态。我

3、们通过对膨胀或萃取实验以及细管实验的解释来定义近混相状态下的传质机理，并建立起了一个相变模型来对细管实验中的压力体积温度关系数据和最小混相压力进行拟合。我们所做的模拟实验和细管实验数据有较好的一致性。我们通过岩心驱替实验来对从1350psi（最小混相压力）到1150psi各不同压力下近混相状态的采收率进行评估。对Berea、Baker白云岩和Arbuckle白云岩岩心中的Arbuckle原油进行CO2驱替，有超过50%的水驱后残余油被开采了出来。在近混相状态时，萃取表现为碳氢化合物和CO2之间最重要的传质机理。然而原油中注入CO2，油的粘度就会减少到原来的1/5，这就表明额外采出

4、原油是由于CO2与原油之间的流度比减小而造成的。引言Arbuckle油藏是Kansas州提高原油采收率技术发展的重要资源。这些油藏已经产出了约22亿桶原油，占整个Kansas州油田产量61亿桶中的35%（Fransee等人，2004），尽管已经采出了数以百万桶的原油，但在过去的50年里Arbuckle大多数油藏都是采用常规水驱将油藏压力一直维持在1000psi到1100psi之间的。最初对CO2混相驱的研究表明对于大多数Arbuckle油藏而言在油藏工作压力下都不能实现混相，例如Bemis-Shutts地区的Arbuckle油藏原油的最小混相压力是1400psi而这一地区的大部分

5、油藏工作压力才是1100psi。如果能开发地层压力在最小混相压力之下那就意味着对于Kansas州中部的那些可能将不得不废弃却仍含有大量残余油的油田将会考虑用CO2驱替。最小混相压力(MMP)取决于原油的组成和油藏状况，CO2驱替通常是在高于最小混相压力下进行。而在稍微低于最小混相压力下注入CO2驱替时，这个过程就是通常我们提及的近混相驱。一定的压力变化围近混相驱替的效率也取决于原油的组成和油藏状况，在这个压力围的细管实验原油采收率比较高，而岩心实验要达到高采收率，压力变化围相对较小。虽然近混相驱采收率比混相的采收率要低，但是仍然比水驱的高得多。压力对原油采收率的影响我们已经用不同

6、的推论进行了调查研究。Shyeh-Yung（1911）研究表明在低于最小混相压力下注入CO2对残余油进行驱替可能是由于CO2和原油间流度比的改良从而使得原油采收率提高的。Grigg等人（1987）在报告中提出在低于最小混相压力的近混相驱原油采收率低是由于萃取过程的低效率。这篇论文主要总结了在当前约1150psig工作压力下Arbuckle油藏CO2近混相驱提高采收率的研究。我们进行相变研究以及岩心驱替实验来加深我们对CO2近混相驱影响机理的理解以及评估在Arbuckle油藏进行CO2近混相驱的可行性。所有的实验都用经过离心和过滤的来自Kansas州Trego郡Ogallah区块的

7、油罐原油，这一区块的地理位置见图1。相变研究相变研究包括用来测定Ogallah原油最小混相压力的细管实验，用来测定压力对CO2在油中溶解度的影响以及测量饱和了CO2的Ogallah原油在不同压力下的粘度和密度的膨胀或萃取实验。根据实验数据我们对Peng-Robinson状态方程（PR-EOS）作了修改然后建立了起了一个相变模型。我们用气相色谱分析法对Ogallah原油的组分进行了测定，结果如图2所示。原油和重组份集合的物理特性已在表1中列出，实验用CO2是纯度为99.99%的工业