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CO2混相驱和非混相驱的驱油机理--

题目：CO混相驱和非混相驱的驱油机理
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2014年4月12日

CO2混相驱和非混相驱的驱油机理--
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CO混相驱和非混相驱的驱油机理
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CO驱是把CO注入油层，依靠CO的膨胀、降粘等机理来提高原
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油采收率的技术。随着人们对温室效应认识，将CO2注入地层不仅

能够提高原油采收率，还可以起到封存CO的作用，是三次采油方法
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中最具有潜力的采油技术。

CO混相驱
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我国低渗、特低渗油藏投入开发后暴露出许多矛盾，如自然产能

低、地层能量不足、地层压力下降快等，而注水补充能量因油藏地质

条件的限制受到很大制约，因此采收率均较低。从国外EOR技术的发

展趋势看，气驱特别是CO混相驱将是提高我国低渗透油藏采收率最
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有前景的方法。

1、CO的基本性质
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准条件下，也即在压力、（绝对温度）下二氧化碳是气体状

态，气态二氧化碳密度D=千克/立方米，气态二氧化碳粘度为~毫帕

秒，液态二氧化碳密度D=千克/立方米，液态二氧化碳粘度为毫帕秒，

但在高压低温条件下液态与气态二氧化碳的密度相近，为吨/立方米。

压力、温度对二氧化碳的相态有明显的控制作用。当温度超过临

界温度时，压力对二氧化碳相态几乎不起作用，即在任何压力下二氧

化碳都呈现气体状态，因此在地层温度较高的油层中应用二氧化碳驱

油，二氧化碳通常是气体状态而与注入压力和地层压力无关。

二氧化碳在水中溶解性质要比气体烃类好得多，地层条件下在水

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中溶解度为30-60立方米/立方米，而质量比浓度可以达到3-5%，其

水中溶解度受压力、温度、地层水矿化度的影响，二氧化碳在水中溶

解度随压力增加而增加，随温度增加而降低，随地层水矿化度增加而

降低。

二氧化碳溶于水中形成“碳化水”，结果使水的粘度有所增加。

二氧化碳在地层中存在，可是泥岩的膨胀减弱。

二氧化碳在油中溶解度远高于在水中的溶解度，大约是水中溶解

度的4-10倍，当二氧化碳水溶液与原油接触时，由于其与油、水溶

解度的差异，二氧化碳能够从水中转移到油中，在转移过程中水中二

氧化碳与油相界面张力很低，驱替过程很类似于混相驱。水中的二氧

化碳可以破碎和冲刷、清洗掉岩石表面油膜，从而保持水膜的连续性，

造成很低界面张力，让油滴在孔隙通道中自由运移，使油的相对渗透

率增加。

当压力超过“完全混相压力”时，不论油中有多少二氧化碳，油

与二氧化碳都将形成单相混合物，即达到无限溶混状态。低粘度原有

混相压力低，重质高粘度原油混相压力高。二氧化碳与原油混相压力

还与原油饱和压力有关。此外，地层温度也影响混相压力。

2、驱油机理

注入的流体与油藏原油在油层中反复接触，发生分子扩散作用，

组分传质，最终消除多相状态，达到混相，这就是所谓的多级接触混

相（动态混相）。这种接触混相的过程，会产生一个相过渡带，位于

驱替前缘，在这个过渡带中，流体的组成由油藏原油的原始组成过渡

CO2混相驱和非混相驱的驱油机理--
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为注入的流体的组成。

向前接触和向后接触是多级接触混相中常用的两个概念。向前接

触混相过程是指注入气不断与新鲜的地层油接触，将油相所含的中间

烃蒸发到气相中去，最终实现混相的过程。向后接触过程是指地层油

不断接触新鲜的注入气，不断凝析注入气中所含的中间烃，最终达到

多次接触混相的一种混相形式。这两种驱替过程是同时但在地层中不

同地点发生。向前接触发生在前缘，而向后接触发生在后缘。

混相驱油是在地层高温条件下，原油中轻质烃类分子被CO2析取

到气相中，形成富含烃类的气相和溶解CO2的液相(原油)两种状态。

其驱油机理主要包括以下三个方面：

(1)当压力足够高时，CO2析取原油中轻质组分后，原油溶解沥

青、石蜡的能力下降，重质成分从原油中析出，原油黏度大幅度下降，

提高了油的流动能力达到混相驱油的目的。在适合的储层压力、温度

及原油组分等条件下，临界CO2与原油混合，形成一种简单的流体相

同。

(2)CO2在地层油中具有较高的溶解能力，从而有助于地层油膨

胀，充分发挥地层油的弹性膨胀能，推动流体流人井底。

(3)油气相互作用的结果可以使原油表面张力减小。图1反映了

几种油-气系统界面张力与压力的关系，它表明了溶解气种类对油气

体系界面张力的影响。随着压力的增加，原油-空气系统的表面张力

减小不大，这是由于氮气(空气的