基本概念

1. 相包络线：体系中存在的单相和两相的分隔 线，它是由泡点线和露点线在临界点相连接而 成。 2. 系线：两相区内两个平衡共存相的连线。其 两端的坐标位置分别代表体系的两个平衡相的 组成。 3. 极限系线：三元相图中过临界点的切线。用 于判断达到混相的气、油组成条件。


三元相图


气体的分离、提纯 根据各井段所需实施二氧化碳的配注
图 2-17 二氧化碳注入流程图
二氧化碳吞吐技术

CO2单井吞吐机理
– CO2的溶解特性
– 降低原油粘度 – 膨胀原油体积 – 碳酸水溶解钙质而获得增产的。

CO2单井吞吐特点
– 投资少、见效快，增产单位体积原油所用CO2量少等特点， – 适合于CO2气源不丰富的井场、水驱效果差的低渗透油藏，


影响CO2吞吐效果的因素
原油的粘度：CO2吞吐提高原油产量主要是降低原油的 粘度，高粘原油的吞吐效果较好。但过高的原油粘度 的CO2吞吐的效果较差。因此，大规模的应用通常要求 原油的粘度低于2000mPa.s 含油饱和度：含油饱和度的高低直接关系着任何提高 采收率的方法的采收率和经济效益。含油饱和度越高 的油层CO2吞吐的技术效果和经济效益肯定越好。 渗透率：对于粘度较高的原油，高的渗透率起到增强 CO2吞吐增产的作用。而对于低粘度原油，其意义不大 明显。


(4) M2 仍处于两相区内，其中存在平衡 气相G2和平衡液相L2。G2和L2的中间组 分的含量比G1和L1高; (5)G2与原油A进一步接触，不断地加富 气相和液相组成，即气相和液相分别沿 G2 、 G3 、 …Gn 和 L1 、 L2 、 L3…Ln 到达临 界点K时，达到混相。

最小混相压力

二氧化碳气源 凝 缩 装 置
二氧化碳注入工艺流程
二氧化碳分离、提纯、压缩或冷凝 储藏系统：设备检修、WAG 使用
输 送 装 置 高压注入装置 CO2 分 配 站 注 生 入 产 井 井
补充二氧化碳输送过程中消耗的能量 建立压力，使二氧化碳在油藏达到混相 实施二氧化碳的配注
分离提纯装置 CO2 分 配 站 加 压 装 置

周期次数：CO2 的有效性随着周期吞吐次数的增加而 降低。 生产期间的回压：在生产期间，回压越高CO2吞吐的效 果越好。这是由于高回压下原油中的CO2的溶解度较高， 存在较高的原油潜在产量。 注入压力：高的注入压力迫使更多的CO2进入地层中， 原油粘度降低的幅度会增大。因而，处理压力越高， CO2吞吐的效果越好。
气体混相驱
LPG段塞驱
一次接触混相驱
丙烷段塞驱
气体混相驱
二氧化碳驱
多次接触混相驱
富气驱
氮气(烟道气) 干气驱
气体混相驱

一次接触混相驱。指注入气体（如LPG）与地层原油 可以以任何比例混合，立即达到完全互溶的混相驱替
过程。

多次接触混相驱。指注入气体与原油通过多次接触后， 才能达到混相的排驱过程。

基本概念
1. 临界凝析压力：流体处于单相的最低压力点， 也是相包络线上最大压力点。 2. 临界凝析温度：流体处于单相的最低温度点， 也是相包络线上最大温度点。 3. 组分：具有物理和化学性质完全相同的均一 体系。如液化石油汽有乙烷、丙烷、丁烷等组 分。 4. 拟组分：具有性质相近的不同烃类组分的混 合物，如C2——C6为一个拟组分。

三元相图

第一个拟组分：易挥发的
组分如C1、N2、CO2；

第二个拟组分：把中等挥 发性组分C2-6

为第三个拟组分：不易挥 发的组分（如C7+）作。

每一个拟组分只能表示出 平均分子量和密度
气体混相驱


50年代到60年代，全世界先后进行了150多个工程项目。
70年代人们对烃类气体混相驱的兴趣达到巅峰。 80年代：随着天然CO2气藏的发现，CO2驱现场试验项 目逐渐增加，注入方案也发展为连续注入法、水气交 替注入法和水气同时注入法。 90年代以来，CO2驱已成为美国第二大提高采收率的方 法。 我国由于CO2资源量较少，CO2驱项目很少，但单井 CO2吞吐试验项目很多。有一个氮气驱项目。
混相驱替机理

(1)注入气与原油第一次接触时，生成新 体系M1； (2) M1 体系位于两相区内，存在一个平 衡气相G1和一个平衡液相L1，G1中含有 的中间组分C2-C6比B点多，即G1已加富 了C2-C6，L1中也含有部分中间组分； (3)加富了C2-C6的气相G1与原油进行 第二次接触后，形成新体系M2；


气体混相驱

在提高采收率方法中，气体混相驱具有非常大 的吸引力。因为注入气体与原油达到混相后，
界面张力趋于零，驱油效率趋于100%。如果这
种气体混相驱技术与流度控制技术结合起来， 那么油藏的原油采收率可达95%。因此，气体 混相驱已成为仅次于热力采油方法的，处于商 业应用的提高采收率方法。
气体混相驱
[29]
(1982) <2 >30 <9800ft <195℉ >1200 >1
Tabe 和 Martin [30] (1983) <15 27 >2000ft NC
NC
二氧化碳驱示意图
二氧化碳气源
二氧化碳气藏 天然气合成氨厂 天然气处理厂 电厂等排放的废气

二氧化碳注入工艺
二氧化碳源 二氧化碳凝缩装置 输送装置 储藏系统 变压注入装置 二氧化碳分配站 分离装置
最小混相压力的确定
最小混相压力
(1) 细管长度。对细管长度的要求①保证 油气系统在驱替距离（细管长度）上，能 够形成动态混相；②保证注入 1.2PV 的气 体后，油/气体系达到完全混相。 (2) 注入气的流速。保证注入气的粘性指 进和重力分异效应不影响混相过程。 (3) 细管和砂粒的直径。保证注入气通过 横向分散作用抑制粘性指进。
– 也是一种稠油冷采的工艺技术。
CO2单井吞吐方法


用卡车（恒温罐）将CO2拉至井场 要泵将液态的CO2 挤入油井附近地层 并关井一段时间（几周）后，使CO2充分地渗 入地层并溶解于原油 开井生产后就可获得较高的采油量。 如果油井产量降到原来水平，即可进行下一轮 的吞吐。
影响CO2吞吐效果的因素

最小混相压力（Minimum Miscible Pressure，简 称MMP）是指在油层温度下，注入气体与原油
达到混相所需的最低压力。

最小混相压力是注气提高采收率方法筛选的一
个重要参数。如果采用注气提高采收率，那么
油藏平均地层压力必须高于注入气与地层原油 的最小混相压力，才能获得较高的采收率。

杠杆规则
MP B的含量 PB M的含量
三元相图
采用系线规则和杠杆规则可以确定任何 两个体系混合物的组成 在一定的温度、压力下，三组分达到气 液平衡。相图中有两个区，一个是两相 区，另一个是单相区，二者被相包络线 分隔。相包络线是由露点线和泡点线在 临界点相连而组成的。

三元相图
两相区内有一点P，它可 以分成平衡气相Y和平衡 液相X，根据杠杆规则及 PX和PY的距离比值，可 以计算出气相和液相的相 对含量。 两相区内连接平衡气相和 平衡液相的直线称为系线 （如XY） 临界点B点表示的是平衡 气相与平衡液相组成完全 相同的组成点，即两相界 面张力为零。

基本概念
1. 组成：某一物质的组分及各组分的含量。有 体积、重量、摩尔等组成表示法。 2. 压力 — 温度（ P-T ）相图：体系的相态特征 与温度、压力的关系图。用于确定油藏类型。 3. 压力 — 组成（ P-X ）相图：体系的相态特征 与压力、相数或组成的关系图。 4. 三元相图：在一定的温度和压力下，表示三 个纯组分或三个拟组分的相态特征图。用于测 定不同体系组分的相态特征。
Tcm
W T
i 1
n
i ci
459 .7
（2-4）
式中 Tci ——组分的临界温度，OF；
Wi ——组分的重量百分数
特点：考虑了溶解气、CO2 气体不纯的影响； 适应性：温度<326.7K，压力 6.9~17.2MPa，N2<8%
最小混相压力的预测（图版）
最小混相压力的影响因素

原油的组成和性质

气体混相驱的注入气体有烃类气体和非烃类气体。烃 类气体有干气（贫气）、富气和液化石油气(LPG)等， 非烃类气体有二氧化碳、氮气和烟道气。

按注入气体的类型，气体混相驱可分为干气（贫气）
驱、富气驱、LPG段塞驱、二氧化碳驱、氮气驱以及 烟道气驱等方法。

按驱）和多次接触混相驱。
最小混相压力

最小混相压力的确定方法主
要是细管实验法。

细管实验装置主要由填砂盘 管、高压正向驱替泵、毛管 玻璃观察窗、回压调节器、 湿式气体流量计、液体计量 装置和恒温空气浴等组成。
最小混相压力
(1)抽空细管，完全饱和溶剂，测定填砂细管孔隙度； (2)利用溶剂作驱替介质，测定细管的渗透率； (3)用原油饱和细管； (4)将注入气体充入气缸，加压到一定的注入压力； (5)用增压驱替泵将气体注入到细管中； (6)记录注入气体量与细管中原油采收率的关系数据； (7)如果采收率小于95%，改变注入压力，重复上述步骤（4） -（6），直到原油采收率高于95%； (8) 绘制注入压力与注入 1.2PV 油气体时的采收率关系曲线， 确定注入气体在油藏温度下的MMP。
– 凝析气驱（如富气驱） – 蒸发气驱（如二氧化碳驱、干气驱、氮气驱、烟道气驱等）。
气体混相驱

富气驱和二氧化碳驱
– 所需的混相压力较低 – 对原油组成的要求也低