注空氣、氮?dú)?、二氧化碳、天然氣、蒸汽等提采機(jī)理-

1、1.二氧化碳驅(qū)油機(jī)理1.1二氧化碳驅(qū)油機(jī)理二氧化碳驅(qū)的作用機(jī)理可分為CO2混相驅(qū)和CO2非混相驅(qū)（表1-1），當(dāng)最小混相壓力小于原始地層壓力時(shí)，能夠達(dá)到混相驅(qū)油，高于原始地層壓力時(shí)為非混相驅(qū)。非混相驅(qū)主要通過(guò)溶解、膨脹、降粘，降低界面張力等作用來(lái)驅(qū)油；而混相驅(qū)除了溶解、膨脹、降粘等，就是CO2與原油能夠達(dá)到混相，也就是一種相態(tài)，沒(méi)有界面張力，理論上驅(qū)油效率能夠達(dá)到100%。一般稀油油藏主要采用CO2混相驅(qū)，而稠油油藏主要采用CO2非混相驅(qū)。表1-1 混相驅(qū)油與非混相驅(qū)油對(duì)比表在稀油油藏條件下CO2易與原油發(fā)生混相，在混相壓力下，處于超臨界狀態(tài)下的CO2可以降低所波及的油水界面張力。CO2注入濃

2、度越大，油水相界面張力越小，原油越容易被驅(qū)替。通過(guò)調(diào)整注入氣體的段塞使CO2形成混相，可以提高原油采收率增加幅度。非混相CO2驅(qū)開(kāi)采稠油的機(jī)理主要是：降低原油粘度，改善油水流度比，使原油膨脹，乳化作用及降壓開(kāi)采。CO2在油中的溶解度隨壓力增加而增加。當(dāng)壓力降低時(shí)，CO2從飽和CO2原油中溢出并驅(qū)動(dòng)原油，形成溶解氣驅(qū)。氣態(tài)CO2滲入地層與地層水反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸，能有效改善井筒周圍地層的滲透率。提高驅(qū)油機(jī)理。與CO2驅(qū)相關(guān)的另一個(gè)開(kāi)采機(jī)理是由CO2形成的自由氣可以部分代替油藏中的殘余油。CO2驅(qū)油機(jī)理主要有以下方面：（1）降低原油粘度CO2溶于原油后，降低了原油粘度，原油粘度越高，粘度降低程度越大（

3、表1-2）。原油粘度降低時(shí)，原油流動(dòng)能力增加，從而提高了原油產(chǎn)量。并且原油初始粘度越高，CO2降粘效果越明顯，如下表所示。江蘇油田富48井注入37.161% (摩爾分率)CO2后,原油粘度降低了60.173%；Maini和Sayegh研究發(fā)現(xiàn),在61.55MPa下,稠油飽和CO2之后,其粘度從6822MPa·s降低到了226MPa·s。表1-2 CO2完全飽和時(shí)原油粘度變化對(duì)比表原油初始粘度（mPa.s)CO2完全飽和時(shí)原油粘度（mPa.s）1000900015160100600351010013190.50.9溫度較高(大于120)時(shí)，因CO2溶解度降低，降粘作用反而變差

4、（圖1-1）。在同一溫度條件下，壓力升高時(shí)，CO2溶解度升高，降粘作用隨之提高，但當(dāng)壓力超過(guò)飽和壓力時(shí)，粘度反而上升（圖1-2）。原油粘度降低時(shí)，原油流動(dòng)能力增加，從而提高了原油產(chǎn)量。 圖1-1 CO2溶解量隨溫度的變化曲線 圖1-2 CO2溶解量隨壓力的變化曲線（2）改善原油與水的流度比大量的CO2溶于原油和水，將使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，大慶勘探開(kāi)發(fā)研究院在45和12.7MPa的條件下進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，CO2在油田注入水中的溶解度為5%（質(zhì)量），而在原油中的溶解度為15%（質(zhì)量）；由于大量CO2溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s，使原

5、油體積增加了17.2%，同時(shí)也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度將提高20%以上（圖1-3），同時(shí)也降低了水的流度。因?yàn)樘妓峄?，油和水的流度趨向靠近，所以改善了油與水流度比，擴(kuò)大了波及體積。圖1-3 地層水的粘度與CO2溶解濃度的關(guān)系（3）使原油體積膨脹CO2大量溶于原油中，可使原油體積膨脹，原油體積膨脹的大小，不但取決于原油分子量的大小，而且也取決于CO2的溶解量。CO2溶于原油，使原油體積膨脹，也增加了液體內(nèi)的動(dòng)能，從而提高了驅(qū)油效率。通常情況下，CO2在原油中溶解可使其體積增加10%40%。這種膨脹作用對(duì)驅(qū)油非常重要:水驅(qū)后留在油層中的殘余油與膨脹系數(shù)成反比，即膨脹越大，油層中殘留

6、的油量就越少；溶解CO2的油滴將水?dāng)D出孔隙空間，使水濕系統(tǒng)形成一種排水而不是吸水過(guò)程，泄油的相對(duì)滲透率曲線高于它們的自動(dòng)吸油相對(duì)滲透率曲線，形成一種在任何給定飽和度條件下都有利的油流動(dòng)環(huán)境；原油體積膨脹后一方面可顯著增加彈性能量，另一方面膨脹后的剩余油脫離或部分脫離地層水的束縛，變成可動(dòng)油。（4）高溶混能力驅(qū)油盡管在地層條件下CO2與許多原油只是部分溶混，但是當(dāng)CO2與原油接觸時(shí)，一部分CO2溶解在原油中，同時(shí)，CO2也將一部分烴從原油中提取出來(lái)，這就使CO2被烴富化，最終導(dǎo)致CO2溶混能力大大提高。這個(gè)過(guò)程隨著驅(qū)替前緣不斷前移而得到加強(qiáng)，驅(qū)替演變?yōu)榛煜囹?qū)，這也使CO2混相驅(qū)油所需要的壓力要比

7、任何一種氣態(tài)烴所需要的混相壓力都低得多。用氣態(tài)烴與輕質(zhì)原油混相也要2730MPa，而用CO2混相壓力只要910MPa即能滿足。在高溫高壓下CO2與原油溶混機(jī)理主要體現(xiàn)在烴從原油中蒸發(fā)出來(lái)與CO2混相，即主要是蒸發(fā)作用；在低溫條件下主要是CO2向原油的凝聚作用和吸附作用。當(dāng)壓力低于混相壓力時(shí)，CO2和原油混合物有三個(gè)相存在：氣態(tài)CO2并含有原油的輕質(zhì)組份、失去輕質(zhì)組份而呈液態(tài)的原油、由原油中分離出來(lái)的以固體沉淀方式存在的瀝青和蠟。（5）分子擴(kuò)散作用非混相CO2驅(qū)油機(jī)理主要建立在CO2溶于油引起油特性改變的基礎(chǔ)上。為了最大限度地降低油的粘度和增加油的體積，以便獲得最佳驅(qū)油效率，必須在油藏溫度和壓力

8、條件下，要有足夠的時(shí)間使CO2飽和原油。但是，地層基巖是復(fù)雜的，注入的CO2也很難與油藏中原油完全混合好。而多數(shù)情況下，CO2是通過(guò)分子的緩慢擴(kuò)散作用溶于原油的。（6）降低界面張力殘余油飽和度隨著油水界面張力的減小而降低；多數(shù)油藏的油水界面張力為1020mN/m，要想使殘余油飽和度趨向于零，必須使油水界面張力降低到0.001mN/m或更低。界面張力降到0.04mN/m以下，采收率便會(huì)明顯地提高。CO2驅(qū)油的主要作用是使原油中輕質(zhì)烴萃取和汽化，大量的烴與CO2混合，大大降低了油水界面張力，也大大降低了殘余油飽和度，從而提高了原油采收率。隨著CO2注入壓力增加，CO2-油界面張力降低，壓力越高，界

9、面張力下降幅度越大。最小混相壓力時(shí)界面張力并不是0，細(xì)管實(shí)驗(yàn)所求得的最小混相壓力小于多次接觸求得的最小混相壓力。細(xì)管實(shí)驗(yàn)所確定的混相并未達(dá)到嚴(yán)格物理化學(xué)意義上的混相(界面張力為0)，僅是一種工程意義上的“混相”。（7）溶解氣驅(qū)作用由于CO2在原油中的溶解度較大，大量的CO2溶于原油中，具有溶解氣驅(qū)作用。降壓采油機(jī)理與溶解氣驅(qū)相似，在注入過(guò)程中，一部分CO2溶于原油，隨著注入壓力上升，溶解的CO2量越來(lái)越多，當(dāng)油藏停止注CO2時(shí)，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，油藏壓力降低。隨著壓力下降，油藏原油中的CO2就會(huì)從原油中分離出來(lái)，為溶解氣驅(qū)提供能量，形成類似于天然類型的溶解氣驅(qū)液體內(nèi)產(chǎn)生氣體驅(qū)動(dòng)力，提高了驅(qū)油效果

10、。另外，一些CO2驅(qū)替原油后，占據(jù)了一定的孔隙空間，成為束縛氣，也可使原油增產(chǎn)。即使停注，油藏中的CO2氣體仍然可以驅(qū)替油藏中的原油，而且，一部分CO2像殘余氣一樣圈閉在油藏中，進(jìn)一步增加采出油量，從而達(dá)到提高原油的采收率的目的。因此CO2的溶解量與提高采收率為正相關(guān)（圖1-4）。圖1-4 提高的采收率與總注入量的關(guān)系（8）提高滲透率和酸化解堵作用碳酸化的原油和水，不僅改善了原油和水的流度比，而且還有利于抑制粘土膨脹。CO2溶于水后顯弱酸性，CO2溶解于水時(shí)可形成碳酸，它可以溶解部分膠結(jié)物質(zhì)和巖石，從而提高地層滲透率，注入CO2水溶液后砂巖地層滲透率可提高515%，百云巖地層可提高675%。并

11、且，CO2在地層中存在，可使泥巖膨脹減弱。二氧化碳水的混合物略帶酸性并與地層基質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生反應(yīng)，原理如下:CO2+H20H2C03H2CO3+CaC03Ca(HC03)2H2C03+MgC03Mg(HC03)2生成的碳酸氫鹽很容易溶于水，它可以導(dǎo)致碳酸鹽的滲透率提高，尤其是井筒周圍的大量水和二氧化碳通過(guò)碳酸巖時(shí)圈。另外，二氧化碳水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解除儲(chǔ)層無(wú)機(jī)垢堵塞，疏通油流通道，恢復(fù)單井產(chǎn)能。（9）抽提作用輕質(zhì)烴與CO2間具有很好的互溶性，當(dāng)壓力超過(guò)一定值(此值與原油性質(zhì)及溫度有關(guān))時(shí)，CO2能使原油中的輕質(zhì)烴抽提和汽化，當(dāng)CO2突破后，主要沿大孔道流動(dòng)，其流動(dòng)速度加快，CO

12、2驅(qū)替作用降低，主要是靠CO2抽提原油中的輕質(zhì)組分，并攜帶出地層。氣體突破前產(chǎn)出油的顏色及化學(xué)組分變化不明顯，氣體突破后形成CO2萃取，隨著CO2的流動(dòng)，原油與高壓CO2多次接觸，逐漸按碳化學(xué)組分從輕到重萃取，萃取后重的碳組分留下來(lái)，因此采出的油顏色變淺，油氣化學(xué)組分發(fā)生變化。抽提的量與CO2壓力或密度成正比，CO2首先萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴，主要是C5C20組分，隨后較重質(zhì)烴被汽化產(chǎn)出，最后達(dá)到穩(wěn)定。降低溫度可提高抽提量，即CO2液態(tài)時(shí)抽提效果好，但這樣會(huì)傷害地層。（10）增加束縛水飽和度在CO2驅(qū)中，CO2溶于油中，同時(shí)大量的CO2溶于水中，減少了溶于油中的CO2。由于水中溶解CO2，減

13、小了與油作用的CO2量，同時(shí)溶解CO2的束縛水，體積膨脹，使部分束縛水變成流動(dòng)水。注氣壓力越高，水中溶解的CO2越多，束縛水體積膨脹越大，油層水量增多。（11）混相效應(yīng)混相效應(yīng)是指兩種流體能相互溶解而不存在界面，消除了界面張力。CO2與原油混相后，不僅能萃取和汽化原油中輕質(zhì)烴，而且還能形成CO2和輕質(zhì)烴混合的油帶。CO2與原油的混相取決于原油的組成、油藏壓力和溫度。在油藏壓力中等以上和油藏溫度較高的油藏，注入的CO2與原油通過(guò)多次接觸，不斷抽提原油中的中間組分C2C6，加富注入氣，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)混相，即蒸發(fā)氣驅(qū)混相。而在高壓低溫油藏，CO2冷凝為富含CO2的液相，與原油一次接觸就能達(dá)到混相。但是

14、，在絕大多數(shù)油藏條件下，CO2與原油的混相過(guò)程為蒸發(fā)氣驅(qū)混相。在一定的油藏壓力和溫度條件下，注入CO2與原油的多次接觸混相（蒸發(fā)氣驅(qū)混相）在CO2/原油系統(tǒng)中，最重要的特性就是CO2能從原油中抽提（萃取、蒸發(fā)、汽化）輕烴組分。CO2在低溫和高溫下都能抽提原油中的輕烴，CO2抽提原油的特性是發(fā)展CO2多級(jí)混相驅(qū)的基本條件。CO2與原油接觸時(shí)，萃取原油中的輕質(zhì)組分而使CO2加富；加富的CO2再與原油接觸進(jìn)一步抽提原油，再接觸，再抽提，不斷的使CO2被加富，當(dāng)CO2抽提到足夠的烷烴時(shí)，含有富氣的CO2相能與原油混溶。（12）降低地層啟動(dòng)壓力低滲透儲(chǔ)層存在啟動(dòng)壓力梯度，兩相啟動(dòng)壓力梯度要比單相滲流大很

15、多，巖石的滲透率越小，平均孔隙半徑也越小，喉道越細(xì)，啟動(dòng)壓力梯度也就越大。水驅(qū)啟動(dòng)壓力梯度大于CO2驅(qū)啟動(dòng)壓力梯度，CO2驅(qū)可明顯降低地層的啟動(dòng)壓力，提高注入能力。（13）改變巖石孔隙結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)CO2驅(qū)后，巖石滲透率、平均孔隙半徑、最大孔隙半徑增加，大孔隙的孔隙半徑增加，小孔隙的孔隙半徑降低。巖石孔隙結(jié)構(gòu)的變化主要與巖石的礦物組成有關(guān)。（14）巖石潤(rùn)濕性變化在CO2作用下，巖石親水性增強(qiáng)。隨著壓力增加，親水性增強(qiáng)，CO2驅(qū)有利于油進(jìn)入孔道中間，減小油流動(dòng)阻力。1.2影響二氧化碳驅(qū)油的因素二氧化碳在混相和非混相條件下驅(qū)油提高原油采收率決定了其驅(qū)油機(jī)理，驅(qū)油過(guò)程同時(shí)存在有利因素和不利因素。影響二氧化

16、碳驅(qū)油過(guò)程的有利因素包括：（1）CO2溶于水后，使水粘度增加20%30% ，水流度降低23倍。（2）CO2溶于油后，使油粘度減少115215倍，增加原油流度。（3）CO2溶于油后，使原油-水界面張力降低。（4）CO2溶于油后，使其體積增加，影響剩余油驅(qū)替。同時(shí)，CO2驅(qū)還存在一系列不利因素：（1）溫壓條件變化導(dǎo)致CO2濃度降低，隨后出現(xiàn)蠟和瀝青質(zhì)從原油中沉淀析出。（2）可產(chǎn)生油井CO2氣竄。（3）油井和油田設(shè)備腐蝕。（4）CO2輸送問(wèn)題。（5）工藝成本費(fèi)用高。（6）在油田附近缺乏CO2氣源或者供應(yīng)量不足。（7）CO2粘度低，容易向生產(chǎn)井突破.（8）混相后由于粘度低，容易形成指進(jìn)，故常用氣水交替

17、。2氮?dú)馔掏买?qū)油機(jī)理N2驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理主要是通過(guò)增加地層能量、降低原油粘度、或通過(guò)與原油混相來(lái)提高原油采收率。其作用機(jī)理如下:1)注氮?dú)庥欣诒３值貙訅毫?注入地層后具有一定的彈性勢(shì)能,其能量釋放可起到良好的氣舉、助排作用;2)注入油藏的氮?dú)鈺?huì)優(yōu)先占據(jù)多孔介質(zhì)中的油孔道,將原來(lái)呈束縛狀態(tài)的原油驅(qū)出孔道成為可流動(dòng)的原油,從而提高驅(qū)油效率;3)非混相驅(qū)替作用:氮?dú)?、油、水三相形成乳狀?降低了原油的粘度,從而提高了驅(qū)油效率。注入的流體和油藏流體間出現(xiàn)重力分離,形成非混相驅(qū),可提高油藏在縱向上的動(dòng)用程度,從而改善開(kāi)發(fā)效果;（4）重力分異驅(qū)替作用在向油層注入氮?dú)夂?由于重力分異,注入的氮?dú)饩蜁?huì)進(jìn)入微構(gòu)造

18、高部位形成次生小氣頂,從而增加了一個(gè)附加的彈性能量,驅(qū)替頂部原油向下移動(dòng),延緩了油水界面的恢復(fù)。對(duì)傾斜的、垂向滲透較高的地層,在含油氣構(gòu)造頂部注入N2,利用重力分異作用保持或部分保持油藏壓力。它要求油層具有足夠高的垂向滲透率,以便使油氣在垂向上能有效地分異和移動(dòng),并且注入速度應(yīng)當(dāng)小于臨界速度Vc,使重力足以維持密度較小的N2與原油分離,以便抑制粘性指進(jìn)的形成,從而提高波及系數(shù)。（4）壓水錐作用氮?dú)獠蝗苡谒?較少溶于油,且具有良好的膨脹性,驅(qū)油時(shí)彈性能蚤大,能保持地層壓力,有利于減緩底水錐進(jìn)（5)注氮?dú)?水交替驅(qū)將水驅(qū)和氣驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)有效地結(jié)合在一起,不僅可以改善由于氣水粘度差異造成的粘性指進(jìn),使驅(qū)

19、替前沿相對(duì)均勻,而且由于滲吸作用,對(duì)低滲透層剩余油的驅(qū)替更有利。水相主要驅(qū)掃油層中下部,注入的氮?dú)鈿庀嘤捎谥亓Ψ之愖饔孟蛏铣仓饕?qū)掃油層上部,氣液交替驅(qū)掃不同含油孔道,使水飽和度及水相滲透率降低,一定程度上提高水驅(qū)波及系數(shù)及水驅(qū)波及體積。3氮?dú)馀菽?qū)油機(jī)理常用的氮?dú)馀菽?qū)有氮?dú)馀菽瓱崴?qū)、氮?dú)馀菽退惶骝?qū)、氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)等幾種形式，其作用機(jī)理大體相同。主要有以下幾個(gè)方面： (l)保持地層壓力,增加彈性能量。(2)稀釋降粘。高壓下,氮?dú)饽懿糠秩芙庥谠?使原油膨脹,降低原油粘度。同時(shí)氮?dú)馊芙馐乖腕w積膨脹,膨脹油將水?dāng)D出孔隙空間,使排驅(qū)的油相相對(duì)滲透率高于吸吮時(shí)的水相相對(duì)滲透率,發(fā) 生相對(duì)滲透

20、率轉(zhuǎn)換,有利于油流流動(dòng)環(huán)境。(3)堵水不堵油。沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，它在含油飽和度高的油層部位易溶于油,不起泡,不堵塞孔隙孔道,提高油相滲透率,而在水層中能夠發(fā)泡、增粘,降低水相滲透率,從而有效地提高波及系數(shù)及驅(qū)油效率。(4)擴(kuò)大宏觀波及體積提高波及體積主要通過(guò)氣阻效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在孔隙中，泡沫體系的流動(dòng)阻力遠(yuǎn)大于液體的流動(dòng)阻力,起到一種調(diào)節(jié)孔隙空間的壓力平衡的作用。氣泡占據(jù)一個(gè)或多個(gè)孔隙空間而產(chǎn)生氣阻效應(yīng)后就會(huì)停止不動(dòng),流體的原有通道被堵住,這部分孔隙空間流體停止流動(dòng)，泡沫體系將被迫進(jìn)入其它的孔隙空間,迫使另一部分原來(lái)不動(dòng)的流體運(yùn)移。由于這一特性，泡沫驅(qū)可在垂向上減緩層間矛盾，改善

21、吸水剖面的作用，在平面上也可進(jìn)一步提高波及面積，使一些薄差油層得以動(dòng)用。 (5)提高洗油效率。泡沫在驅(qū)替殘余油的過(guò)程中,氣泡占據(jù)孔喉中央的大部分區(qū)域,含有聚合物的驅(qū)替液則從氣泡與巖壁之間的窄縫中通過(guò),對(duì)膜狀、盲端狀剩余油起到有效的剪切作用，降低了殘余油飽和度，在一定條件下還可能使巖石表面的潤(rùn)濕性由油濕反轉(zhuǎn)為水濕,進(jìn)一步降低粘附在巖石表面的油膜。另外，泡沫體系中的表活劑還可以降低黏附功，使得膜狀、簇狀剩余油更容易參與流動(dòng)，降低了殘余油的比例，提高了最終采收率。泡沫劑作為一種表活劑可降低毛管力，使得一些被毛管束縛的原油參與流動(dòng)，提高了可動(dòng)油的比例。 (6)調(diào)剖作用。一是泡沫對(duì)高滲透帶的選擇性封堵:

22、高滲透帶阻力小,氣體會(huì)優(yōu)先進(jìn)入,占據(jù)孔隙的大部分空間,減少液相的飽和度,從而降低液相的流動(dòng)能力；二是泡沫對(duì)高含水層的選擇性封堵:泡沫對(duì)含油飽和度比較敏感,在含油飽和度低的地方,能形成穩(wěn)定的強(qiáng)泡沫,產(chǎn)生有效的封堵；三是泡沫封堵后能產(chǎn)生液流轉(zhuǎn)向作用:對(duì)高含水層和高滲透帶產(chǎn)生有效封堵后,注入水產(chǎn)生液流轉(zhuǎn)向作用,擴(kuò)大波及體積,提高驅(qū)油效率。四是泡沫中的氣組分在氣泡破裂后產(chǎn)生重力分異,上升到滲透率更低的,注入水難以到達(dá)的油層頂部,擴(kuò)大了波及體積,提高了驅(qū) 油效率。4.煙道氣驅(qū)油機(jī)理煙道氣通常含有80%85%的氮?dú)夂?5%20%的二氧化碳以及少量雜質(zhì)，也稱排出氣體，處理過(guò)的煙道氣，可用作驅(qū)油劑。煙道氣的化

23、學(xué)成分不固定，其性質(zhì)主要取決于氮?dú)夂投趸荚跓煹罋庵兴嫉谋壤?。煙道氣具有可壓縮性、溶解性、可混相性及腐蝕性。根據(jù)煙道氣中所含氣體的組成，提高采收率機(jī)理主要是二氧化碳驅(qū)和氮?dú)怛?qū)機(jī)理。由于煙道氣中二氧化碳的濃度不高，所以不容易達(dá)到混相驅(qū)的要求，主要是利用二氧化碳的非混相驅(qū)機(jī)理：（1）降低原油粘度，使原油膨脹。由于二氧化碳在油中的溶解度大，在一定的溫度及壓力下，當(dāng)原油與CO2接觸時(shí)，原油體積增加，粘度降低。（2）溶解氣驅(qū)及降壓開(kāi)采。CO2在油中的溶解度隨壓力的增加而增加，當(dāng)壓力降低時(shí)，飽和了CO2的原油中的CO2就會(huì)溢出，形成溶解氣驅(qū)。（3）乳化作用。CO2在原油中的溶解可以降低界面張力及形成酸

24、性乳化液。（4）與CO2驅(qū)相關(guān)的另一個(gè)開(kāi)采機(jī)理是由CO2形成的自由氣飽和度可以部分代替油藏中的殘余油。注煙道氣中氮?dú)獠糠痔岣卟墒章蕶C(jī)理主要有：(1)氮?dú)饩哂斜容^好的膨脹性，使其具有良好的驅(qū)替、氣舉和助排等作用；可以保持油氣藏流體的壓力；(2)氮?dú)饪梢赃M(jìn)入水不能進(jìn)入的低滲透層段，可降低滲透帶處于束縛狀態(tài)的原油驅(qū)替成為可流動(dòng)的原油；(3)氮?dú)獗蛔⑷胗蛯雍?可在油層中形成束縛氣飽和度，從而使含水飽和度及水相滲透率降低，在一定程度上提高后續(xù)水驅(qū)的波及體積；(4)氮?dú)獠蝗苡谒?，微溶于?能夠形成微氣泡，與油水形成乳狀液，降低原油粘度，提高采收率。氮?dú)馀c地層油接觸產(chǎn)生的溶解及抽提效應(yīng)，一方面溶解效應(yīng)使原油

25、粘度、密度下降，改善原油性質(zhì)，使處于驅(qū)替前緣被富化的氣體粘度、密度等性質(zhì)接近于地層原油，氣油兩相間的界面張力則不斷降低，在合適的油層壓力下甚至降到零而產(chǎn)生混相狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，注氮?dú)怛?qū)油效率將明顯提高；另一方面，抽提效應(yīng)使原油性質(zhì)變差，這種抽提作用在油井近井地帶表現(xiàn)更明顯、更強(qiáng)烈。煙道氣驅(qū)更適用于稠油油藏、低深透油藏、凝析氣藏和陡構(gòu)造油藏。5.注天然氣吞吐采油機(jī)理（1）降低原油粘度 天然氣吞吐降粘過(guò)程依賴天然氣在原油中的溶解度，當(dāng)原油中溶解一定量的天然氣后，原油的粘度大大降低。 （2）原油體積膨脹 隨著天然氣在原油中的溶解度增加，原油體積膨脹系數(shù)增大，殘余油體積膨脹，使部分的殘余油從其滯留的

26、空間“溢出”而形成可采出油，另外地層孔隙壓力增高，提高了原油的彈性能量，從而提高了原油流動(dòng)性能。 （3）降低界面張力 天然氣在原油中的溶解，碳數(shù)較小的分子與碳數(shù)較大的分子混溶，使得原油密度降低，分子間作用力產(chǎn)生的界面張力下降 （4）壓力下降造成溶解氣驅(qū) 隨著生產(chǎn)過(guò)程油藏壓力的下降，溶解到稠油中氣體逐漸脫出，形成溶解氣驅(qū)，其機(jī)理與正常開(kāi)采一個(gè)油田期間溶解氣驅(qū)一樣。即當(dāng)油藏壓力下降至低于飽和壓力時(shí)，隨著油層壓力的進(jìn)一步降低，原處于溶解狀態(tài)的氣體將分離出來(lái)，氣泡的膨脹能將原油趨向井底。（5）抽提原油中的輕質(zhì)組分 天然氣可以在不同相之間發(fā)生傳質(zhì)作用，通過(guò)這種作用，可以萃取原油中的輕質(zhì)組分，這種作用隨地

27、層溫度、壓力不同而有所區(qū)別。（6）提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差 天然氣的注入以及原油體積的膨脹能夠提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差，提高原油的采收率。 6.注空氣提高采收率機(jī)理6.1、注空氣提高采收率機(jī)理空氣注入輕質(zhì)油藏后，氧氣與原油發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，氧氣被消耗，生成碳的氧化物，并且反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使油層溫度有所升高，促使輕質(zhì)組分蒸發(fā)。因此，直接起驅(qū)替作用的并不是空氣，而是在油層內(nèi)生成的CO、CO2以及由N2和輕烴組分等組成的煙道氣。稠油油藏注空氣是借助原油燃燒產(chǎn)生大量的熱，使稠油降粘而流動(dòng)。而輕質(zhì)油藏注空氣一般具有以下幾種驅(qū)替機(jī)理：（1）高壓注空氣提高或維持了油藏壓力；（2）通過(guò)原

28、油低溫氧化將空氣中的氧氣全部消耗掉,至少可實(shí)現(xiàn)氮?dú)怛?qū)或間接的煙道氣驅(qū)；（3）煙道氣可能與原油之間發(fā)展為混相驅(qū)；（4）由于氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)和產(chǎn)生的可以降低原油粘度，使原油體積膨脹，熱膨脹效應(yīng)；（5）對(duì)陡峭或傾斜的油藏頂部注空氣還能產(chǎn)生重力驅(qū)替作用。6.2、注空氣開(kāi)發(fā)影響因素在注空氣開(kāi)發(fā)油藏過(guò)程中，多種因素對(duì)開(kāi)發(fā)效果都會(huì)造成影響，以下是影響注空氣開(kāi)發(fā)效果的主要影響因素：（1）原油流動(dòng)性注空氣之前，地下流體體系必須能夠流動(dòng)。對(duì)于流動(dòng)性差或無(wú)法流動(dòng)的油藏(例如：瀝青質(zhì)油藏)，需要進(jìn)行預(yù)熱，其方法可以是通過(guò)向注入井注入一個(gè)小的蒸汽段塞進(jìn)行預(yù)熱。（2）油藏構(gòu)造早期實(shí)踐表明，油藏傾角在5°左右時(shí)，

29、注入空氣易于沿構(gòu)造傾角往下移動(dòng)，因此，如果油藏存在傾角，在構(gòu)造高部位注空氣可以得到很好的開(kāi)發(fā)效果。（3）點(diǎn)火方式點(diǎn)火方式通常分為自燃點(diǎn)火和人工點(diǎn)火。原油的反應(yīng)性能和油藏溫度決定了油藏的點(diǎn)火方式。對(duì)于深層稀油油藏，油藏溫度高，原油具有很好的反應(yīng)性能，當(dāng)高速注入空氣時(shí)可以自燃。對(duì)于原油反應(yīng)性能差的稠油或?yàn)r青質(zhì)油藏，通常采用人工點(diǎn)火。常用的人工點(diǎn)火方法包括使用井下電加熱器或天然氣燃燒管來(lái)加熱注入的空氣，使其與原油接觸時(shí)達(dá)到著火點(diǎn)。（4）腐蝕作用在對(duì)注入空氣進(jìn)行多級(jí)分離過(guò)程中，空氣中的大部分水分已經(jīng)脫去。經(jīng)過(guò)3到5個(gè)階段的壓縮與分離，注入氣已經(jīng)變成了干空氣，此外，可以在壓縮機(jī)出口處添加潤(rùn)滑劑，使之和空

30、氣一起注入，并在注氣管線、閥門、以及套管內(nèi)壁上形成一層油膜，,從而降低注入體系的腐蝕作用。生產(chǎn)井的腐蝕因素包括水、CO2、H2S、O2以及高溫高壓。生產(chǎn)井的油套環(huán)空應(yīng)該用永久型注入封隔器隔離環(huán)空，或采用其他防腐措施進(jìn)行保護(hù)，其中的防腐辦法之一就是定期在環(huán)空循環(huán)原油，使其附著在油套壁上。（5）爆炸由于潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑劑沉積造成壓縮機(jī)和管線的爆炸。采用合成雙酯潤(rùn)滑劑，定期清除管道內(nèi)的潤(rùn)滑劑沉積，設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)有足夠的級(jí)數(shù)，排氣溫度在149以下，可防止爆炸的發(fā)生。停注和重新啟動(dòng)后，烴類流體向井筒回流造成注入井爆炸。國(guó)外油田注空氣的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)過(guò)程中，一般是當(dāng)壓縮機(jī)的停機(jī)時(shí)間超過(guò)30 min時(shí)，就采用一套凈化洗

31、井液系統(tǒng)，向井內(nèi)泵入氮?dú)?、水?%的氯化鉀水溶液，將剩余的空氣推入地層，以阻止烴類流體向井筒回流。其中氯化鉀水溶液用于防止地層粘土遇淡水膨脹，與氮?dú)庀啾?，成本低，但在井筒條件下，氯化鉀水與氧氣的混合物反應(yīng)會(huì)造成注氣井的油管和套管嚴(yán)重腐蝕，應(yīng)在涂料油管的注氣井中使用。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的注氣開(kāi)采后，當(dāng)近井地帶的烴大部分已燃燒掉或被驅(qū)替時(shí)，方可停止使用洗井液系統(tǒng)。由于氧氣突破造成生產(chǎn)設(shè)施爆炸。目前，國(guó)外主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)產(chǎn)出流體中的氧氣而加以預(yù)防。如采用與現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化防控、警報(bào)系統(tǒng)相連的氧氣探測(cè)器監(jiān)測(cè)生產(chǎn)，測(cè)試設(shè)備中的氧氣含量，產(chǎn)出氣樣定期送往實(shí)驗(yàn)室做分析等。7.蒸汽吞吐提高采收率機(jī)理蒸汽吞吐是指先向油井注入一

32、定量的蒸汽,關(guān)井一段時(shí)間,待蒸汽的熱能向油層擴(kuò)散后,再 井生產(chǎn)的一種開(kāi)采稠油的增產(chǎn)方法。（1）加熱降粘作用稠油的突出特征是對(duì)溫度非常敏感，可由粘度溫度曲線上看到。當(dāng)向油層注入250350高溫高壓蒸汽和熱水后，近井地帶相當(dāng)距離內(nèi)的油層和原油被加熱。這樣形成的加熱帶中的原油粘度將由幾千到幾萬(wàn)毫帕秒降低到幾毫帕秒，原油流向井底的阻力大大減小，流動(dòng)系數(shù)（Kh/）成幾十倍地增加，油井產(chǎn)量必然增加許多倍。（2）加熱后油層彈性能量的釋放對(duì)于油層壓力較高的油層，油層的彈性能量在加熱油層后充分釋放出來(lái)，成為驅(qū)油能量。而且，受熱后的原油產(chǎn)生膨脹，一般在200時(shí)體積膨脹10%左右，原來(lái)油層中如果存在少量的游離氣，也

33、將溶解于熱原油中。（3）重力驅(qū)作用對(duì)于厚油層，熱原油流向井底時(shí)，除油層壓力驅(qū)動(dòng)外，還受到重力驅(qū)動(dòng)作用?；夭蛇^(guò)程中吸收余熱。當(dāng)油井注汽后回采時(shí)，隨著蒸汽加熱的原油及蒸汽凝結(jié)水在較大的生產(chǎn)壓差下采出過(guò)程中，帶走了大量熱能，但加熱帶附近的冷原油將以極低的流速流向近井地帶，補(bǔ)充到降壓的加熱帶。（4）地層的壓實(shí)作用據(jù)研究，地層壓實(shí)作用驅(qū)出的油量高達(dá)15%左右。（5）蒸汽吞吐過(guò)程中的油層解堵作用稠油油藏在鉆井完井、井下作業(yè)及采油過(guò)程中，入井液及瀝青膠質(zhì)很容易堵塞油層，造成嚴(yán)重的油層損害。蒸汽吞吐后的解堵機(jī)理在于：注入蒸汽加熱油層及原油大幅度降粘后，在開(kāi)井回采時(shí)改變了液流方向，油、蒸汽及凝結(jié)水在放大生產(chǎn)壓差條件下高速流入井筒，將近井眼地帶的堵塞物排出，大大改善了油井滲流條件。（6）蒸汽膨脹的驅(qū)動(dòng)作用注入油層的蒸汽回采時(shí)具有一定的驅(qū)動(dòng)作用。分布在蒸汽加熱帶的蒸汽，在回采降低井底壓力過(guò)程中，蒸汽將大大膨脹，部分高壓凝結(jié)熱水則由于突然降壓閃蒸為蒸汽。這些都具有一定驅(qū)動(dòng)作用。（7）溶劑抽提作用油層中的原