注空氣、氮氣、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，能夠達(dá)到混相驅(qū)油，高于原始地層壓力時為非混相驅(qū)。非混相驅(qū)主要通過溶解、膨脹、降粘，降低界面張力等作用來驅(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，乳化作用及降壓開采。CO2在油中的溶解度隨壓力增加而增加。當(dāng)壓力降低時，CO2從飽和CO2原油中溢出并驅(qū)動原油，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)的另一個開采機(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，原油流動能力增加，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完全飽和時原油粘度變化對比表原油初始粘度（mPa.s)CO2完全飽和時原油粘度（mPa.s）1000900015160100600351010013190.50.9溫度較高(大于120)時，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，CO2溶解度升高，降粘作用隨之提高，但當(dāng)壓力超過飽和壓力時，粘度反而上升（圖1-2）。原油粘度降低時，原油流動能力增加，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，大慶勘探開發(fā)研究院在45和12.7MPa的條件下進(jìn)行了有關(guān)試驗，試驗表明，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），同時也降低了水的流度。因為碳酸化后，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程，泄油的相對滲透率曲線高于它們的自動吸油相對滲透率曲線，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，一部分CO2溶解在原油中，同時，CO2也將一部分烴從原油中提取出來，這就使CO2被烴富化，最終導(dǎo)致CO2溶混能力大大提高。這個過程隨著驅(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，CO2和原油混合物有三個相存在：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。最小混相壓力時界面張力并不是0，細(xì)管實驗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)管實驗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量越來越多，當(dāng)油藏停止注CO2時，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就會從原油中分離出來，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碳酸巖時圈。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層無機(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)壓力超過一定值(此值與原油性質(zhì)及溫度有關(guān))時，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，其流動速度加快，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，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，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)時抽提效果好，但這樣會傷害地層。（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，同時溶解CO2的束縛水，體積膨脹，使部分束縛水變成流動水。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多級混相驅(qū)的基本條件。CO2與原油接觸時，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，含有富氣的CO2相能與原油混溶。（12）降低地層啟動壓力低滲透儲層存在啟動壓力梯度，兩相啟動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)，啟動壓力梯度也就越大。水驅(qū)啟動壓力梯度大于CO2驅(qū)啟動壓力梯度，CO2驅(qū)可明顯降低地層的啟動壓力，提高注入能力。（13）改變巖石孔隙結(jié)構(gòu)經(jīng)過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)油過程同時存在有利因素和不利因素。影響二氧化

16、碳驅(qū)油過程的有利因素包括：（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，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輸送問題。（5）工藝成本費用高。（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氮氣吞吐驅(qū)油機(jī)理N2驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理主要是通過增加地層能量、降低原油粘度、或通過與原油混相來提高原油采收率。其作用機(jī)理如下:1)注氮氣有利于保持地層壓力,注入地層后具有一定的彈性勢能,其能量釋放可起到良好的氣舉、助排作用;2)注入油藏的氮氣會優(yōu)先占據(jù)多孔介質(zhì)中的油孔道,將原來呈束縛狀態(tài)的原油驅(qū)出孔道成為可流動的原油,從而提高驅(qū)油效率;3)非混相驅(qū)替作用:氮氣、油、水三相形成乳狀液,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用程度,從而改善開發(fā)效果;（4）重力分異驅(qū)替作用在向油層注入氮氣后,由于重力分異,注入的氮氣就會進(jìn)入微構(gòu)造

18、高部位形成次生小氣頂,從而增加了一個附加的彈性能量,驅(qū)替頂部原油向下移動,延緩了油水界面的恢復(fù)。對傾斜的、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,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）壓水錐作用氮氣不溶于水,較少溶于油,且具有良好的膨脹性,驅(qū)油時彈性能蚤大,能保持地層壓力,有利于減緩底水錐進(jìn)（5)注氮氣-水交替驅(qū)將水驅(qū)和氣驅(qū)的優(yōu)點有效地結(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、替前沿相對均勻,而且由于滲吸作用,對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,注入的氮氣氣相由于重力分異作用向上超覆主要驅(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氮氣泡沫驅(qū)油機(jī)理常用的氮氣泡沫驅(qū)有氮氣泡沫熱水驅(qū)、氮氣泡沫和水交替驅(qū)、氮氣泡沫調(diào)驅(qū)等幾種形式，其作用機(jī)理大體相同。主要有以下幾個方面： (l)保持地層壓力,增加彈性能量。(2)稀釋降粘。高壓下,氮氣能部分溶解于原油,使原油膨脹,降低原油粘度。同時氮氣溶解使原油體積膨脹,膨脹油將水?dāng)D出孔隙空間,使排驅(qū)的油相相對滲透率高于吸吮時的水相相對滲透率,發(fā) 生相對滲透

20、率轉(zhuǎn)換,有利于油流流動環(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氣阻效應(yīng)來實現(xiàn)。在孔隙中，泡沫體系的流動阻力遠(yuǎn)大于液體的流動阻力,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)一個或多個孔隙空間而產(chǎn)生氣阻效應(yīng)后就會停止不動,流體的原有通道被堵住,這部分孔隙空間流體停止流動，泡沫體系將被迫進(jìn)入其它的孔隙空間,迫使另一部分原來不動的流體運移。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用。 (5)提高洗油效率。泡沫在驅(qū)替殘余油的過程中,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,對膜狀、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，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，提高了可動油的比例。 (6)調(diào)剖作用。一是泡沫對高滲透帶的選擇性封堵:

22、高滲透帶阻力小,氣體會優(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能力；二是泡沫對高含水層的選擇性封堵:泡沫對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%的氮氣和15%20%的二氧化碳以及少量雜質(zhì)，也稱排出氣體，處理過的煙道氣，可用作驅(qū)油劑。煙道氣的化

23、學(xué)成分不固定，其性質(zhì)主要取決于氮氣和二氧化碳在煙道氣中所占的比例。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)和氮氣驅(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，原油體積增加，粘度降低。（2）溶解氣驅(qū)及降壓開采。CO2在油中的溶解度隨壓力的增加而增加，當(dāng)壓力降低時，飽和了CO2的原油中的CO2就會溢出，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)的另一個開采機(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。注煙道氣中氮氣部分提高采收率機(jī)理主要有：(1)氮氣具有比較好的膨脹性，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)氮氣可以進(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)替成為可流動的原油；(3)氮氣被注入油層后,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)氮氣不溶于水，微溶于油,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。氮氣與地層油接觸產(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，注氮氣驅(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)理與正常開采一個油田期間溶解氣驅(qū)一樣。即當(dāng)油藏壓力下降至低于飽和壓力時，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，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。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）通過原

28、油低溫氧化將空氣中的氧氣全部消耗掉,至少可實現(xiàn)氮氣驅(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、注空氣開發(fā)影響因素在注空氣開發(fā)油藏過程中，多種因素對開發(fā)效果都會造成影響，以下是影響注空氣開發(fā)效果的主要影響因素：（1）原油流動性注空氣之前，地下流體體系必須能夠流動。對于流動性差或無法流動的油藏(例如：瀝青質(zhì)油藏)，需要進(jìn)行預(yù)熱，其方法可以是通過向注入井注入一個小的蒸汽段塞進(jìn)行預(yù)熱。（2）油藏構(gòu)造早期實踐表明，油藏傾角在5°左右時，

29、注入空氣易于沿構(gòu)造傾角往下移動，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發(fā)效果。（3）點火方式點火方式通常分為自燃點火和人工點火。原油的反應(yīng)性能和油藏溫度決定了油藏的點火方式。對于深層稀油油藏，油藏溫度高，原油具有很好的反應(yīng)性能，當(dāng)高速注入空氣時可以自燃。對于原油反應(yīng)性能差的稠油或瀝青質(zhì)油藏，通常采用人工點火。常用的人工點火方法包括使用井下電加熱器或天然氣燃燒管來加熱注入的空氣，使其與原油接觸時達(dá)到著火點。（4）腐蝕作用在對注入空氣進(jìn)行多級分離過程中，空氣中的大部分水分已經(jīng)脫去。經(jīng)過3到5個階段的壓縮與分離，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）爆炸由于潤滑劑或潤滑劑沉積造成壓縮機(jī)和管線的爆炸。采用合成雙酯潤滑劑，定期清除管道內(nèi)的潤滑劑沉積，設(shè)計的壓縮機(jī)有足夠的級數(shù)，排氣溫度在149以下，可防止爆炸的發(fā)生。停注和重新啟動后，烴類流體向井筒回流造成注入井爆炸。國外油田注空氣的開發(fā)試驗過程中，一般是當(dāng)壓縮機(jī)的停機(jī)時間超過30 min時，就采用一套凈化洗

31、井液系統(tǒng)，向井內(nèi)泵入氮氣、水或2%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，與氮氣相比，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)過幾個月的注氣開采后，當(dāng)近井地帶的烴大部分已燃燒掉或被驅(qū)替時，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，國外主要是通過監(jiān)測產(chǎn)出流體中的氧氣而加以預(yù)防。如采用與現(xiàn)場自動化防控、警報系統(tǒng)相連的氧氣探測器監(jiān)測生產(chǎn)，測試設(shè)備中的氧氣含量，產(chǎn)出氣樣定期送往實驗室做分析等。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)井一段時間,待蒸汽的熱能向油層擴(kuò)散后,再 井生產(chǎn)的一種開采稠油的增產(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，成為驅(qū)油能量。而且，受熱后的原油產(chǎn)生膨脹，一般在200時體積膨脹10%左右，原來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)作用對于厚油層，熱原油流向井底時，除油層壓力驅(qū)動外，還受到重力驅(qū)動作用?；夭蛇^程中吸收余熱。當(dāng)油井注汽后回采時，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）地層的壓實作用據(jù)研究，地層壓實作用驅(qū)出的油量高達(dá)15%左右。（5）蒸汽吞吐過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，在開井回采時改變了液流方向，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)動作用注入油層的蒸汽回采時具有一定的驅(qū)動作用。分布在蒸汽加熱帶的蒸汽，在回采降低井底壓力過程中，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)動作用。（7）溶劑抽提作用油層中的原