原油组分对CO2最小混相压力的影响

2014-04-16余华贵

精细石油化工进展 2014年6期

杨　红,余华贵

(陕西延长石油集团有限责任公司研究院，西安710075)

最小混相压力是判断CO2与地层原油在油藏条件下能否达到混相的重要指标[1-5]。然而随着油田的逐渐开发，油藏条件、原油物性等均在不断的变化，CO2与地层原油的最小混相压力由于受上述因素的影响[6-8]也不是固定不变的值，但目前针对该方面的研究多限于定性分析。因此，在不同驱替压力条件下进行2组细管实验，分析每组细管实验采出油的组分变化，并配制与该采出油组分近似的实验用油，进行重复实验，定量研究该地层原油组分对CO2最小混相压力的影响程度。

1　实验方法

在108 ℃油藏条件下，利用国内某油田原油进行细管模型CO2驱替实验，其中原油密度为0.57 g/cm3，黏度0.56 mPa·s，含气量151 m3/m3。实验步骤为：利用常规细管实验装置在不同压力条件下开展第1组CO2驱油实验，细管尺寸φ4 mm×1.2 m，细管平均渗透率6.1～6.2 μm2，实验流速0.15 mL/min；利用萃取率测试装置测定CO2对原油的萃取率和采出油中各组分含量；采用PVT装置配制与其各组分含量相近的实验用油，制作符合实验要求的细管模型，并在相同实验条件下开展第2组CO2驱油实验。

2　结果与讨论

2.1　CO2最小混相压力的确定

在不同驱替压力下进行第1组CO2驱油实验，结果见图1。相同CO2注入量下，随着驱替压力增大，CO2细管驱油实验采收率增加,且采收率增加幅度逐渐减小。这说明随着驱替压力增大，实验压力在接近CO2最小混相压力。当驱替压力为39 MPa时，采收率已达91.86%，这说明在此压力条件下，CO2已能与地层原油形成混相。对两段实验数据进行线性回归处理，结果见图2。得到CO2与原油最小混相压力为34.69 MPa。

图1　不同驱替压力条件下第1组CO2细管采收率与注入量的关系

图2　第1组CO2细管采收率与驱替压力的关系

2.2　CO2萃取对原油组分的影响

萃取率是指气体萃取原油的体积与初始原油体积的比值，考察不同萃取压力下CO2对原油的萃取率，结果见图3。随着萃取压力增大，CO2对原油的萃取率增大，且萃取率增大幅度逐渐减小。

图3　不同萃取压力下CO2对原油的萃取率

不同萃取压力下CO2萃取出原油中各组分含量(质量分数，下同)见表1。对于CO2萃取出原油，随着萃取出原油压力升高，原油中C5～C9和C10～C14轻质组分含量减小；而C15～C19、C20～C24和C25～C33重质组分含量增大。由此可知，随着萃取压力升高，CO2对轻质组分的萃取能力减小，对应萃取出原油中轻质组分含量减小；CO2对重质组分的萃取能力增强，对应萃取出原油中重质组分含量增大。此外，在一定萃取压力下，CO2萃取出原油的相对分子质量分布范围在C5～C33间，与原始油样相同，这表明，CO2能萃取出原始油样相对分子质量分布范围内的所有组分，但是，随着萃取压力增大，CO2对原油的萃取率增加，且其对轻质组分的萃取量大于对重质组分的，萃取出原油轻质组分含量高于原始油样。

表1　不同萃取压力下CO2萃取出原油中各组分含量

不同萃取压力下CO2萃取后残余油中各组分含量见表2。对于CO2萃取后残余油，随着萃取压力升高，原油中C5～C9和C10～C14轻质组分含量减小；而C15～C19，C20～C24和C25～C33重质组分含量增大。由此可知，随着萃取压力升高，尽管CO2对原油中重质组分的萃取能力和萃取量均增大，但其对轻质组分的萃取量仍大于重质组分的，导致萃取残余油中重质组分含量进一步增大。此外，一定萃取压力下，CO2萃取残余油相对分子质量分布范围与原始油样相同，且轻质组分含量大于重质组分，而残余油重质组分含量远高于原始油样。

表2　不同萃取压力下CO2萃取后残余油中各组分含量

2.3　原油组分对CO2最小混相压力的影响

根据2.2中测得的采出油中各组分含量，采用PVT配制与其各组分含量相近的实验用油，在不同驱替压力下进行第2组CO2驱油实验，结果见图4。当原油组分含量发生变化后，CO2与原油的最小混相压力增加至36.51 MPa，较第1组实验CO2与原油最小混相压力增大5.24%。CO2与原油的混相是由于CO2对原油中烃类组分的抽提作用。细管实验中，CO2与原油最小混相压力的增大主要是由于驱油实验中CO2对原油中各组分不同程度的萃取，造成原油中轻质组分含量降低，重质组分含量增大，促使原油中可被CO2抽提的烃类组分含量减少。