超声波辅助CO2驱油提高采油采收率

2018-04-02

福建质量管理 2018年18期

(西北大学地质学系陕西西安 710069)

一、简介

随着采油方法和二次采收率的降低，需要考虑三次采油方法进一步降低油藏含油饱和度。二氧化碳(CO2)驱是提高石油采收率(EOR)技术之一，其中二氧化碳被注入油层，以增加石油采收率。在之前的所有研究中，超声波被应用于液体液体或液体固体界面是研究的重点。然而，气体驱油过程也可能是超声应用的潜在好选择。基于上述已证实的超声机制，将超声应用与CO2驱(超声波辅助CO2驱)相结合，以提高采油效果。因此，本研究的目的是通过使用不同的CO2注入速率和温度条件(控制和不受控制)来识别使用超声辅助CO2驱油的石油采收率的变化。可控和不可控的温度条件的目的是分析超声波对在多孔介质中通过加热作用的CO2驱油过程中提高采收率的影响。在所有实验中，对采油进行了监测，比较了二氧化碳驱的性能和超声辅助的二氧化碳驱油过程。

二、实验装置和程序

(一)设备

这项研究中，高频波是由一个发电机产生的，并通过一个可浸入式传感器，将其送到一个清洗器中.采用量热技术计算清洗效率为35.4%，这表明在散装溶液中耗散的功率为176.9W，一个填砂装置被用来代表多孔介质，它被用填砂夹浸入水中。实验中，有一个二氧化碳气瓶作为气体的来源,使用冷水机维持水温常数。

(二)步骤

首先将填砂装置浸入水中，为超声波辐射提供合适的环境。盐水(3% NaCl)被注射到填砂装置中，直到完全饱和。然后，以4.17 cc/min的速率将石蜡注入装置中。以石蜡、水饱和度(Sw)和含油饱和度(So)为核心，计算出岩心。然后，填砂装置进行了注水过程，直到没有产生更多的油，达到了关键的含油饱和度(Soc)。在本研究中，二氧化碳驱油和超声-辅助-二氧化碳驱油试验的起始点被认为是第三种恢复方法(EOR)，并假定二次采收率法(注水过程)不能产生更多的油。在超声辅助的二氧化碳驱油实验中，将CO2注入到填砂装置中。在两种不同的温度条件下进行了试验:(i)可控温度条件;在超声波浴缸内部温度保持恒定(约25摄氏度)时，使用冷水机，(ii)不受控制的温度条件下(系统温度不受控制)。

三、实验

(一)没有超声波辅助的二氧化碳驱油

第一系列实验是作为研究二氧化碳驱油对采油改善效果的一个基准，而不使用超声波在不同的CO2注入速率下。所得结果与超声应用的第二组实验进行了比较。可以得到，最高的油回收率为10cc/min的CO2注入速率，以及CO2注入速率为2cc/min的最低采油率。较高的CO2注入速率提供了更大的粘性力来推动填砂装置中的油和水。因此，它创造了一个较大的油库，在那里石油饱和度被留下的界面是低的，因此稳定的驱动降低了粘性指的可能性，从而增加了清扫效率和石油采收率。低注射率可以促进重力的发生。这种隔离是密度大的二氧化碳气体和密度较大的石油之间的差别。随着CO2的注入速率的增加，在多孔介质中克服毛细管力会更容易。因此，在任何CO2驱采过程中，选择合适的注射速率都是至关重要的，避免重力覆盖问题。

(二)超声波辅助下的二氧化碳驱油

在第二系列实验中，研究了超声波辅助CO2驱油对可控和不可控温度条件下采收率改善的影响。与没有超声波辅助相比，在超声辅助CO2驱的两种测试条件下，油的恢复情况都有所改善。然而，这些变化更明显的是在不可控温度条件下，超声辅助的二氧化碳驱油。此外，在这一系列的实验中，通过提高CO2注入速率，也提高了石油的采收率。

超声辅助二氧化碳驱油下油采收率的增加可归因于油粘度的降低。在温度可控实验中，油的粘度降低可能是由于超声波辐射引起的压力脉冲产生的气泡爆炸(称为空化效应)。在其压力低于蒸汽压力的情况下，在超声辐射的影响下，产生气泡或空腔。注入的二氧化碳可能在油和二氧化碳的界面处进入油中的这些气蚀区，这降低了粘度，从而提高了油的流动性，从而提高了稳定的界面。超声波引起粘度降低，由超声波产生的CO2填充腔和多孔介质中的毛细血管压力降低的综合作用可能改善超声辅助二氧化碳驱油过程的性能。