二氧化碳驱沥青质沉积影响下多孔介质中渗流规律研究

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CO2是温室气体的主要成分,对CO2最理想的处理方式就是通过注气井注入油气田,这样不仅可以实现CO2的地质埋存,还可以在注气过程中起到提高油藏采收率的效果。然而,矿场应用和室内试验均表明:将CO2注入油藏会造成油藏条件和原油组分的变化,导致沥青质从原油中沉淀析出,并沉积于岩石孔隙喉道内,造成油井产能的下降,影响CO2驱开采的经济性。因此,研究沥青质沉积影响下岩石多孔介质内的油藏流体的渗流规律及准确预测不同油藏条件下的沥青质沉积量与油井产能之间的关系,对于确定CO2驱油井的生产工艺和开发方案,确保稳产、高产具有十分重要的指导意义。  首先,在沥青质沉淀量计算方面,基于溶液理论,在分析热力学循环基础上,推导了根据固相和液相沥青质逸度的关系计算固相沥青质逸度的热力学计算方法,在用PR-EOS方程计算出液相沥青质逸度的基础上计算固相逸度,针对油气体系计算了不同条件下的沥青质沉淀量,并将计算值与实验值以及状态方程模型计算值进行了对比,对比结果表明,本文建立的计算模型的相对误差更小,更能拟合注CO2过程中的沥青质沉淀量,并分析了注气浓度、压力、温度对沥青质沉淀量的影响趋势。  其次,在岩石渗透率损伤率研究方面,针对不同的原油初始沥青质含量、压力、温度、驱替速度以及岩心孔、渗性质进行CO2驱替实验,得到不同条件下的沥青质沉淀量以及岩心渗透率变化数据。建立了描述典型砂岩的孔隙度和渗透率之间关系的幂函数模型,不同类型岩心的渗透率变化趋势大小由幂指数n确定。根据颗粒与孔喉理论,建立了同时考虑沥青质吸附和堵塞两种机理造成油藏损伤的渗透率损伤函数模型,并针对典型砂岩以及实验用岩心回归了表征两种机理分别所占比例的f常数,分析了油藏及流体性质对渗透率损伤程度的影响趋势,并分别回归了f常数与岩心孔隙度和渗透率之间的关系式以及渗透率损伤函数与原油沥青质原始含量、驱替温度、驱替压力、驱替速度、岩心初始渗透率之间的表达式。  最后,针对注CO2低渗透油藏发生沥青质沉积造成渗透率损伤进而引起油藏启动压力梯度变化的情况,在建立沥青质沉积-流体渗流耦合模型的基础上,推导了圆形地层直井的产能预测模型,并假设不同地层条件、地层CO2含量以及原油沥青质初始含量对产能计算模型进行了敏感性分析。并回归了油井产油量与各影响因素之间的关系式,可用于指导现场生产实践。
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