超聲波輔助CO2驅(qū)油提高采油采收率

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系 陜西 西安 710069)

一、簡介

隨著采油方法和二次采收率的降低，需要考慮三次采油方法進(jìn)一步降低油藏含油飽和度。二氧化碳(CO2)驅(qū)是提高石油采收率(EOR)技術(shù)之一，其中二氧化碳被注入油層，以增加石油采收率。在之前的所有研究中，超聲波被應(yīng)用于液體液體或液體固體界面是研究的重點(diǎn)。然而，氣體驅(qū)油過程也可能是超聲應(yīng)用的潛在好選擇?；谏鲜鲆炎C實(shí)的超聲機(jī)制，將超聲應(yīng)用與CO2驅(qū)(超聲波輔助CO2驅(qū))相結(jié)合，以提高采油效果。因此，本研究的目的是通過使用不同的CO2注入速率和溫度條件(控制和不受控制)來識(shí)別使用超聲輔助CO2驅(qū)油的石油采收率的變化?？煽睾筒豢煽氐臏囟葪l件的目的是分析超聲波對在多孔介質(zhì)中通過加熱作用的CO2驅(qū)油過程中提高采收率的影響。在所有實(shí)驗(yàn)中，對采油進(jìn)行了監(jiān)測，比較了二氧化碳驅(qū)的性能和超聲輔助的二氧化碳驅(qū)油過程。

二、實(shí)驗(yàn)裝置和程序

(一)設(shè)備

這項(xiàng)研究中，高頻波是由一個(gè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，并通過一個(gè)可浸入式傳感器，將其送到一個(gè)清洗器中.采用量熱技術(shù)計(jì)算清洗效率為35.4%，這表明在散裝溶液中耗散的功率為176.9W，一個(gè)填砂裝置被用來代表多孔介質(zhì)，它被用填砂夾浸入水中。實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)二氧化碳?xì)馄孔鳛闅怏w的來源,使用冷水機(jī)維持水溫常數(shù)。

(二)步驟

首先將填砂裝置浸入水中，為超聲波輻射提供合適的環(huán)境。鹽水(3% NaCl)被注射到填砂裝置中，直到完全飽和。然后，以4.17 cc/min的速率將石蠟注入裝置中。以石蠟、水飽和度(Sw)和含油飽和度(So)為核心，計(jì)算出巖心。然后，填砂裝置進(jìn)行了注水過程，直到?jīng)]有產(chǎn)生更多的油，達(dá)到了關(guān)鍵的含油飽和度(Soc)。在本研究中，二氧化碳驅(qū)油和超聲-輔助-二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)的起始點(diǎn)被認(rèn)為是第三種恢復(fù)方法(EOR)，并假定二次采收率法(注水過程)不能產(chǎn)生更多的油。在超聲輔助的二氧化碳驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，將CO2注入到填砂裝置中。在兩種不同的溫度條件下進(jìn)行了試驗(yàn):(i)可控溫度條件;在超聲波浴缸內(nèi)部溫度保持恒定(約25攝氏度)時(shí)，使用冷水機(jī)，(ii)不受控制的溫度條件下(系統(tǒng)溫度不受控制)。

三、實(shí)驗(yàn)

(一)沒有超聲波輔助的二氧化碳驅(qū)油

第一系列實(shí)驗(yàn)是作為研究二氧化碳驅(qū)油對采油改善效果的一個(gè)基準(zhǔn)，而不使用超聲波在不同的CO2注入速率下。所得結(jié)果與超聲應(yīng)用的第二組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較?？梢缘玫剑罡叩挠突厥章蕿?0cc/min的CO2注入速率，以及CO2注入速率為2cc/min的最低采油率。較高的CO2注入速率提供了更大的粘性力來推動(dòng)填砂裝置中的油和水。因此，它創(chuàng)造了一個(gè)較大的油庫，在那里石油飽和度被留下的界面是低的，因此穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)降低了粘性指的可能性，從而增加了清掃效率和石油采收率。低注射率可以促進(jìn)重力的發(fā)生。這種隔離是密度大的二氧化碳?xì)怏w和密度較大的石油之間的差別。隨著CO2的注入速率的增加，在多孔介質(zhì)中克服毛細(xì)管力會(huì)更容易。因此，在任何CO2驅(qū)采過程中，選擇合適的注射速率都是至關(guān)重要的，避免重力覆蓋問題。

(二)超聲波輔助下的二氧化碳驅(qū)油

在第二系列實(shí)驗(yàn)中，研究了超聲波輔助CO2驅(qū)油對可控和不可控溫度條件下采收率改善的影響。與沒有超聲波輔助相比，在超聲輔助CO2驅(qū)的兩種測試條件下，油的恢復(fù)情況都有所改善。然而，這些變化更明顯的是在不可控溫度條件下，超聲輔助的二氧化碳驅(qū)油。此外，在這一系列的實(shí)驗(yàn)中，通過提高CO2注入速率，也提高了石油的采收率。

超聲輔助二氧化碳驅(qū)油下油采收率的增加可歸因于油粘度的降低。在溫度可控實(shí)驗(yàn)中，油的粘度降低可能是由于超聲波輻射引起的壓力脈沖產(chǎn)生的氣泡爆炸(稱為空化效應(yīng))。在其壓力低于蒸汽壓力的情況下，在超聲輻射的影響下，產(chǎn)生氣泡或空腔。注入的二氧化碳可能在油和二氧化碳的界面處進(jìn)入油中的這些氣蝕區(qū)，這降低了粘度，從而提高了油的流動(dòng)性，從而提高了穩(wěn)定的界面。超聲波引起粘度降低，由超聲波產(chǎn)生的CO2填充腔和多孔介質(zhì)中的毛細(xì)血管壓力降低的綜合作用可能改善超聲輔助二氧化碳驅(qū)油過程的性能。

四、結(jié)論

在這項(xiàng)研究中，研究了超聲波對二氧化碳驅(qū)油對石油采收率的影響。根據(jù)本研究進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

1.在可控/不可控的溫度條件下的超聲輔助CO2驅(qū)油中，與不使用超聲波的二氧化碳驅(qū)油相比，石油采收率得到提升，這種提升可歸因于諸如粘度降低，毛細(xì)管壓力和界面張力的機(jī)制。

2.超聲波在位移和移位的流體之間形成穩(wěn)定的界面，這意味著可以減少指法效應(yīng)并提高掃描效率。

3.與可控溫度實(shí)驗(yàn)相比，在不可控的溫度實(shí)驗(yàn)中石油采收會(huì)更多。