[科普中國]-多次接觸混相驅

多級接觸混相驅是氣體混相驅油方法的一種，是指排驅氣體在地層中推進時，多次(級)與地層中的原油接觸后才能達到混相的排驅過程，它可以進一步分為凝析氣驅(如富氣驅)和蒸發(fā)氣驅(如二氧化碳驅、干氣驅、氮氣驅、煙道氣驅等)。1

簡介氣體混相驅是提高采收率（EOR）的一種方法，其目的是利用注入氣體能與原油達到混相的特性，使注入流體與原油之間的界面消失，即界面張力降低至零，從而驅替出油藏的殘余油。氣體混相驅按混相機理可分為一次接觸混相驅和多次接觸混相驅。2

多次接觸混相驅是指在注入氣體后，油藏原油與注入氣之間出現(xiàn)就地的組分傳質作用，形成一個驅替相過渡帶，其流體組成由原油組成變化過渡為注人流體的組成，這種原油與注入流體在流動過程中重復接觸而靠組分的就地傳質作用達到混相的過程，稱作“多次接觸混相”或“動態(tài)混相”。3

機理用于注氣開采的氣體，在具體應用過程中各有利弊。烷烴氣體具有地層油的某些特性，在注入時不污染、不損壞地層，特別是它同地層油之間可以進行十分有利的物質傳遞，以至達到混相，使注入氣同接觸的區(qū)域內殘留油飽和度很低。因此，烴類氣體用于氣驅是很有誘惑力的。

烴類氣可以是甲烷(干氣)、富氣以及像丙烷這樣的液化氣，這些氣體在相對低的壓力下依地層油的組成及溫度可以與原油混相，或者在驅替過程中發(fā)展成混相。即使注人氣和原油之間不能達到混相，通過氣一液的傳質作用、氣體的溶解也會使原油體積膨脹、黏度降低，地層能量補充以及重力穩(wěn)定驅替等機理也可以起到提高采收率的作用。3

分類干氣混相驅干氣是指甲烷含量超過85%的天然氣。高壓干氣混相驅是指在高壓下將甲烷為主的干氣注入油層，通過干氣與原油多次接觸達到混相的驅替過程。注入的干氣與原油多次接觸后形成了一個由富含C2～C6氣體與原油的混相帶，如圖1所示。這種方法不像富氣驅是通過富氣中C2～C6中間組分凝析到原油中達到混相，而是干氣從原油中抽提出中間組分加富而已，使注入氣體的組成和與之相接觸的原油的組成接近，從而達到混相。

如果原油中富含C2～C6組分，而且地層壓力很高，干氣驅才能是混相驅。高壓干氣驅方法的優(yōu)點在于成本低，干氣可循環(huán)注入。但是，高壓干氣驅的注氣壓力要求很高，對注入設備和原油的組成要求很嚴，因此其適用性較差。此外，重力分異效應較嚴重，尤其是在非均性油藏中更為突出。2

二氧化碳驅CO2驅是指注入的CO2段塞通過降低原油黏度、膨脹原油體積，以及多次接觸混相等機理提高油藏采收率的方法。在中等壓力下注入的CO2開始與原油接觸時，并不能立即達到混相，但可以形成一個類似于干氣驅的混相前緣，CO2抽提原油中大量的C2～C6組分達到混相。但是在高壓下，CO2有時又類似于富氣驅，CO2可以溶解于原油中，相當于富氣驅的中間組分凝析到原油中那樣。圖2為CO2驅工藝示意圖。在CO2段塞前緣是CO2一原油混相帶，其中富含C2～C6組分。為了控制CO2驅的流度，通常采取CO2一水交替注入的方法。

一般注入的CO2段塞尺寸為12%～40%孔隙體積，后面接著注入的是泡沫或水。因為CO2、泡沫或水交替注入可以大大地降低流度比，提高注入流體的波及效率。相對來說，CO2驅在低壓下能夠達到混相，比高壓注干氣方法的應用范圍更廣，但受到CO2資源量的限制，除非存在大型天然的氣藏。此外，CO2驅會帶來嚴重的腐蝕、結垢、瀝青沉積等問題。盡管如此，CO2驅仍是應用最廣的氣體混相驅方法，在提高采收率方法中占有顯著的位置。2

氮氣驅N2驅與高壓干氣驅類似，是指注入N2與原油通過多次接觸達到混相的一種提高采收率方法。注入的N2與原油接觸，抽提原油中的C2～C6中間組分，使N2自身不斷地富化，接近原油的組成，從而達到動態(tài)混相。在N2驅時，除了混相驅機理外，N2的重力排驅及保持油藏壓力效應均有用助于提高采收率。

N2驅要求原油中必須含有足夠的C2～C6中間組分，而且地層壓力較高，因此，N2驅適應于高壓輕質油藏。N2驅成本低，氣源來源于空氣，其成本是天然氣的1/4，是CO2的1/3～1/2。N2氣源還可以從煙道氣中獲得，從而緩解環(huán)境壓力，變廢為寶。但是，N2驅混相的條件較為嚴格，只有在高壓、輕質油藏，才能達到混相。在相同條件下，N2與原油達到混相所需的壓力比CO2和富氣高得多。2

應用在氣體多次接觸混相驅的應用中，富氣驅和CO2驅所需的混相壓力較低，對原油組成的要求也低；而干氣驅、N2驅和煙道氣驅所需的混相壓力高，對原油的要求也高。因此，對于一定的油藏，富氣驅和CO2驅能夠獲得較高的采收率。鑒于注氣的成本和最終采收率，CO2驅是氣體混相驅中最有吸引力的提高采收率方法。1

在油層壓力和溫度合適的條件下，二氧化碳可以高度溶于油和水。當油和水內含有大量溶解的二氧化碳時，它們的黏度、密度和壓縮性都得到改善，有助于提高采油效率。4

本詞條內容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學