超临界CO2萃取致密油的数值模拟研究

摘要/Abstract

摘要：

利用CO₂萃取作用进行吞吐施工能够克服致密油藏难以形成有效驱替的生产开发难题。通过PVTi模块进行原油馏分劈分,结合注CO₂膨胀实验数据得到地层原油的拟组分性质,应用CFD模拟研究影响CO₂对致密油萃取的相关因素。结果表明：超临界CO₂在多孔介质中主要萃取原油的轻质组分,尤其是C₁₅₊以下的组分;注入压力越大,CO₂注入量越多,对原油的溶解能力就越强,能增强其对重质组分的萃取;同时CO₂的注入量增加还能促进CO₂在多孔介质中的滞留,利于CO₂的封存;随着孔隙度的增加,CO₂的萃取效果先增加后下降,在较低孔隙度条件下依然有44 %的萃取效果。利用CO₂萃取致密油具有一定的应用前景。

关键词: 致密油, CO₂, 萃取, 多孔介质, 数值模拟

Abstract:

The huff and puff operation by CO₂ extraction can overcome the production and development problems of tight reservoirs which are difficult to form effective displacement. Crude oil fractions were divided by PVTi module, and the pseudo-component properties of formation crude oil could be obtained by combining with the expansion experimental data of CO₂ injection. Relevant factors affecting the extraction of tight oil by CO₂ were studied by CFD simulation. The results showed that supercritical CO₂ mainly extracted the light components of crude oil in porous media, especially those below C₁₅₊. The higher injection pressure was, and the more CO₂ was injected, the stronger the solubility of crude oil would be, and it could enhance the extraction of heavy components. Meanwhile, the increase of CO₂ injection could also promote the retention of CO₂ in porous media, which was conducive to CO₂ storage. With the increase of porosity, the extraction effect of CO₂ increased first and then decreased, and was still 44 % under the condition of lower porosity. The extraction of tight oil by CO₂ has a certain application prospect.

Key words: tight oil, CO₂, extraction, porous media, numerical simulation

中图分类号:

TE348

施雷庭,朱诗杰,马杰,杨梅,彭洋平,叶仲斌. 超临界CO₂萃取致密油的数值模拟研究[J]. 油气藏评价与开发, 2019, 9(3): 25-31.

Shi Leiting,Zhu Shijie,Ma Jie,Yang Mei,Peng Yangping,Ye Zhongbin. Numerical simulation of tight oil extraction with supercritical CO₂[J]. Reservoir Evaluation and Development, 2019, 9(3): 25-31.

图/表 13

表1

表2

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参考文献 16

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原油性质变化	物理变化	其他
降低原油黏度	原油体积膨胀	溶解气驱作用
改善原油与水的流度比	轻组分萃取、萃取作用	混相效应
降低油水间界面张力	分子扩散作用	提高地层渗透率

组分	摩尔组成/（mol%）	质量分数,%
C₅₊	30.264	5.128 1
C₁₀₊	14.222	5.455 3
C₁₅₊	9.850	6.045 9
C₂₀₊	14.488	11.601 0
C₂₅₊	17.432	24.599 0
C₃₀₊	13.744	47.170 7

组分	分子量	临界压力/MPa	临界温度/K	方程系数Ω_a	方程系数Ω_b	偏心因子	等张比容
CO₂	44.01	7.39	304.70	0.43	0.09	0.23	78.00
C₅₊	16.04	4.60	190.60	0.43	0.09	0.01	77.00
C₁₀₊	36.32	4.60	334.13	0.43	0.09	0.12	126.86
C₁₅₊	58.12	3.73	417.46	0.43	0.09	0.19	186.10
C₂₀₊	75.82	3.27	478.13	0.43	0.09	0.26	241.47
C₂₅₊	133.63	2.54	616.64	0.43	0.09	0.43	389.78
C₃₀₊	325.00	1.04	839.84	0.43	0.09	1.04	828.33

模拟编号	实验条件
模拟编号	温度/ ℃	压力/ MPa	孔隙度, %	渗透率/ 10^-3μm²	CO₂注入量, %
1	72	9.85	10	0.95	10
2	72	12.00	10	0.95	20
3	72	20.80	10	0.95	40
4	72	20.80	15	2.23	40
5	72	20.80	20	3.03	40
6	72	20.80	10	0.95	20
7	72	20.80	10	0.95	55
8	72	20.80	10	0.95	70

组分名称	孔隙度为10 %的质量/kg			孔隙度为15 %的质量/kg			孔隙度为20 %的质量/kg
组分名称	初始含量	萃取后含量	萃取量	初始含量	萃取后含量	萃取量	初始含量	萃取后含量	萃取量
C₅₊	0.056 6	0.000 2	0.056 4	0.059 1	0.000 2	0.059 0	0.063 3	0.000 2	0.063 1
C₁₀₊	0.060 1	0.004 3	0.055 8	0.062 8	0.004 4	0.058 5	0.067 2	0.004 5	0.062 7
C₁₅₊	0.066 7	0.010 9	0.055 8	0.069 8	0.011 0	0.058 8	0.074 6	0.011 4	0.063 2
C₂₀₊	0.128 0	0.080 4	0.047 6	0.133 7	0.080 8	0.052 9	0.143 1	0.083 7	0.059 4
C₂₅₊	0.271 4	0.234 9	0.036 5	0.283 6	0.236 2	0.047 4	0.303 4	0.244 5	0.058 8
C₃₀₊	0.520 3	0.492 2	0.028 1	0.543 9	0.495 0	0.048 8	0.581 7	0.512 5	0.069 2
CO₂	0.000 0	0.044 1		0.000 0	0.044 4		0.000 0	0.045 9
总质量	1.103 1	0.867 0		1.153	0.872		1.233 2	0.902 7

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Numerical simulation of tight oil extraction with supercritical CO₂

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模拟条件	萃取后总质量/kg	初始原油质量/kg	萃取率, %	CO₂滞留量/kg
压力9.85 MPa	0.965 6	1.103 1	18.14	0.029 5
压力12.00 MPa	0.953 7	1.103 1	23.91	0.051 1
压力20.80 MPa	0.867 0	1.103 1	44.68	0.041 1
孔隙度10 %	0.867 0	1.103 1	44.68	0.041 1
孔隙度15 %	0.872 0	1.153 0	53.37	0.044 4
孔隙度20 %	0.902 7	1.233 2	51.43	0.045 9
CO₂注入量20 %	0.908 6	1.103 1	32.92	0.027 4
CO₂注入量55 %	1.015 8	1.103 1	45.15	0.156 7
CO₂注入量70 %	1.160 5	1.103 1	46.54	0.286 8

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