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

[1]	贾承造, 邹才能, 李建忠 , 等. 中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J]. 石油学报, 2012,33(3):5-12.
[2]	王高峰, 郑雄杰, 张玉 , 等. 适合二氧化碳驱的低渗透油藏筛选方法[J]. 石油勘探与开发, 2015,42(3):358-363.
[3]	郭冀隆 . 二氧化碳地质封存过程中CO₂—水—岩相互作用实验研究[D]. 北京:中国地质大学, 2017.
[4]	李孟涛, 单文文, 刘先贵 , 等. 超临界二氧化碳混相驱油机理实验研究[J]. 石油学报, 2006,27(3):80-83.
[5]	王鉴, 张楠, 武芹 , 等. 超临界CO₂溶解性能的研究进展[J]. 炼油与化工, 2011,22(5):1-5.
[6]	Okamoto Ikuo, Li Xiaochun, Ohsumi Takashi . Effect of supercritical CO₂ as the organic solvent on cap rock sealing performance for underground storage[J]. Energy, 2005,30(11):2344-2351. doi: 10.1016/j.energy.2003.10.025
[7]	Cuiyu dong, BTodd Hoffman . Modeling gas injection into shale oil reservoirs in the Sanish Field, North Dakota[C]// paper URTEC-1581998-MS presented at the Technology ConferenceSource SPE/AAPG/SEG Unconventional Resources Technology Conference, 12-14 August 2013, Denver, Colorado, USA.
[8]	Chengyao Song, Daoyong Yang . Performance evaluation of CO₂ huff-n-puff processes in tight oil formations[C]// paper SPE-167217-MS presented at the SPE Unconventional Resources Conference Canada, 5-7 November 2013, Calgary, Alberta, Canada.
[9]	Yousefi S, Atrens A D, Sauret E . CFD convective flow simulation of the varying properties of CO₂-H₂O mixtures in geothermal systems[J]. The Scientific World Journal, 2015: 1-8.
[10]	Qianlin zhu, Qianlong Zhou, Xiaochun Li . Numerical simulation of displacement characteristics of CO₂ injectedin pore-scale porous media[J]. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2016,8(1):87-92. doi: 10.1016/j.jrmge.2015.08.004
[11]	Elena Fernandez, Deirdre Hugi-Cleary , M Victoria López-Ramón. Adsorption of phenol from dilute and concentrated aqueous solutions by activated carbons[J]. Langmuir, 2003,19(23):9719-9723. doi: 10.1021/la030137d
[12]	徐艳梅 . CO₂在多孔介质中的非平衡扩散理论与实验研究[D]. 成都: 西南石油大学, 2008.
[13]	孙扬, 孟英峰, 练章华 , 等. 重馏分特征化对油气藏流体相态特征模拟计算的影响[J]. 复杂油气藏, 2009,2(2):39-43.
[14]	姜凤光, 胡永乐 . 二氧化碳驱地下流体相态特征研究[J]. 特种油气藏, 2014,21(6):90-92.
[15]	Karen Schou Pedersen, Peter L Christensen, Jawad Azeem Shaikh. Phase behavior of petroleum reservoir fluids[M]. Boca Raton: CRC Press, 2015.
[16]	Ruina Xu, Peixue Jiang . Numerical simulation of fluid flow in microporous media[J]. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008,29(5):1447-1455. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2008.05.005

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

[1]	吴财芳,高彬,李清,陈贞龙. 气体水合物合成研究进展 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(2): 267-276.
[2]	张连锋,张伊琳,郭欢欢,李洪生,李俊杰,梁丽梅,李文静,胡书奎. 近废弃油藏延长生命周期开发调整技术 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 124-132.
[3]	唐建东, 王智林, 葛政俊. 苏北盆地江苏油田CO₂驱油技术进展及应用 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 18-25.
[4]	李建山, 高浩, 鄢长灏, 王石头, 王亮亮. 原油-CO₂相互作用机理分子动力学模拟研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 26-34.
[5]	董利飞, 董文卓, 张旗, 钟品志, 王苗, 余波, 韦海宇, 杨超. 咸水层中CO₂溶解性能预测方法优选 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 35-41.
[6]	张志超,柏明星,杜思宇. 页岩油藏注CO₂驱孔隙动用特征研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 42-47.
[7]	王军,邱伟生. 高含水油藏CO₂人工气顶驱油-封存适宜条件研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 48-54.
[8]	孙宜丽. 注CO₂改善河南双河油田低渗储层注水能力机理研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 55-63.
[9]	陈兴明,何志山. 模块化撬装化CO₂回收技术研究与应用 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 64-69.
[10]	石彦, 谢俊辉, 郭小婷, 吴通, 陈德全, 孙琳, 杜代军. 新疆油田中深层稠油CO₂驱/吞吐实验研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 76-82.
[11]	赵坤,李泽阳,刘娟丽,胡可,江冉冉,王伟祥,刘秀珍. 吉木萨尔页岩油井区CO₂前置压裂工艺参数优化及现场实践 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 83-90.
[12]	张志升, 吴向阳, 吴倩, 王冀星, 林汉弛, 郭军红, 王锐, 李金花, 林千果. CO₂驱油封存泄漏风险管理系统及应用研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2024, 14(1): 91-101.
[13]	崔玉东, 陆程, 关子越, 罗万静, 滕柏路, 孟凡璞, 彭越. 南海海域天然气水合物降压开采储层蠕变对气井产能影响 [J]. 油气藏评价与开发, 2023, 13(6): 809-818.
[14]	何海燕, 刘先山, 耿少阳, 孙军昌, 孙彦春, 贾倩. 基于渗流-温度双场耦合的油藏型储气库数值模拟 [J]. 油气藏评价与开发, 2023, 13(6): 819-826.
[15]	梁运培, 张怀军, 王礼春, 秦朝中, 田键, 陈强, 史博文. 连续加载应力下真实裂缝流场和渗透率演化规律数值研究 [J]. 油气藏评价与开发, 2023, 13(6): 834-843.