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1、CO2驱替过程中的沥青质沉积及其对原油采收率的影响摘要：注入CO2引起原油组分改变，从而造成沥青质等重有机质沉积，需要研究CO2动态驱替过程中的沥青质的沉积程度、影响因素及其对CO2驱油效果的影响。本文采用动态驱油实验，考察不同原油沥青质含量和岩心渗透率条件下沥青质的沉积量及C02驱油效果，研究CO2驱替过程中沥青质沉积和原油采收率的变化规律。实验中采用分光光度法对采出原油中的沥青质含量进行了测量，得到沥青质沉积情况。实验结果表明，CO2驱油过程中引起了沥青质沉积，且与岩心渗透率、原油初始沥青质含量直接相关，相同条件下，低渗透岩心对沥青质沉积的影响更为明显；此外，随着沥青质沉积量的增加，CO2
2、驱的采收率降低。关键词：沥青质沉积；CO2驱；渗透率；采收率 引 言大量国内外的生产实践表明，在CO2驱替过程中，极易引起原油中沥青质等重有机质的沉积，已有不少油田出现过此类问题。近年来，国内外开展了大量的理论和实验研究，但主要集中于静态条件下，沥青质的沉积机理和沉积条件等方面，相对于复杂的地层条件，其必然存在局限性。而动态研究方面，由于国内外原油性质和油藏条件的不同，在研究的侧重点和结论适应性方面存在着差异18。笔者采用国内三种沥青质含量不同的原油，在前期静态实验的基础上，进行了砂岩岩心的动态驱替实验。采用分光光度法2,9对CO2驱替前后原油中沥青质含量进行了测量，得到了原油沥青质含量和岩心
3、渗透率对原油采收率的影响和沥青质的沉积规律。1.实验部分1.1 实验条件及方法采用不同粒度配比的石英砂胶结制成不同渗透率级别的尺寸为4.5cm4.5cm30cm模型(表1)。实验温度为75，实验采用普通自来水，CO2纯度为99.9%。实验模拟原油参数见表2。表1岩心物性参数岩心编号DM-1DM-2DM-3DM-4水测渗透率/10-3m28.5194.61114.54104.12孔隙度/%35.7524.7227.9326.19表2 实验原油参数模拟原油75黏度（mPa.s）SARA组分分析法饱和分/wt%芳烃/wt%胶质含量/wt%沥青质含量/wt%总收率/%大庆榆树林10.361.7516.
4、947.290.2486.23河南5-11 10.639.4221.0325.220.5286.19待添加的隐藏文字内容2河南下二门10.434.4423.0827.140.4185.08实验方法如下：（1）采用分光光度法测量原油的初始沥青质含量，具体方法参看文献9。（2）采用压力降落方法测量计算4Mpa和8Mpa下的CO2扩散系数及相应的溶解度，具体方法见文献10。实验前后需测量原油中的沥青质含量。（3）将岩心抽真空饱和水，测量孔隙体积和计算孔隙度；水测渗透率；饱和油；水驱油含水达98%时计算水驱采收率；（4）改用CO2驱油，控制出口压力，保持压差一定，出口端计量出液量与出气量，CO2注入1
5、PV后停止气驱。计算出油量与气驱采收率，测定采出油样中的沥青质含量；（5）根据模拟原油原始沥青质含量和CO2驱后的沥青质含量计算总的沥青质沉积量。1.2实验设备及流程主要实验设备包括：CO2驱替实验设备（江苏华安石油仪器厂），国产高温高压扩散装置（江苏华安石油仪器厂），黏度计（美国Brookfield DV-+pro），紫外可见光分光光度计（上海755B型）。2.实验结果与分析2.1沥青质的沉积（1）原油沥青质的初始含量表3中是采用分光光度法分别测得的大庆榆树林、河南5-11以及河南下二门三种模拟原油中沥青质的初始含量。表3 原油沥青质的初始含量模拟原油沥青质含量/wt%第一次测量第二次测量第
6、三次测量平均大庆榆树林0.510.490.520.51河南5-11 2.672.692.712.68河南下二门3.503.583.483.52由表3可以看出，每种原油都采用分光光度法测量三次沥青质的含量，通过与原油原有数据的比较可以看出，对于每种原油的三次测得的结果都很接近，因此，采用分光光度法测量出的沥青质含量值重复性好，可信度高。（2）CO2溶解扩散过程中的沥青质沉积采用静态实验的方法对不同压力和沥青质含量条件下的CO2扩散系数和溶解度进行了测量，并对实验前后原油的沥青质含量进行了对比。图2 沥青质含量与CO2扩散系数和溶解度关系曲线由图2可以看出，静态条件下，CO2的溶解和扩散受到原油原
7、始沥青质含量的影响，随着其含量升高，CO2的扩散系数减小，溶解度增大，同时随着压力的增加，CO2的扩散系数和溶解度升高的更加明显。静态实验后，3种油样均发生了沥青质沉积，沉积程度随着原始沥青质含量的增加而升高。通过前面表3的结果可以看出，大庆榆树林原油的沥青质含量是0.51%，河南下二门原油的沥青质含量是3.52%，而在通入CO2以后，原油中的沥青质含量都明显降低，大庆榆树林原油中沥青质含量由0.51%下降到0.18%，河南下二门原油的沥青质含量由3.52%下降到0.19%，所以与大庆榆树林原油相比，河南下二门原油的沥青质沉积量更大。此处表明，二氧化碳的注入而引起的沥青质沉积与原油的性质有关，
8、原油中的胶质对沥青质有一定的增溶作用，CO2在注入过程中，胶质-沥青质体系会被破坏，沥青质便沉积下来，由于河南原油的胶质含量较高，二氧化碳的注入对胶质-沥青质体系的破坏就更明显，所以沥青质的沉积也就更明显。因此，建议在现场进行二氧化碳驱油时，为了减少沥青质沉积对采收率的影响，要考虑原油的适应性问题。（3）动态驱油过程中的沥青质沉积动态驱油实验各取样点沥青质含量测量结果见表4。岩心编号模拟原油初始含量二氧化碳驱停止时含量/wt%沉积量/wt%DM-1大庆榆树林0.510.180.33DM-2大庆榆树林0.510.230.18DM-3河南5-11 2.681.810.87DM-4河南下二门3.52
9、2.391.13表4 驱油过程中沥青质的含量变化从表4中可以看出，随着CO2的注入，四组实验中原油的沥青质均发生了部分沉积。渗透率较低的DM-1组实验后沥青质沉积量为0.33wt%，远大于渗透率较高的DM-2组。由于沥青质在沉积过程中形成的团块颗粒带有正电荷和极性，极易在岩石孔隙表面发生吸附，相对于高渗岩心，在相似的孔隙度条件下，低渗岩心往往具有更大的内表面积，这样就加大了沥青质团块的吸附量，改善了团块吸附的难易程度。同时更大的内表面积也使CO2与原油的接触更加充分，CO2在原油中的溶解量升高，促进了沥青质团块颗粒的产生。更细的孔喉和更复杂的孔隙结构也提高机械捕集现象发生的概率。因此，渗透率较
10、低的DM-1组对沥青质沉积更加敏感。动态驱油实验的结果表明，岩心渗透率（岩心DM-2、 DM-3 和DM-4）差别不大的条件下，随着原油中初始沥青质含量的增加，沥青质沉积量呈现增加的趋势。但动态条件下，沥青质沉积量不如前面静态实验中的大，这可能是由实验条件引起的，动态驱油过程中二氧化碳与原油的接触程度不如静态实验中的高。2.2沥青质沉积对采收率的影响为了体现沥青质沉积对采收率的影响，本文只针对相同渗透率下的沥青质沉积对采收率的影响进行分析。相同渗透率下，水驱阶段的采收率差别不大,基本可忽略剩余油量对CO2驱的影响。随着原油中沥青质含量的增加，CO2驱阶段的采收率呈现逐渐下降的趋势。表明在CO2
11、驱阶段，CO2的驱替效果与沥青质的沉积存在着联系。图5 相同渗透率下CO2驱阶段采出程度变化曲线图6 相同渗透率下沥青质沉积量与CO2驱采收率关系图5给出了CO2驱阶段采出程度与CO2注入量的关系，从图中看到，在驱替开始阶段，三组实验的原油采出程度都有明显提高。随着CO2注入量的增加，原油沥青质逐渐发生沉积，使渗透率降低，沥青质含量较高的DM-4组曲线较快达到水平段，最终采收率较低。而其余各组实验的采出程度曲线达到水平段的时间延长，最终采收率逐渐提高。结合图6给出的DM-2、DM-3和DM-4三组实验的沥青质沉积量与CO2驱阶段采收率的关系，可以得到：CO2驱阶段采收率的降低是与沥青质沉积量的
12、增加相对应的，即CO2驱阶段的采收率随着原油沥青质沉积量的升高而降低。3.结 论（1）静态扩散溶解实验与动态驱油实验表明，在CO2驱替过程中原油中的沥青质产生了沉积，沉积程度受到渗透率和原油性质等各方面因素的影响，在相同实验条件下，沥青质沉积在渗透率较低的岩心更为显著；原油中初始沥青质含量越高，沉积越严重。（2）CO2驱的驱油效果会受到沥青质沉积的影响，随着沥青质沉积量的增加，CO2驱替效果变差。参考文献1 Abdulrazag Y.Zekri , Shedid A.Shedid, Reyady A.Almehaideb.Sulfur and Asphaltene Deposition CO2
13、 Flooding of Carbonate ReservoirsJ.SPE118825,2009:1-4.2 R.K. Srivastava S.S. Huang, Mingzhe Dong .Asphaltene Deposition During CO2 FloodingJ.SPE59092,1999:1-5.3 沈平平，江怀友，陈永武等. CO2注入技术提高采收率研究J.江汉石油学报.2003.6：1-4.4 贾英，孙雷，孙良田等.向油藏中注CO2时引起的沥青质沉淀研究J.新疆石油地质.2006,27(5)：582-585.5 高慧梅，何应付,周锡生.注二氧化碳提高原油采收率技术研究进
14、展J.特种油气藏.2009,16(1)：6-10.6 R.K. Srivastava, S.S. Huang, Mingzhe Dong. Asphaltene Deposition During CO2 FloodingJ. SPE59092,1999：235-245.7 Abdulrazag Y.zekri，Shedid A. Shedid，Reyadh A. Almehaideb. Sulfur and Asphaltene Deposition During CO2 Flooding of Carbonate ReservoirsJ.SPE118825,2009：1-4.8 Novos
15、ad Zm,Costain T G. Experimental and Modeling Studies of Asphaltene Equilibria for A Reservoir Under CO2 InjectionJ.SPE20530,1990：1-4.9 毕延根，杨少峰.用紫外可见光光度计测量油样中沥青质含量J.分析测试学报.2000, 19(1):41-44.10 李东东，侯吉瑞.二氧化碳在原油中的分子扩散系数和溶解度研究J.油田化学.2009,26(4):405-408.编辑：周丹妮Asphaltene Deposition and Its Impact on Oil Rec
16、overy during CO2 DisplacementZHANG Jun-yi, ZHAO Feng-lan, HOU Ji-rui, DUAN Xiang-gang, LI Wei-na(EOR Center in China University of Petroleum, Changping, Beijing, 102249, China,)Abstract: CO2 injection can cause changes in crude oil components, which may result in the precipitation of asphaltene and
17、other heavy organic. So it is necessary to investigate the extent of asphaltene, influencing factors and their impact on CO2 flooding. A dynamic displacement experimental was undertaken to evaluate the mount of asphaltene deposition and the variation of oil recovery under conditions of different ini
18、tial asphaltene content and core permeability. The nature of asphaltene deposition was also studied by measuring the asphaltene content of produced oil using spectrophotometry. The results showed that, CO2 displacement process caused the precipitation of asphaltene, and directly related to the core
19、permeability and the asphaltene content of crude oil. Under the same conditions, the low permeability core was more sensitive to the asphaltene deposition, and with the increase of asphaltene deposition CO2 displacement recovery reduced.Keywords: asphaltene deposition; CO2 flooding; permeability; oil recovery