不同類型油藏注氣混相壓力實(shí)驗(yàn)研究結(jié)題論文

1、不同類型油藏注氣混相壓力實(shí)驗(yàn)研究裂縫不但是重要的流體滲濾通道，也是流體的儲(chǔ)集空間。裂縫在致密的砂巖油藏中可以大大改善低孔低滲透儲(chǔ)層的生產(chǎn)能力，主要作為滲流通道存在。中深部儲(chǔ)層由于壓實(shí)作用多已致密化，天然氣的聚集及產(chǎn)出主要依賴于裂縫系統(tǒng)，裂縫的存在勢(shì)必會(huì)對(duì)儲(chǔ)層的滲透性起到改善作用，形成有開發(fā)價(jià)值的產(chǎn)層。因此，研究地下裂縫的定量表征及裂縫性儲(chǔ)層評(píng)價(jià)顯得尤為重要。長慶油田超低滲透儲(chǔ)層受發(fā)育方向復(fù)雜的天然裂縫及非均質(zhì)嚴(yán)重影響，油田開發(fā)過程中各項(xiàng)矛盾日益突出，嚴(yán)重影響到油田的正常開發(fā)。加強(qiáng)裂縫型油藏中后期精細(xì)油藏描述研究，尋找該類油藏高效開發(fā)，對(duì)處于中高含水開發(fā)期的油田做好增儲(chǔ)上產(chǎn)、穩(wěn)油控水工作，實(shí)現(xiàn)老

2、油田綜合治理的戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)意義。1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1 國外研究現(xiàn)狀在國外，隨著注氣開采技術(shù)的不斷發(fā)展，最小混相壓力的確定經(jīng)歷了一個(gè)很長的發(fā)展過程。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法中，細(xì)管實(shí)驗(yàn)法是最可靠、最經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)確定方法。自從1983年，Stalkup提出了用細(xì)管實(shí)驗(yàn)確定最小混相壓力以來，它是目前國內(nèi)外公認(rèn)和通用的測(cè)定最小混相壓力和最小混相組成的方法，也一直作為測(cè)定最小混相壓力的標(biāo)準(zhǔn)方法。但它用時(shí)最長，消耗很大。1986年，Christiansen和Kim提出了用升泡儀法確定最小混相壓力。這種法的特點(diǎn)是測(cè)定周期短(一個(gè)油氣系統(tǒng)的MMP測(cè)定可以在一天內(nèi)完成)，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。Hycal公司的Tho

3、ma等人的研究認(rèn)為，升泡法比細(xì)管法測(cè)定MMP更合理，更可靠。1988年，Harmon和Grigg提出了“蒸汽密度”法測(cè)定MMP。它是一種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法。它直接測(cè)定注入的富氣相的密度與壓力的關(guān)系，利用氣與油的溶解特性來確定氣與原油混相的MMP。1998年，國外研究人員又提出了一種“界面張力消失法”。它建立的基礎(chǔ)是:在油藏溫度條件下，用氣體驅(qū)替原油時(shí)，當(dāng)兩種流體達(dá)到混相，兩相變成單相時(shí)，界面張力減小為。，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力即為MMP。在理論計(jì)算中，早期是采用經(jīng)驗(yàn)公式法，由于不同氣體驅(qū)替類型及混相機(jī)理不同，經(jīng)驗(yàn)公式法有不同的種類和形式。對(duì)于不同的排驅(qū)氣體，經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)目也有很大不同。下表列出了不同注入氣

4、體的最小混相壓力預(yù)測(cè)公式的數(shù)目，雖然經(jīng)驗(yàn)公式法求解MMP最為簡(jiǎn)單直接，但由于它是建立在一些特定油田的實(shí)際情況注氣混相驅(qū)研究實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，適用范圍很有限。而且每個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式的表達(dá)形式不同，最后得到的MMP可能誤差很大。正如Stalku認(rèn)為:沒有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式能被足夠相信地用于最終方案設(shè)計(jì)，除非在工作壓力內(nèi)有充分的余量以抵消經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式中潛在的最大誤差。在提出經(jīng)驗(yàn)公式的同時(shí)，一些學(xué)者也總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)圖版。它也可以用來預(yù)測(cè)最小混相壓力。這些圖版一般都是影響最小混相壓力的一些參數(shù)的函數(shù)，利用一些確定的參數(shù)，如溫度和注入氣組成或含有原油組成的特征時(shí)，查閱圖版就可以直接得到最小混相壓力。由于最小混相壓力是針對(duì)多

5、次接觸混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)得到的，因而可以通過多次接觸混相原理計(jì)算得到最小混相壓力。這是一種很傳統(tǒng)的計(jì)算方法。雖然這種方法計(jì)算起來很簡(jiǎn)單，但需要擬合實(shí)際油藏流體特征。后來，又提出了利用數(shù)值模擬法確定最小混相壓力，但必須對(duì)地層流體進(jìn)行PVT數(shù)據(jù)擬合后，應(yīng)用數(shù)值模擬方法進(jìn)行細(xì)管模擬研究，從而計(jì)算多次接觸混相的最小混相壓力。這種方法必須要求建立在對(duì)地層流體的PVT性質(zhì)擬合比較好的基礎(chǔ)上，用一唯組分模擬來作出采收率與壓力關(guān)系圖后確定最小混相壓力。而狀態(tài)方程確定最小混相壓力是Ahmed提出的一種實(shí)際方法。該技術(shù)與新近介紹的“混相函數(shù)”一起，以適用的、修正了的Peng及Robinson狀態(tài)方程(PR)為基礎(chǔ)，混相函

6、數(shù)可提供MMP的精確預(yù)測(cè)。在近幾年以來，國外又提出了一種分析計(jì)算法(也可以稱為系線交叉法)計(jì)算MMP。它建立在擬三元相圖上，根據(jù)交叉系線的長度來確定是否達(dá)到混相。當(dāng)達(dá)到混相時(shí)，交又系線的長度就縮為一點(diǎn)，即臨界點(diǎn)，這時(shí)長度為0。在分析計(jì)算法成熟的過程中，也經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的發(fā)展過程。Johnaandrr開始用分析計(jì)算法確定單一注入氣體到四組分系統(tǒng)中確定。而wangandrr發(fā)展了這個(gè)技術(shù)，提出了單一注入氣體到任意組分系統(tǒng)中去確定MMP，而后他們又提出了兩種氣體注入到四組分系統(tǒng)中去確定MMP。1998年，wangandrr在分析研究的基礎(chǔ)上，提出了用分析法計(jì)算將任意組分的氣體注入到任意多個(gè)組分的原油

7、中去確定MMP。1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)低滲透油氣田石油地質(zhì)儲(chǔ)量豐富, 在低滲透儲(chǔ)量中動(dòng)用和未動(dòng)用的儲(chǔ)量幾乎各占一半。目前, 中國注水開發(fā)油田綜合含水已在81% 以上,有的達(dá)90% 以上。與水相比, CO2的注入能力大, 不受礦化度的影響, 可有效降低原油黏度, 尤其在水敏性低滲透油藏中優(yōu)勢(shì)更為明顯 。最小混相壓力是低滲透油藏注CO2 開發(fā)重要參數(shù)。目前, 最小混相壓力的確定主要有室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算等方法。細(xì)長管實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最小混相壓力的一種常用、準(zhǔn)確的方法, 缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)周期長、耗費(fèi)大; 理論計(jì)算主要是運(yùn)用前人回歸的大量經(jīng)驗(yàn)公式來預(yù)測(cè)最小混相壓力, 雖然計(jì)算方便快捷, 但精度低。因此, 需

8、要結(jié)合具體油藏條件, 重新建立適合目標(biāo)區(qū)塊的最小混相壓力計(jì)算方法1.3 最小混相壓力的概念最小混相壓力MMP有兩種定義法。理論上定義為:最小混相壓力MMP是指在油層溫度下，注入氣體與原油達(dá)到多級(jí)接觸混相的最小限度壓力:在實(shí)驗(yàn)方法上，stalkup定義為:通過一系列的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)所獲得的最終采收率曲線，曲線的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力就是MMP;Enick等定義為:在注入氣油比為7200(m3/m3)情況下，增大壓力，采收率達(dá)到80%時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力就是MMP。最小混相壓力是油藏注入方案篩選的一個(gè)重要參數(shù)。為了獲得最高的采收率，所選油藏的平均地層壓力必須高于注入氣與地層原油之間的最小混相壓力。在選擇預(yù)測(cè)或模擬注

9、入氣體油藏動(dòng)態(tài)模擬時(shí)，對(duì)最小混相壓力的理解也是很重要的。多次接觸混相驅(qū)根據(jù)混相機(jī)理不同分為蒸發(fā)氣驅(qū)混相(即向前接觸)和凝析氣驅(qū)混相(即向后接觸)。相應(yīng)的把最小混相壓力分為蒸發(fā)氣驅(qū)最小混相壓力和凝析氣驅(qū)最小混相壓力。1.4 最小混相壓力的影響因素一般來說，影響最小混相壓力的因素有油藏溫度，注入氣體的性質(zhì)和原油組分性質(zhì)等。1、油藏溫度油藏溫度是影響氣驅(qū)最小混相壓力的一個(gè)重要因素。在其他條件不變的情況下，注氣混相驅(qū)的最小混相壓力隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而下降。2、注入氣特性注入氣的組分和組成也將影響P。表2-1加入其他氣體的影響等量關(guān)系加入0.1mol氣體乙烷丙烷丁烷對(duì)應(yīng)的硫化氫摩爾數(shù)0.1

10、0.150.3從上表可以看出乙烷和硫化氫對(duì)二氧化碳的MMP影響是等效的，而丁烷對(duì)最小混相壓力的影響是硫化氫的3倍。弄清上面的等量關(guān)系，可以幫助我們?cè)谶M(jìn)行注氣開發(fā)時(shí)，合理地選取注入氣體，優(yōu)化注氣開發(fā)方案，從而實(shí)現(xiàn)在更低的油藏壓力條件下達(dá)到混相。3、原油組成在凝析氣驅(qū)混相過程中，油藏原油與注入氣之間的混相是通過乙烷、丙烷和丁烷等中間分子量烴從含有這些物質(zhì)的注入氣中就地傳質(zhì)進(jìn)入油藏來達(dá)到的。因此，中間烴的含量和種類以及中間烴的分子量分布等因素對(duì)凝析氣混相驅(qū)的MMP影響將占主導(dǎo)作用。中間烴含量越多，分子量越小，MMP將越小。在蒸發(fā)氣驅(qū)過程中，最小混相壓力隨著原油中甲烷和氮?dú)鉂舛鹊臏p小而降低，而中間分子

11、量和重?zé)N餾分的組成對(duì)枷P的影響不明顯。當(dāng)中間分子量烴的總濃度高時(shí)，富含甲烷的原油與富含乙烷的原油相比，將要求更高的MMP。當(dāng)兩種原油的中間組分和重?zé)N餾分的總濃度相同時(shí)，重?zé)N餾分分子量更高的原油將要求更高的MMP。1980年，YellingandMetealfe通過對(duì)不同組成的原油系統(tǒng)，在不同溫度條件下，進(jìn)行細(xì)管實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):不同組成的原油，在同樣的溫度條件下，其MMP相差不大。因而他們提出:原油組成對(duì)MMP沒有影響。而HolmandJosendal卻認(rèn)為Yellin Metealfe的研究結(jié)論只小于等于180條件下才適用。而當(dāng)分子量大于200時(shí)，結(jié)論根本就不成立。而按照熱力學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)模型來說，這個(gè)

12、結(jié)論也很不合理。下面考慮極限情況都可以推翻YellingandMetcalfe的結(jié)論。根據(jù)混相驅(qū)排驅(qū)機(jī)理來說，當(dāng)溫度一定時(shí)，假設(shè)注入氣體是二氧化碳，抽提出的是原油中的低級(jí)烷烴。，如果原油中沒有低級(jí)烷烴。，顯然就不會(huì)形成混相，而按照Yel1ingandMetcalfe的觀點(diǎn)是可以求出MMP的，從而形成混相驅(qū)。顯然YellingandMetcalfe的結(jié)論是不合理的。4、實(shí)例論證MMP的影響因素下面對(duì)一個(gè)具體的油藏流體，進(jìn)行二氧化碳混相驅(qū)替研究，利用多級(jí)接觸確定不同因素對(duì)MMP的影響。下表列出了原油組成。表2-2某一具體油藏流體的原油成組成CO2N2C1C2C3NC4NC5NC6FC7FC8FC9

13、FC21摩爾分?jǐn)?shù)02.437.16.87.85.53.22.94.53.12.324.4在油藏溫度為122條件下，進(jìn)行注入CO混相驅(qū)研究。分別從三個(gè)方面來進(jìn)行研究。1、溫度影響在122攝氏度條件下，進(jìn)行混相驅(qū)替時(shí)，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，則得到多次接觸MMP 8MPa。而在不改變?cè)徒M成和注入氣體的條件下，在135攝氏度條件下，進(jìn)行混相驅(qū)替時(shí)，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，顯然，當(dāng)溫度由122攝氏度增大到135MMP增大。2.、注入氣性質(zhì)影響在122C條件下，分別模擬注入四種不同氣體時(shí)的MMP值。這四種氣體分別是:100%的二氧化碳;90%二氧化碳+l0%CH4 90%二氧化碳+l0%氮?dú)?9既+10%C2H6

14、;在原油組成和溫度不變的條件下，得到的MMP值見下表：從上表可以看到，在二氧化碳中加入甲烷或氮?dú)鈺?huì)增大MMP，而加入乙烷會(huì)顯著減小MMP。為了看到原油組成對(duì)MMP的影響程度，可以改變?cè)徒M成的不同含量，來進(jìn)行純二氧化碳混相驅(qū)時(shí)，比較得到的MMP值的大小。下表列出了改變了原油組成百分含量后的原油組成:表2一4改變組成后的原油組成CO2N2C1C2C3NC4NC5NC6FC7FC8FC9FC21摩爾分?jǐn)?shù)02.437.16.87.85.53.22.94.53.12.324.4用上表的原油組成，在溫度和注入氣體不變的條件下，得到的MMP值為:30MPa。顯然，當(dāng)中間烴含量增大時(shí)，MMP由以前的38MP

15、a變?yōu)?0MPa。原油組成對(duì)MMP是有影響的，且中間烴含量增大，最小混相壓力降低。3、細(xì)管實(shí)驗(yàn)法確定最小混相壓力(MMP)這是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最小混相壓力的一種常用的、較好的方法。它比較符合油層多孔介質(zhì)中油氣驅(qū)替過程的特征，并能盡可能排除不利的流度比、粘性指進(jìn)、重力分離、巖性的非均質(zhì)等因素所帶來的影響。盡管細(xì)管實(shí)驗(yàn)得出的驅(qū)油效率不一定與油藏采收率成比例，但得到的MMP可以代表所測(cè)定的油氣系統(tǒng)。因?yàn)橹灰邆浠煜鄺l件，油氣混相的動(dòng)態(tài)相平衡過程在不同的介質(zhì)中都會(huì)發(fā)生，與油藏的巖石性質(zhì)無關(guān)。2. 測(cè)定最小混相壓力的不同試驗(yàn)方法2.1細(xì)管法細(xì)管實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)述為洗一抽一吹一飽一驅(qū)。即在每次實(shí)驗(yàn)前對(duì)細(xì)管進(jìn)行清洗，采

16、用石油醚作為清洗劑。當(dāng)入口石油醚與出口石油醚顏色和組分相同時(shí)，可以認(rèn)為清洗工作完成，然后將清洗干凈的細(xì)管用氮?dú)饣驂嚎s空氣吹干后，在實(shí)驗(yàn)所需的溫度下烘干，一般要求在6小時(shí)以上，將烘干的細(xì)管進(jìn)行孔隙度和滲透率測(cè)定，求出孔隙體積(PV)，緊接著在所要求的地層溫度和所選的驅(qū)替壓力下飽和原油后待用。對(duì)每一驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，首先應(yīng)將細(xì)管在要求的試驗(yàn)溫度和壓力下用油飽和，將所需的氣體溶劑充滿中間容器，并讓其在實(shí)驗(yàn)溫度和壓力下保持平衡，通過回壓調(diào)節(jié)器調(diào)整到實(shí)驗(yàn)所需的壓力值。用Ruska注入泵以一定速度注入氣體，當(dāng)注入量達(dá)到0.7PV后，可以認(rèn)為，不論是混相還是非混相已建立了傳質(zhì)帶，這時(shí)可將注入速度提高一倍左右，以便在

17、較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)精度。在注入1.ZPV的注入氣體后，結(jié)束驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。對(duì)采出油樣采用半自動(dòng)液體收集器每ZOmin計(jì)量一次，對(duì)采出氣量用全自動(dòng)氣量計(jì)計(jì)量，并用氣相色譜儀分析每ZOmin油氣組分的變化情況。在實(shí)驗(yàn)過程中，除按時(shí)準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)不定期觀察注入和采出時(shí)微型透明窗內(nèi)的流體相態(tài)和顏色的變化。細(xì)管實(shí)驗(yàn)條件和數(shù)據(jù)結(jié)果處理1、驅(qū)替壓力由于油氣的組分和組成、地層溫度、地層壓力各不相同，所以用氣驅(qū)的姍P差異也是比較大，為此，根據(jù)氣驅(qū)MMP的預(yù)測(cè)結(jié)果以及目前地層壓力值，對(duì)每一區(qū)塊分別選取了4一5個(gè)驅(qū)替壓力點(diǎn)。在這些點(diǎn)中，驅(qū)替壓力點(diǎn)中必須有一點(diǎn)是目前地層壓力，同時(shí)有兩個(gè)驅(qū)替壓力點(diǎn)

18、滿足采收率在90%以上，另有兩個(gè)驅(qū)替壓力點(diǎn)滿足采收率在90%以下。2、.驅(qū)替速度在驅(qū)替過程中，應(yīng)保持恒速驅(qū)替，驅(qū)替速度一般為0.118ml/min。當(dāng)注入體積達(dá)到0.7一0.SPV或者出口見氣后(此時(shí)0.118ml/min的驅(qū)替速度已無法保持驅(qū)替壓力穩(wěn)定，出口處出現(xiàn)采出物)可適當(dāng)增大驅(qū)替速度或改為恒壓驅(qū)動(dòng)。3、注入壓力和回壓以注入泵在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的平均壓力做為注入壓力。采用一臺(tái)手動(dòng)泵控制回壓，使其始終接近于選定的驅(qū)替壓力值，其波動(dòng)幅度一般不超過0.05MPa。4、注入體積不同壓力下的注入體積由校正后的泵直接計(jì)量，當(dāng)注入體積為1.ZPv時(shí)，結(jié)束驅(qū)替過程。5、細(xì)管實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理注入1.ZPV的

19、氣體后的最終采收率:采收率二采出的原油體積x體積系數(shù)當(dāng)注入的氣體溶劑突破時(shí)，產(chǎn)出油達(dá)到原始飽和油的85%，當(dāng)注入1.ZPV時(shí)，采收率達(dá)到95%一98%，以及觀察室中看不到流體界面僅能看到流體顏色連續(xù)變化時(shí)，排驅(qū)達(dá)到混相驅(qū)，對(duì)應(yīng)的壓力確定為MMP。下圖(圖3一2)是不同注入壓力下，注入量為1.ZPV時(shí)的采收率曲線。在這些試驗(yàn)中，注入量達(dá)1.ZPV時(shí)都幾乎達(dá)到了該壓力下的最大采收率。圖中曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)表示排驅(qū)機(jī)理的變化。當(dāng)壓力小于轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力時(shí)，屬于非混相驅(qū)替，此范圍內(nèi)隨壓力增加采收率增加是因混相程度隨壓力而增加之故。當(dāng)壓力大于轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力時(shí)，屬于混相驅(qū)。此時(shí)，壓力對(duì)采收率沒有實(shí)質(zhì)上的影響

20、。同時(shí)，試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在大于轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力下所進(jìn)行的排驅(qū)試驗(yàn)，由觀察窗可以看到排除物顏色由深黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鼽S色，沒有相界面存在。由此，將轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力視為油層排驅(qū)時(shí)的MMP。細(xì)管模擬參數(shù)對(duì)MMp的影響用細(xì)管實(shí)驗(yàn)確定最小混相壓力時(shí)，必須考慮不同細(xì)管尺寸、長度、細(xì)管介質(zhì)以及細(xì)管內(nèi)砂粒大小、驅(qū)替速度等對(duì)翩P的影響程度。下面用細(xì)管模擬法確定不同因素對(duì)MMP的影響。對(duì)大慶宋芳屯油田扶余油層進(jìn)行細(xì)管模擬研究。其油藏相關(guān)參數(shù)為:地層溫度為85OC，原油地層壓力為22，64MPa，原油泡點(diǎn)壓力為5.ZMPa，破裂壓力為34.ZMPa，地面脫氣原油密度0.86859/cC，粘度46.7mPa·

21、;s，地層原油密度0.8039/cc，粘度3.3mPa.5，單脫氣油比22.3cc/g，體積系數(shù)1.095，壓縮系數(shù)7.8x1o悶/MPa，儲(chǔ)層空氣測(cè)滲透率最高為5.59mD，平均1.28mD，孔隙度13.6%，儲(chǔ)層水敏、速敏較強(qiáng)，并且層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)。2.2升泡儀法測(cè)定MMP2.2.1升泡儀法實(shí)驗(yàn)裝置升泡儀法確定MMP是由C麗stiansen和Kim在1986年提出的，這種方法的特點(diǎn)是測(cè)定周期短(一個(gè)油氣系統(tǒng)的MMP測(cè)定可在一天內(nèi)完成)，而月_實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。Hycal公司Thomas等人的研究認(rèn)為，升泡儀法比細(xì)管實(shí)驗(yàn)法測(cè)定MMP更合理，更可靠，它可以直接觀察混相過程，不用與采收率有關(guān)的壓力來確

22、定MMP。2.2.2升泡儀法基本原理為了詳細(xì)說明實(shí)驗(yàn)基本原理，上圖給出了升泡儀原理圖。氣泡在上升通過透明管中油柱時(shí)所發(fā)生的傳質(zhì)過程與氣體驅(qū)替細(xì)管中原油時(shí)所發(fā)生的多次接觸混相過程類似(orr等，1981年)。通常用擬三元相圖來表示這種多次接觸混相特性。在透明管中，上升的氣泡與原油接觸時(shí)將通過氣/油界面發(fā)生傳質(zhì)，原油中部分輕質(zhì)組分進(jìn)入氣泡中，氣泡中的部分氣體溶解于原油中。傳質(zhì)的結(jié)果是形成了一種新的混合物al，該點(diǎn)(al)在三元相圖中處于G(氣組成)與0(原油組成)的連線上，其平衡氣相組成為G，平衡液相組成為L.，己從油中獲得了輕質(zhì)組分的氣泡G.靠浮力繼續(xù)上升，又與新鮮原油接觸，互相傳質(zhì)，G:又被更

23、多輕質(zhì)組分加富，而原油中又溶解了更多的氣，形成了新的混合物a2，該點(diǎn)(a2)在G、與0的連線上，其平衡氣相為GZ，平衡液相為LZ。如此進(jìn)行下去，直到混合物的平衡氣相與平衡液相達(dá)到同一組成即達(dá)到臨界結(jié)點(diǎn)G。時(shí)，氣/液界面消失，成為單一相即氣液混相。通過傳質(zhì)作用進(jìn)入氣泡的原油輕質(zhì)成分的數(shù)量在很大程度上取決于壓力，接觸時(shí)間是次要的。如果壓力低于最小混相壓力，氣泡的組分盡管圍繞兩相區(qū)蠕動(dòng)，但達(dá)到平衡時(shí)，氣泡組分G和原油組分0位于臨界結(jié)線的兩側(cè)，氣泡與原油不會(huì)混相。在最小混相壓力下，臨界結(jié)線的延長線通過原油組分O。如果壓力略高于最小混相壓力，氣泡組分G和原油組分0分別位于臨界結(jié)線的異側(cè)，氣泡與原油就會(huì)產(chǎn)

24、生多次接觸混相。如果壓力遠(yuǎn)高于最小混相壓力，兩相區(qū)就會(huì)很小，以致于氣體與原油一接觸就混相。2.2.3升泡儀法基本過程通過管線向高壓容器和透明管中注入蒸餾水:通過管線向透明管中注入容器中的原油，用以驅(qū)替蒸餾水。原油達(dá)到透明管的下部(矩形部分)，蒸餾水液面略高于針頭12cm，結(jié)束驅(qū)替;111.向透明管下部的水中發(fā)射一個(gè)氣泡。氣泡在浮力作用下上升，先通過水柱，通過水/油界面進(jìn)入油柱。觀察氣泡在油柱內(nèi)上升時(shí)的形狀變化和運(yùn)動(dòng)狀況并用照相機(jī)攝像;iv.有2個(gè)或3個(gè)氣泡上升通過油柱后，通過管線注水，將透明管中的原油從管線中排出;v.通過管線用容器的溶劑沖洗透明管;vi.通過管線注水驅(qū)替溶劑，并排放;vii.

25、注入容器中的新鮮原油樣品，進(jìn)行下次測(cè)量。用待測(cè)氣/油體系在某一壓力范圍內(nèi)重復(fù)升泡試驗(yàn)，從升泡特征確定最小混相壓力。實(shí)驗(yàn)過程:觀測(cè)計(jì)和玻璃管中注滿蒸餾水，然后向玻璃管中注入原油，只在玻璃管底部留有一小段水。加壓和升溫至確定的實(shí)驗(yàn)條件并待其穩(wěn)定。由玻璃管空心針向管內(nèi)注入氣泡，一個(gè)組成己確定的小氣泡進(jìn)入水中，它受浮力作用而通過水柱，上升至水油界面，并通過這一界面。當(dāng)氣泡通過油時(shí)可觀察它的形狀和運(yùn)動(dòng);同時(shí)用一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的35mm相機(jī)拍攝，氣泡通過油柱長度需要5一305。兩到三個(gè)氣泡通過后，油就要重新?lián)Q。對(duì)于油一氣系統(tǒng)，在一定的壓力范圍內(nèi)重復(fù)上升氣泡實(shí)驗(yàn)。分析與上升動(dòng)態(tài)有關(guān)的壓力，即可推斷MMP。玻璃管內(nèi)

26、氣泡在油中上升所發(fā)生的傳質(zhì)過程和細(xì)管模型氣體驅(qū)替的多次接觸過程是相似的，也可以用擬三元組分來描述這一過程。2.2.4最小混相壓力的確定氣泡在一定壓力和溫度下呈現(xiàn)的形狀與氣/油界面張力有關(guān)。界面張力在7.81-一0.529mN/m時(shí)，氣泡的底部變成尾狀。界面張力降到約0.05mN/m時(shí)，氣泡與原油一接觸時(shí)幾乎立即擴(kuò)散131川。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)，盡管氣泡特征發(fā)生顯著變化，但氣泡形狀卻按上述規(guī)律變化。因而，可依據(jù)在或略高于枷P時(shí)氣泡在油柱中所顯示的唯一的、易辨別的特征來確定氣體與原油在試驗(yàn)溫度下的MM戶ll。2.2.5根據(jù)氣泡形狀確定MMP該實(shí)驗(yàn)通過分析與上升動(dòng)態(tài)有關(guān)的壓力來確定MMP。在不同的

27、壓力條件下，上升過程中氣泡的變化情況不同。從實(shí)驗(yàn)過程中的視覺觀察和一定壓力范圍內(nèi)拍的氣泡動(dòng)態(tài)的照片來確定恒溫時(shí)氣一油系統(tǒng)的MMP。氣泡動(dòng)態(tài)在一定的壓力范圍內(nèi)變化很大，可分為三個(gè)類型:i當(dāng)壓力遠(yuǎn)低于MMP時(shí)，隨著氣體向油相轉(zhuǎn)移，在油柱中上升的氣泡體積逐漸減小，但仍保持清晰的輪廓和形狀，上部接近球形而底部扁平，形狀如同子彈。經(jīng)較長時(shí)間接觸后，氣泡逐漸收縮乃至幾乎不可見，但仍保持其子彈狀，如圖4一4中A所示。這種情況可以分為實(shí)驗(yàn)壓力高于和低于待測(cè)體系的飽和壓力兩種情況。(1)實(shí)驗(yàn)壓力低于體系飽和壓力氣泡通過油柱時(shí)，其形態(tài)基本保持初始時(shí)的近似球形。由于氣、油間的傳質(zhì)，氣泡可能逐漸變小，但不會(huì)完全消失。

28、當(dāng)壓力接近MMP時(shí)，氣泡頂部仍保持近似球形，而氣泡的底部則可能變?yōu)槠降幕騽t波形。(2)實(shí)驗(yàn)壓力高于體系的飽和壓力氣泡通過油柱時(shí)的變化情況與上面類型基本相同。不同的是，上升一定距離后，氣泡逐漸變小，最后可能完全消失。這一情況在氣體為烴類時(shí)尤其可能發(fā)生。這是由于體系高于飽和壓力時(shí)，氣體和原油間的傳質(zhì)作用主要反映為氣體溶于原油，對(duì)應(yīng)于驅(qū)替過程，表現(xiàn)為溶解而不是混相。因而在實(shí)驗(yàn)中，不能根據(jù)氣泡是否消失來判斷混相與否，而應(yīng)根據(jù)氣泡消失的方式來判斷。當(dāng)壓力等于或略高于MMP時(shí)，氣泡剛與原油接觸時(shí)仍保持子彈狀，但在油柱上升時(shí)即快速擴(kuò)散到原油中而消失。在上升過程中底部扁平的氣/油界面發(fā)生裂變，出現(xiàn)尾狀，如圖4一4中B所示。氣泡的這種特征表明，該混相過程是多次接觸混相過程，而不是一次接觸混相過程，因?yàn)闅馀菰谒?油界面上剛與原油接觸時(shí)并沒有立即擴(kuò)散。開始上升時(shí)氣泡頂部仍為球形，但在其底部很快發(fā)展成為類似尾巴的形狀，·并隨著氣泡的上升，氣泡底部的油氣界面逐漸消失，氣泡迅速分散到原油中。這一動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)的是多次接觸混相過程。氣泡開始接觸原油時(shí)并不立刻分散，上升過程中，氣油間不斷傳質(zhì)，氣泡體積幾乎不變，直至界面張力逐漸減小，氣油界面被破壞，氣體迅