油藏条件下超临界CO2乳液转相乳化规律及渗流特征

Supercritical CO2 emulsion is an effective method for CO2 mobility control in the oil recovery, and under different conditions C/W type and W/C type emulsion can form. However, W/C emulsion can not reduce CO2 mobility because CO2 is the continuous phase. In the research the formation conditions for C/W type and W/C type emulsion and CO2 mobility control law will be studied by experimental method under seepage condition. Firstly, through experimental method we will study stability of supercritical CO2 emulsion under reservoir condition, study effect of surfactant, salinity, temperature, and pressure on supercritical CO2 emulsion stability, and droplet diameter distribution, obtaining stable CO2 emulsion system under reservoir condition.Then, we will study formation mechanism of phase inversion emulsification for supercritical CO2 emulsion under reservoir condition, study the effect of CO2 volume fraction, surfactant, temperature, and pressure on the inversion from C/W type to W/C type supercritical CO2 emulsion. We will study supercritical CO2 emulsion flow and flooding characteristics under reservoir condition, study relative permeability and profile control for continuous and dispersed phase in C/W type and W/C type CO2 emulsion. Through the research we will obtain suitable injection and reservoir parameters for supercritical CO2 emulsion flooding, improving field application effect for CO2 flooding.

形成超临界CO2乳液是驱油过程中控制CO2流度控制的有效方法，在不同条件下可以形成C/W型和W/C型两种乳液，而W/C型乳液中CO2作为连续相是不能降低其流度的，本课题通过实验研究渗流条件下两种乳液的形成条件和对CO2流度控制规律。首先，研究油藏条件下超临界CO2乳液稳定特征，弄清表面活性剂、矿化度、温度、压力等因素对超临界CO2乳液稳定性、乳液粒径分布的影响规律，获得油藏条件下稳定的CO2乳液体系；其次，研究油藏条件下超临界CO2乳液转相乳化形成机制，分析CO2体积分数、表面活性剂、温度、压力等因素对C/W型向和W/C型超临界CO2乳液转相乳化影响特性；最后，研究油藏条件下超临界CO2乳液渗流和驱油特征，得到C/W型和W/C型乳液岩心渗流过程中连续相和分散相的相渗规律和调剖分流规律。研究成果可以指导超临界CO2乳液驱油注入参数和油藏参数的筛选，为改善CO2驱油效果提供理论基础。

超临界CO2在驱油过程中很容易发生窜流，CO2乳液驱是一种在非均质油藏中有效控制CO2流度和改善CO2驱气窜和粘性指进的方法。在超临界CO2乳液驱油过程中，油藏的温度、压力、矿化度以及表面活性剂类型等因素都会影响CO2乳液的稳定性。.首先通过文献调研优选CO2乳液用表面活性剂的种类，通过Waring Blender方法对表面活性剂的类型及浓度进行进一步优选。优选AOT、OS和C12E9P3作为产生CO2乳液的表面活性剂，由实验确定三者最优使用浓度。通过TECLES界面流变仪对CO2-纯水、CO2-原油、CO2-表面活性剂体系的界面特性进行了研究，确定了温度、压力、地层水矿化度、表面活性剂类型等因素对CO2体系界面特性的影响。实验结果表明，随着压力的增大，CO2-表面活性剂水溶液的界面张力先迅速减小，之后逐渐稳定；随着温度的增加，界面张力随之增加；随着矿化度的增加，界面张力先减小后增加。通过高温高压反应釜开展了油藏条件下温度、压力、矿化度和表面活性剂类型等因素对CO2乳液稳定性影响的实验研究，对于阴离子型表面活性剂AOT和OS，随着压力的升高，乳液稳定性增加，界面性能和乳液稳定性具有对应关系；对于非离子型表面活性剂C12E9P3，随着压力的升高，乳液稳定性降低。通过对比AOT、OS和C12E9P3，AOT形成的CO2乳液稳定性能最佳。.利用微观刻蚀模型研究了CO2乳液体系在多孔介质中的渗流扩散特征。分析了不同温度压力条件下CO2乳液在多孔介质中的存在状态、运移规律及驱油特性。实验结果表明，随着压力的升高，CO2乳液的微观稳定性提高，随着温度的升高，CO2乳液的微观稳定性下降。通过岩心驱替实验研究了CO2乳液体系的在多孔介质中的封堵、分流及驱油性能，对比研究了CO2乳液与N2泡沫的驱油效果。实验结果表明，虽然CO2乳液的封堵能力较N2泡沫稍差，但是驱油效果却优于N2泡沫。CO2乳液能够更大幅度的降低原油界面张力和原油粘度，研究结果可以为CO2乳液在油气田开发中的应用提供一定的理论指导。