Механизм вытеснения

Углекислый газ или двуокись углерода образует жидкую фазу при температуре ниже 31 С. При температуре выше 31 С двуокись углерода находится в газообразном состоянии, при давлении меньшем 7.2 МПа из жидкого переходит в парообразное.

Образующаяся при растворении СО₂ в воде угольная кислота H2CO3 растворяет цемент в породе пласта и при этом повышает проницаемость. Двуокись углерода в воде способствует разрыву и отмыву пленочной нефти, покрывающей зерна породы и уменьшает возможность разрыва водной пленки.

При пластовом давлении выше давления полной смесимости пластовой нефти с СО₂ (двуокись углерода) будет вытеснять нефть как обычный растворитель (смешивающееся вытеснение).

В пласте образуются три зоны.

1. Зона первоначальной пластовой нефти

2. Переходная зона

3. Зона чистого СО₂

Если СО₂ нагнетается в заводненную залежь, то перед зоной СО₂ формируется вал нефти, вытесняющий пластовую воду.

Диоксид углерода обладает нефтевытесняющими свойствами, благодаря его способности.

1. Хорошо растворяется в нефти и в пластовой воде, и наоборот, может растворять в себе нефть и воду.

2. Уменьшает вязкость нефти, и повышает вязкость воды при растворении в них, тем самым снижая подвижность воды относительно нефти.

3. Увеличивать объем нефти при растворении в ней СО₂ и повышать эффективность вытеснения и доотмыва нефти.

4. Снижают межфазное натяжение на границе нефть-вода, улучшают смачиваемость породы водой при растворении в нефти и воде и обеспечивают таким образом, переход нефти из пленочного состояния в капельное.

5. Увеличивать проницаемость отдельных типов коллекторов в результате химического взаимодействия.

При вытеснении нефти СО₂ в зависимости от конкретных условий могут применяться различные схемы.

1. Вытеснение нефти газообразным диоксидом углерода.

При докритических температурах в мелкозалегающих нефтяных горизонтах и при ограниченных темпах закачки при условии – Рпл (пластовое давление) меньше Рн (давления насыщения). Этот вариант на практике маловероятен.

2. Вытеснение сжиженным СО₂

Если Тпл меньше Ткр, Рпл больше Рн, вытесняющий агент жидкий СО₂ – вытесняемая среда – жидкие углеводороды и пластовая вода.

3. Вытеснение со смешиванием

Схема вытеснения осуществляется при подаче в пласт как газообразного, так и жидкого диоксида углерода. Необходимое условие.

Рпл больше Рсм (смешивания), т.е. давление, при котором происходит полное взаимное растворение вытесняемой и вытесняющей сред. Давление смешивания зависит от температуры и состава пластовой нефти, который обобщенно характеризуется молекулярной массой. Схема вытеснения делится на несколько зон по ходу фильтрации.

1. Зона вытесняемой нефти (жидкая углеводородная фаза)

2. Промежуточная зона (жидкая, газообразная либо газожидкостная фаза), которая состоит как из углеводородных компонентов, так и из СО₂.

3. Зона полной взаимной растворимости нефти и диоксида углерода без фазовой границы раздела.

4. Зона вытесняющего агента, в которой диоксид углерода находится, как правило, в газообразном (Тпл. Больше Ткр), либо в жидком состоянии (Тпл меньше Ткр, Рпл больше Рн). При Рпл меньше Рсмешивания зона полной взаимной растворимости отсутствует и получается, что вытеснение происходит без смешивания.

5. Вытеснение карбонизированной водой.

Меньше зависит от давления и температуры, при этом происходит двухфазная (жидкость-жидкость) фильтрация, а СО₂ присутствует в обеих фазах, больше в воде и меньше в вытесняемой нефти, давление больше давления растворимости СО₂ в воде.