[发明专利]一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法

说明书

本发明属于油气田开发技术领域，公开一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法。包括以下步骤：1)向容积为V_C的密闭容器内充入V₀体积的原油；2)将步骤1)充入原油的密闭容器恒温于测定温度T；3)向步骤2)恒温的密闭容器内充入二氧化碳气体，从初始时间t₀开始每隔Δt时间测量一次二氧化碳气体的压力P(t)，直到达到平衡压力；4)利用溶解有二氧化碳的原油的膨胀系数β，并结合扩散时间t与压力P(t)之间的关系，得到二氧化碳在原油中的扩散系数D_AB；步骤4)所依据的公式为：该方法考虑了二氧化碳扩散到原油中后原油体积膨胀，能更精确测得二氧化碳在原油中的扩散系数。

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法。

背景技术

在油气田开发中，采用二氧化碳驱油来可以提高原油的采收率，因此二氧化碳采油技术得到了广泛应用。使用二氧化碳采油的步骤如下：首先向油层中注入一定量的二氧化碳气体，然后关井使二氧化碳在原油中的扩散达到平衡，最后打开井进行采油。为了能预测二氧化碳在原油中达到平衡的时间，需要得知二氧化碳在原油中的扩散系数，如果扩散系数不准确，不能准确确认平衡时间，会给采油带来不利影响。

在现有技术中，测定二氧化碳在液体中的扩散系数的方法可分为两类：直接法和间接法。其中，直接法包括：在不同的时间和不同的扩散距离对流体采样，然后把这些样本进行分析，得到二氧化碳的浓度数据，再推导出二氧化碳在流体中的扩散系数。但是，采样过程会干扰系统中的流场，从而引起实验的误差。间接法不需要取样，其中的NMR(核磁共振)法和PVT(压力-体积-温度)法是两种应用最广泛的方法。NMR法可以通过核磁共振光谱直接测量出密闭体系中二氧化碳的浓度，但是昂贵价格、成本较高。PVT法是比较常规的方法，以压力衰竭法为例，其测量气液扩散体系的压力变化，然后通过压力随时间的变化曲线计算得到扩散系数。

文献CO₂在多孔介质中扩散系数的测定(石油化工高等学校学报，2009，22(4))，开展了CO₂在饱和模拟盐水的多孔介质中扩散系数测定实验，实验过程中记录不同时间下扩散进入多孔介质中的CO₂量，代入相应的数学模型，计算得出了CO₂在饱和流体的多孔介质中的扩散系数。该方法并没有考虑CO₂扩散进入多孔介质后，引起的多孔介质中水的膨胀，同时该文献中采用泵计量注入CO₂的量，其计量精度远不及采用计量压力的精度。

文献Measurement of gas diffusivity in heavy oils.(Journal ofPetroleum Science and Engineering，2000，25：37-47)建立了用来计算扩散系数的一维数学模型，通过实验测定体系压力随时间的变化规律，带入扩散数学模型，获得了扩散系数。但是在该模型建立过程中，并没有考虑二氧化碳扩散后引起的液相体积的膨胀作用。

岩石中烃类气体扩散系数测定的标准(中华人民共和国石油天然气行业标准，SY/T 6129-1995)，通过将岩心固定在夹持器内，在岩心两端的扩散室分别通入氮气和烃类气体，通过气相色谱分别测定不同时间条件下两端气体的组成，通过处理可以得到烃类气体在多孔隙介质的扩散系数，该方法的缺点有二：一是在缺少气相色谱的条件下难以实现；二是通过对两端扩散室气体取样会破坏扩散平衡造成较大实验误差。

文献多孔介质高温高压多组分气体-原油分子扩散系数研究(岩性油气藏，2012，24(5)：111-115)，建立了高温高压条件下真实储层岩心中多组分油气体系分子扩散系数测试方法，该方法通过向饱和原油的岩心中注入一定量的CO₂，记录入口压力与对应时间的变化，直至达到油气平衡，将记录的数据带入数学模型，求得多组分气体-原油中各组分的分子扩散系数。但该方法依然没有考虑扩散过程导致液相体积膨胀，而且该模型在计算时，必须通过经验公式给出扩散系数的初值，同时该文献的模型相对复杂。