Quá trình Gas Assisted Gravity Drainage

Development of Gas Assisted Gravity Drainage (GAGD) Process for Improved Light Oil
Recovery
D. N. Rao, S. C. Ayirala, M. M. Kulkarni, and A. P. Sharma, Louisiana State University

Lý thuyết
Cố gắng để vượt qua sự phân dị trọng lực tự nhiên bằng cách bơm ép luân phiên khí với nước (WAG) đã
mang lại hiệu suất thu hồi dầu tăng cường tốt hơn so với dự án bơm ép khí liên tục (CGI). Tuy nhiên, WAG
vẫn là một phương pháp để 'chiến đấu' với sự phân dị trọng lực tự nhiên. Trong nỗ lực để giải quyết một
vấn đề của tính linh động bất lợi, quá trình WAG làm phát sinh các vấn đề khác có liên quan tới tăng độ
bão hòa nước trong tầng chứa bao gồm khả năng bơm khí bị hao hụt, tăng cạnh tranh với dòng chảy của
dầu. WAG với tỉ lệ thu hồi dầu trong khoảng 5-10% là một dấu hiệu rõ ràng của những hạn chế này.
Để tìm một sự thay thế hiệu quả cho WAG, chúng tôi đã khởi xướng phát triển quá trình bơm ép khí với sự
hỗ trợ của phân di trọng lực (GAGD). Không giống như các WAG, quá trình GAGD lợi dụng sự phân chia
tự nhiên của khí bơm vào dầu thô trong hồ chứa. dự án này là nhằm mục đích phát triển một hệ thống của
một quá trình thu hồi có thể được ứng dụng rộng rãi cho các loại bể chứa khác trong cả hai chế độ khai thác
thứ cấp và tam cấp.
Quá trình GAGD bao gồm việc đặt một giếng sản xuất ngang gần đáy của tầng sản phẩm và bơm khí thông
qua giếng thẳng đứng hiện tại được sử dụng trước giai đoạn ngập nước. Khi khí bơm tăng từ đầu để tạo
thành một tầng sản phẩm khí, dầu mỏ và thoát nước xuống cho giếng sản xuất ngang. Quá trình GAGD
mới đang được phát triển bằng cách sử dụng cách tiếp cận theo ba hướng:
(1) Thiết kế và xây dựng một mô hình vật lý thu nhỏ để chứng minh tính khả thi và quá trình điều tra và
hiểu được sự tương tác của các lực mao dẫn, lực hấp dẫn và lực nhớt.
(2) Quy trình tối ưu hóa bằng cách xác định áp lực trộn lẫn và tổng hợp thông qua việc sử dụng các kỹ
thuật Triệt tiêu sức căng bề mặt (VIT).
(3) Quá trình kiểm chứng ở điều kiện vỉa bằng cách tiến hành phương pháp WAG ngang và GAGD dọc
trong 2 mét mẫu lõi. Bài viết này sẽ trình bày các khái niệm GAGD và các lợi thế hơn WAG và một bản
tóm tắt của các bằng chứng thực nghiệm thu thập được cho đến nay.
1. Giới thiệu:
1.1 Tình trạng các dự án bơm khí:
Trong vòng mười hai năm qua, số dự án hoà trộn CO2 đã tăng từ 52 (năm 1990) lên 66 (năm 2002) và sản
lượng của họ trong khoảng thời gian này cũng đã tăng gần gấp đôi từ 95.000 BPD đến 187.400 BPD.

Những dữ liệu này cho thấy rằng dự án hoà trộn CO2 đã tăng lên đều đặn trong hai thập kỷ qua, tất cả các
dự án bơm khí khác (CO2 không thể hoà trộn, N2 và khí thải) đã bị từ chối hoặc bị loại bỏ trừ các dự án có
thể trộn với hydrocarbon. Việc sản xuất từ các dự án bơm khí hydrocarbon có thể trộn ở Mỹ đã tăng lên đều
đặn từ 55.386 BPD năm 1990 lên 124.500 BPD vào năm 2000. Tuy nhiên, xu hướng này đã bị đảo ngược
vào năm 2002 khi sản xuất từ bơm khí hydrocarbon giảm xuống 95.300 BPD, có lẽ do sự tăng giá khí đốt


tự nhiên. Hiệu quả tổng thể là phần chia sản phẩm từ phun khí EOR ở Mỹ đã tăng gần gấp đôi từ 23% năm
1990 lên 44,5% vào năm 2002. Điều này thể hiện rõ sự quan tâm thương mại ngày càng tăng, rằng ngành
công nghiệp dầu mỏ của Mỹ đã có dự án EOR bơm khí. Các mức giá tương đối cao của khí thiên nhiên và
các lợi ích khác của việc cô lập quy mô carbon của CO2 đối với các dự án bơm khí trong tương lai.
1.2 Tiến hành hiện tại của Công nghiệp:
Độ nhớt của chất khí, cho dù CO2 hoặc hydrocarbon, nói chung là phải nhỏ hơn một phần mười của dầu
tại điều kiện vỉa (việc kiểm soát một trong những yếu tố lớn nhất trong một dự án bơm khí thành công).
Nghiên cứu đang được tiến hành trên bọt và gel để tính độ nhớt của các dung môi. Tuy nhiên, những kỹ
thuật này, vẫn còn có tính chất thử nghiệm, không được chấp nhận như một phần của công nghệ lũ có thể
trộn với hiện tại. Do đó, quá trình WAG (thực hiện lần đầu tiên bởi Caudle và Dyes1 năm 1958) vẫn là lựa
chọn mặc định để kiểm soát cơ động lũ khí theo phương ngang.
Christensen et al.2 đã trình bày đánh giá của 59 lĩnh vực WAG kinh nghiệm, bắt đầu từ WAG đầu tiên năm
1957 bởi Mobil trong lĩnh vực Bắc Pembina ở Alberta, đến mới nhất tại Sea theNorth. Trong số 59 dự án
WAG khắp thế giới, 37 (không bao gồm bốn dự án nước và phun khí đồng thời) đã được tiến hành tại Hoa
Kỳ. Trong số này 37 dự án WAG ở Mỹ, 26 đã dùng CO2. Mặc dù ưu thế của mình trong lĩnh vực ứng
dụng, hiệu suất của quá trình WAG đã gây thất vọng. Việc xem xét ghi nhận trên kết luận rằng phần lớn của
59 dự án thu hồi dầu tăng là trong khoảng 5-10%, với sự phục hồi trung bình tăng 9,7% đối với các dự án
WAG có thể trộn lẫn và 6,4% đối với các dự án WAG không thễ trộn lẫn. (Các tác giả cũng nhận thấy sự
thu hồi dầu cao nhất thu được bất ngờ tại các thành hệ cacbonat, và dolomit cao hơn mức trung bình của đá
cát kết trong dự đoán). Trong khi đó, sự thu hồi dầu đã tốt hơn nhiều trong khoảng 15 - 40% OOIP trong
bơm khí thẳng đứng trong trọng lực ổn định tiến hành trong các rạn đỉnh cao của Alberta3. Những kết quả
này cho thấy các lĩnh vực lợi ích của làm việc với thiên nhiên bằng cách sử dụng sự nổi lên của khí bơm để
đẩy xuống dầu. Điều này dẫn đến câu hỏi: tại sao không luôn luôn bơm khí phân di trọng lực ở phía trên

cùng của tầng sản phẩm để tầng dầu đi xuống dưới thành một tầng sản xuất ngang? Các dự án được đề
xuất nhằm mục đích để trả lời câu hỏi này bằng cách phát triển các tiêu chí mở rộng quy mô phù hợp với
khái niệm mới, xây dựng một mô hình vật lý trực quan để chứng minh quá trình khả thi, và bằng cách thực
hiện lũ dài lõi trong cả hai chế độ chiều dọc (GAGD) và chế độ chiều ngang (WAG). Ngoài ra, các dự án
được đề xuất cũng nhằm phát triển hơn nữa kĩ thuật Triệt tiêu sức căng bề mặt (VIT) để xác định điều kiện
trộn lẫn trong hồ chứa.
1.3 Tại sao sự thu hồi dầu lại quá thấp trong các dự án WAG?
Quá trình WAG thông thường là sơ đồ mô tả trong hình 1. Nếu khí và nước bơm chảy như đã đề ra trong sơ
đồ trên, thu hồi dầu cao hơn đáng kể có thể có được do hiệu quả quét tuyệt vời.
Thực tế là
những kinh nghiệm tích lũy được từ một số dự án mâu thuẫn với kỳ vọng cao
này cho
Hình 1: sơ
đồ
Vẽ
phác
thấy rõ ràng rằng hành vi dòng chảy của chất lỏng tại tầng chứa trong quá
trình WAG
quy trình
là khác nhau đáng kể trong Hình 1. Xem xét các xu hướng tự nhiên của khí
bơm lướt
bơm CO2lên phía trên và nước chìm xuống phía dưới, một mô hình dòng chảy thực tế
hơn có thể
WAG
(Trích từ
được mô tả như trong hình 2. Hậu quả của sự phân biệt khí-nước là hiệu quả
quét nghèo
trang
web
dẫn đến sự thu hồi thấp trong các dự án.

của MỹDOE)


Hình 2: sự phá huỷ có thể xảy ra của một chu
kỳ WAG
1.4 Dự án bơm

khí trọng lực ổn định:

Quá trình phân
dị trọng lực đã được thực hiện thành
công ở nhiều
lĩnh vực ứng dụng ở Mỹ, Canada và
các nơi khác trên thế giới. Bảng 1 cho thấy các bản tóm tắt của các ứng dụng lĩnh vực thoát nước trọng lực
xem xét cho đến nay trong quá trình nghiên cứu này. Howes tóm tắt trọng lực thẳng đứng ổn định dòng
hydrocarbon (HC) có thể hoà trộn được tiến hành ở các tầng chứa Canada 1964-1987.


Reference
Starting Date
Approximate Size
(Acres)
State / Country

Rock Type

37

38

39

40

41

42

43

44

Jul
1996
90

Jan
1975
N/A

Oct
197
8
90

May
1982
0.4
(Pilot)

Oct
198
3
372
5

Jan
198
1
320

Mid
198
130
6

Dec
1969
3325

Louisia
na/
USA

Tex
as/
US
A
Sandstone

Louisi
ana/
USA

Alb
erta
/
Can
Dolomit
e

Alb
erta
/
Can
Ca
rbon
ate
12

Tex
as/
US
A
Li
me
St
8.5

Libya

105
0
11

110

200

20
35
10

16 38
20 30
N/A

Louisia
na/
USA

Handil Main Zone

Intisar D

Wolfcamp Reef

Westpem Nisku D

Wizard Lake D3A

St. ElaineBay

Weeks Island S RB - Pilot

Hawkins Dexter Sand

Các

West Hackberry

Property

45
Nov
1995
29
65
Borneo

Sa
nd
sto
26

ShlySand

1480

13

120
0
10

15

10.9
4
137
5
5.64

35

22

20

35

12

1.9

N/A

24.5

Sec.

GF
5

205 –
195
23 –
35
31 –
30
33

168

225

164

167

218

151

226

8

26

36

Reef

Reef

Reef

230

186

35

648

Ree
f
292

N/
A
N/
A
5 – 12

824

950

50 – 82

25

32.7

36

38

45

43.5

40

31 – 34

0.9

3.7

0.45

0.667

N/A

0.19

0.43

0.46

Bubble Pt Pressure (psi)

3295

1985

N/A

500

900

215
4
567

137
5
450

1.285

1.225

1.283

396

6
180
0
2.45

2224

GOR (SCF/STB)

601
3
138
6
1.62

1.315

Air

N2

CO2

CO2

1.28
4
CO2

0.6 –

1.0
2800
–
3200
20
00
1.1 –
1.4
HC

Reservoir Pressure at end
of WF (psi)
Minimum Miscibility
Pressure (psi)
WF recovery (% OOIP)

3484

1985

3334

970

4100

--

--

500
0
N/A

4257

60

60

76.5*

N/A

58

Gas Flood Recovery:
(%OOIP)

90.0

>
80.0

60 70
60.0

190
0
56.3

*
74.8

10
00
--

67.5

N/
A

Porosity (%)
Permeability (mD)
Connate Water Sat. (%)
WF Residual Oil Sat. (%)
GI Residual Oil Sat. (%)
Reservoir
Temperature
(oF)
Bed Dip Angle (Degrees)
Pay Thickness (ft)
Oil API Gravity
Oil Viscosity (cP)

Oil FVF at Bubble Pt
Injection Gas

San
dSto

ne
27.6
–
23.9
300 –
1000
19 –
23
26
8

27
3400

32.9

584

3334

85.0

1.31
3
HC
237
0
213
1
62.9

*
95.5

HC
406
0
464
0
N/A
84.0

Biomicr
ite/
Dolo.
22

509

HC

ý

San
dSto
ne
25
10 –
2000
22
28

kiến nhấn mạnh lĩnh vực ứng dụng của quá trình phân dị trọng lực khí cho một số loại và đặc điểm tầng chứa
trong cả hai chế độ thứ cấp và tam cáp. Phân dị trọng lực được xem là 'áp dụng tốt nhất' cho nước có độ bão
hòa thấp, dày, góc dốc cao hoặc loại san hô, và các tầng chứa dầu nhẹ có độ thấm thẳng đứng vừa phải đến cao
và điều áp yêu cầu thấp. Yếu tố thu hồi cao trong khoảng 58-95% đã được OOIP báo cáo.
2. Quy trình phân dị trọng lực khí (GAGD)


2.1 Khái niệm và lợi ích của GAGD
Ý tưởng ban đầu là một mở rộng dự án bơm khí trọng lực ổn định thảo luận trước đó, mà đã chứng minh
đầy đủ rằng làm việc với thiên nhiên mang lại lợi ích đáng kể trong quá trình thiết kế để chống lại các hiện
tượng tự nhiên của phân dị trọng lực. Cái tên được chọn cố tình để bắt chước các hệ thống hơi nước có hỗ
trợ phân dị trọng lực (SAGD) quy trình đang được phát triển để thu hồi nhiệt của dầu nặng.
Khái niệm về quá trình GAGD được thể hiện bằng sơ đồ ở Hình 3. CO2 bơm vào các giếng dọc tích tụ ở
đầu của tầng sản phẩm do trọng lực và phân dị trọng lực đã đổi chỗ dầu. Khi bơm tiếp tục, buồng CO2 tăng
đi xuống và đi ngang dẫn đến phần lớn hơn và lớn hơn của các tầng chứa bị cuốn theo nó mà không có bất
kỳ sự gia tăng độ bão hòa nước trong tầng chứa. Điều này tối đa hóa hiệu quả quét thể tích. Sự phân dị
trọng lực của CO2 cũng giúp trong việc trì hoãn, hoặc thậm chí loại bỏ, bước đột phá CO2 để sản xuất cũng
như ngăn chặn các pha khí cạnh tranh với dòng dầu. Trong buồng CO2, hiệu quả chuyển dầu có thể được
tối đa bằng cách giữ cho áp lực lớn hơn các áp lực trộn lẫn tối thiểu (MMP). Điều này giúp trong việc giữ
được sức căng thẳng bề thấp giữa dầu và CO2. Nếu thành hệ là đá ưa nước, nước có thể sẽ được giữ lại
trong lỗ rỗng do áp lực mao dẫn trong khi dầu sẽ được ưu tiên di dời do CO2. Nếu thành hệ là ưa dầu,
những lớp màng liên tục của dầu sẽ giúp tạo đường phân dị cho dầu chảy vào giếng sản xuất ngang. Như
vậy quá trình GAGD không chỉ loại bỏ hai vấn đề chính (quét kém và nước chắn) của các quá trình WAG
thông thường, mà còn thêm lợi thế làm tăng độ bão hòa dầu và do đó cải thiện tính thấm tương đối dầu gần
thân giếng sản xuất, và giảm sự cạnh tranh của dòng khí. Quá trình này làm cho việc sử dụng hiệu quả các
giếng thẳng đứng hiện tại trong lĩnh vực bơm CO2 và kêu gọi khoan giếng ngang dài để sản xuất dầu. Các
chi phí khoan giếng ngang đã được giảm đáng kể trong những năm gần đây do sự tiến bộ trong công nghệ
khoan. Tóm lại, quá trình GAGD đề xuất cung cấp tiềm năng đáng kể để tăng chỉ số thu hồi dầu cuối cùng.

Hình 3: Khái niệm bơm
ép khí hỗ trợ phân dị
trọng lực (GAGD) trong
quy trình EOR

2.2 Phát triển mô hình vật lý:
Như một phần của dự án này, một mô hình vật lý thu nhỏ được xây dựng không chỉ để chứng minh quá


trình này mà còn để xác định các thông số tầng chứa phù hợp cũng như để kiểm tra tác động của các yếu
tố như: (1) có thể hoà trộn / không thể hoà trộn, (2) GAGD / WAG, (3) tính dính ướt, (4) không đồng nhất,
và tính chất khác. Nghiên cứu mô hình vật lý như vậy chỉ là một số ít và xa giữa (Claridge8 năm 1972;
Jackson et al.9 năm 1985; và Butler10 vào năm 2000). Mô hình như vậy là rất hữu ích trong việc phát sinh
những tác động từ lĩnh vực thiết kế tốt các thí nghiệm đơn giản và trong so sánh cơ chế chuyển khác nhau.
Kể từ khi khái niệm GAGD còn mới, sử dụng các phương pháp tiếp cận tương tự sẽ nâng cao tính hữu
dụng của dữ liệu thu được từ các phòng thí nghiệm thử nghiệm mô hình vật lý. Một tập hợp các nhóm thứ
nguyên đã được xác định để đại diện cho giống nhau của các phòng thí nghiệm thu nhỏ mô hình với các
tầng chứa thực. Hai phương pháp chung cho việc thu thập các nhóm thứ nguyên được sử dụng trong
scaling là phân tích thứ nguyên và phân tích kiểm chứng.
Các thủ tục chung của việc sử dụng phân tích kiểm chứng báo cáo của Shook et al.11 đang được áp dụng
cho các quá trình GAGD dưới các điều kiện khí bơm là không trộn lẫn trong dầu thô. Theo dự báo, các cơ
chế tác dụng trong quá trình GAGD xuất hiện một cách hợp lý cũng được đại diện bởi việc sử dụng trọng
lực (hay Buoyancy) số lượng, số mao mạch, tỷ lệ di chuyển điểm cuối và tỷ lệ khung hình học có hiệu quả
như các thông số không thứ nguyên để được xuất hiện giữa các mỏ và các mô hình.
Đối với quá trình bơm khí có thể hoà trộn, Doscher và Gharib báo cáo rằng, các đẳng thức sau đây phải
được duy trì như được chỉ ra bởi phân tích chiều và phân tích kiểm chứng.

Tỷ lệ của tất cả các phân số cho các mẫu thử nghiệm với mô hình thuận tiện có thể được giữ không đổi
bằng cách điều chỉnh đặc tính đá và tính chất chất lỏng (tính thấm, kích thước hạt, độ nhớt, mật độ, vv…)
trong mô hình. Tỉ số đầu tiên trong phương trình trên là tỷ số của lực hấp dẫn và lực nhớt. Điều thứ hai quy

mô các phân tử khuếch tán đến lực nhớt (tỉ lệ khuếch tán để phân tán đối lưu). Tỉ số thứ ba là số Reynolds.
Tỉ số thứ tư là cho tỷ lệ của tổng chiều dài của hệ thống với số lượng các lỗ trên một đơn vị chiều dài của
hệ thống. Nếu tỉ lệ này được duy trì, sau đó nó là không thể duy trì tỉ lệ thích hợp của trọng lực và lực nhớt.
Do đó, vì lý do này tỉ số IV được bỏ qua. Tỉ lệ cuối cùng là lực mao dẫn và lực nhớt. Các yếu tố tỉ lệ đó có
một số điều không chắc chắn là những yếu tố có ảnh hưởng đến sự thu hồi dầu tiếp theo sau khi đột phá và
không phải là hiện tượng xảy ra tại các mặt nước dung môi viz.. Thay đổi thành hệ, trọng lực đè và phân
nhánh độ nhớt.


2.2.1 Chia tỉ lệ nghiên cứu mô hình vật lý trên hệ thống thoát nước trọng lực:
Doscher et al. báo cáo công việc thử nghiệm trên CO2 và N2 cho thu hồi dầu dư trong điều kiện tầng chứa
ngập nước. Họ chỉ ra rằng hoà trộn đối lưu hoặc phân tán được phóng đại trong mô hình.
Chatzis et al. báo cáo thoát lực hấp dẫn kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở cả hai ống mao dẫn và một mẫu
lõi cát kết dài Berea. Sự hình thành của một bể dầu trong lõi Berea trong quá trình với rào cản mao mạch đã
được chứng minh bằng cách quét CT. Họ kết luận rằng sự thu hồi dầu rất cao từ bơm khí trơ có hỗ trợ
trọng lực chỉ có thể có khi dầu lan trên mặt nước (hệ số lan truyền dương), và các tầng chứa ưa nước
mạnh. Với mẫu lõi ngắn, sự phát triển và lan truyền của các bể dầu được giới hạn bởi kích thước của các
van, và việc sử dụng một hàng rào mao mạch ở cuối giếng sản xuất là cần thiết để đạt được các điều kiện
áp lực mao dẫn cao để sản xuất dầu. Mao mạch có tác động sâu sắc trong các nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm, trong khi vai trò của nó là không đáng kể về quy mô mỏ.
Kantzas et al. báo cáo kết quả thực nghiệm cho cả hai môi trường đá bở rời và đá cố kết. Trong thí nghiệm
"kiểm soát phân dị", một rào cản mao mạch đã được sử dụng để ổn định di dời bằng cách giảm tốc độ dòng
chảy. Các rào cản mao mạch cũng ngăn cản khí dịch chuyển qua. Thu hồi dầu cuối cùng từ các thí nghiệm
đá bỡ rời rất cao, 99% và 94% cho dầu bão hòa nước và nước bão hòa dư dầu, tương ứng.
Meszaros et al.16 tiến hành nghiên cứu quy mô mô hình vật lý của bơm ép khí có hỗ trợ của phân dị trọng
lực. Cả hai mô hình vật lý áp suất thấp và áp suất cao được xây dựng và thử nghiệm. Mở rộng quy mô tiêu
chuẩn của Islam và Farouq Ali17 đã được sử dụng. Có tổng cộng 23 lần chạy thử nghiệm, với N2 và CO2 ở
áp suất phun và độ nhớt dầu (750-7500 cp) khác nhau, đã được tiến hành. Kết quả chỉ ra rằng nó khó khăn
hơn nhiều để duy trì bọt khí ổn định trong một mô hình thu nhỏ áp suất cao mô hình 3 chiều hơn trong mô
hình 2 chiều. Bơm khí ở áp suất phun 1 psi giúp tăng sản lượng dầu đáng kể. Trong N bơm vận hành, số

lượng đáng kể dầu được sản xuất sau khi khí đột phá. Cao như 70% của dầu tại chỗ đã được thu hồi bằng
cách sử dụng bơm khí trọng lực ổn định.
Vizika và Lombard phân tích tính dính ướt và sự lan truyền, hai thông số quan trọng trong thu hồi dầu với
hệ thống thoát nước trọng lực ba pha. Các thí nghiệm bằng cách sử dụng dầu ướt, nước mưa, và môi trường
khe nứt ưa nước với ba hệ thống chất lỏng khác nhau đã được tiến hành. Tính thấm tương đối ba giai đoạn
từ số liệu thực nghiệm đã thu được bằng cách kết hợp lịch sử số. Đó là kết luận rằng sự tồn tại của tính
dính ướt và lan truyền, ảnh hưởng rất nhiều cơ chế dòng chảy và hiệu quả động học thu hồi và hiệu quả
của quá trình. Sự thu hồi dầu cao nhất đã thu được với hệ số lan truyền tích cực trong điều kiện ẩm ướt, do
dòng chảy của dầu lan truyền bởi lớp màng, trong đó thủy lực được duy trì liên tục.
Grattoni et al. nghiên cứu phân dị trọng lực tự do trong một tế bào thị giác 2D. Một mối tương quan tốt
được tìm thấy giữa một nhóm thứ nguyên mới và sự sản xuất dầu. Nhóm thứ nguyên mới là sự kết hợp của
các mao dẫn, số lượng lưu trữ, và tỷ lệ độ nhớt. Kết quả và phương pháp được sử dụng trong các nghiên
cứu mô hình vật lý khác nhau được tóm tắt trong Bảng 2.


Model

Meszaros et al.22

Scaling
law

Butler et al. Islam
and Farouq Ali

Geometry

Vizika
and
Lombard1

No

Chatzis
et al.20
No

Grattoni et
al.24
No

2D

1D

1D

1D

Dosche
r et
al.19
Dosche
r and
Gharib
1D

Material

Sand

Sand

Berea

Glass beads

Sand

Pressure

No

5 psi

No

Gas

4200 kPa/Low
pressure
CO2/N2

Air

N2

Air

2906
psi/180o

N2/CO2

Oil

750 – 4000 cp

Soltrol 170

Paraffin

Recovery

70%

70-87 %

Soltrol
170
40%

70%

38o
Crude
70%

2.2.1 Các thí nghiệm ban đầu với một mẫu chưa định tỷ lệ:
Một mô hình vật lý, bao gồm một gói các mô hình trực quan, được sử dụng để nghiên cứu hệ thống phân dị
trọng lực sơ bộ. Hình 4 cho thấy sơ đồ của các thiết bị thí nghiệm. Bơm chất lỏng và các mạch làm piston
cung cấp phương tiện của bão hòa và không bão hòa các môi trường lỗ hổng trong mô hình trực quan với

dầu hoặc nước. Chất lỏng nước thải được thu thập trong một xi lanh thủy tinh. Một hệ thống thị giác, trong
đó bao gồm một máy ảnh, khung grabber và phần mềm phân tích hình ảnh, được sử dụng để đo lường mức
sản xuất dầu hoặc nước.
Switch Valve

Gas/Water/Oil

Gas

Hình 4: Sơ đồ của Thiết bị thí nghiệm
Pressure
regulator
Gas mass-flow controller

Flowline
Oil
p1Visual model

withbead packinside
p4

Signal lines

Water

Transfer
vessel

CCD
Camera

Data acquisition

Các mô hình trực quan được làm chủ yếu là hai mảnh song song của kính Pyrex và khung nhôm. Các kích
thước bên trong của mô hình là: 14,92 x 35,23 x 2,54 cm, trong đó cung cấp một khối lượng 1336 cc.
Kích thước của các hạt thủy tinh được sử dụng là trong khoảng 0,4-0,6 mm. Khô-đóng gói dẫn đến một độ
xốp là 0,39 và ước tính thấm của 10 Darcy.


Trong các thử nghiệm, de-ion hóa nước, n-decane và parafin dầu, và không khí đã được sử dụng. Một số
tính chất vật lý của các chất lỏng được thể hiện trong Bảng 3.
Table 3: Đặc tính chất lưu
Fluids

Specific
density

Dynamic viscosity
(cP)

Interfacial tension
(dynes/cm)

n-decane

0.734

0.84

σDW = 49.0

paraffin

0.864

64.5

Did not measure

De-ionized
Water
Air

1

1.0

σWA = 72

0.0012

0.0182

σAD = 51.4

Run 1: phân dị trọng lực với decane (C10H22). Trong hoạt động này, các gói hạt bước đầu đã được bão hòa
với nước. Sau đó Decane được bơm với một tỷ lệ 6 cc / phút để loại bỏ nước và tạo ra một tình trạng trước
khi phân dị trọng lực. Decane thông qua sau 68 phút (0,83 khối lượng lỗ chân lông (PV)).
Hình 5 cho thấy sự thu hồi dầu như là một tỷ lệ phần trăm của dầu ban đầu tại chỗ (IOIP) so với thời gian
trôi qua trong cuộc thử nghiệm hệ thống phân dị trọng lực. Trong mười phút đầu tiên, tỷ lệ sản xuất là rất

cao và hầu như không đổi, sau đó nó giảm đáng kể.
Có xuất hiện hai giai đoạn trong quá trình phân dị trọng lực này. Các giai đoạn tương ứng với một hệ
thống thoát nước một pha oleic ở một mức cao hơn. Trong giai đoạn này, bể dầu trong mô hình nhanh
chóng bị thu hẹp trong khi chỉ có dầu được sản xuất ở tốc độ khá ổn. Giai đoạn thứ hai được đặc trưng với
dòng chảy 2 pha với tốc độ thoát dầu thấp hơn nhiều. Trong giai đoạn này, cả dầu và khí đốt đã được sản
xuất trong lõi thay thế vào cuối dòng.
1.00

B

Hình 5: Thử nghiệm Run
1: Phục hồi dầu ở phân
dị trọng lực (với decane)
bắt đầu từ Điều kiện
nước tự nhiên.

0.80A
Recovery
0.60
(IOIP)
0.40
0.20
0.00
010

20

30

Time (min)

40

50


Run 2: Phân dị trọng lực với paraffin. Hoạt động này được tiến hành theo cách thức tương tự Run 1. Do độ
nhớt cao hơn nhiều so với parafin Decane, nó đã có thể quan sát các mặt phân cách khí dầu và chuyển
động của nó trong mô hình. Một mặt phân cách khí dầu rõ ràng giữa các khu vực khí đốt và dầu đã được
quan sát (Hình 6). Trong các thử nghiệm, không có nước được sản xuất, hỗ trợ các giả định rằng nước (tại
độ bão hòa ban đầu của nó khoảng 10%) là bất động trong hệ thống phân dị trọng lực.

Hình 6: Tác giả của mặt phân cách dầu
khí trong Model Visual Run 2

3. Đánh
giá sự
trộn lẫn
khí-dầu
3.1 Sự

cần thiết phải trộn lẫn:
Lý do chính cho một lượng lớn dầu còn dư lại phía trong tầng chứa sau khi ngập nước thứ cấp là hiệu ứng
bẫy gây ra bởi sức căng bề mặt hoặc lực mao dẫn. Trộn lẫn này thay các chất lỏng di dời, theo định nghĩa,
rằng không có mặt phân cách giữa chúng hay sức căng thẳng bề được giảm xuống bằng không, do đó dẫn
đến lực mao dẫn là vô cực. Vì vậy, phần lớn các nỗ lực nghiên cứu trong quá khứ đã được hướng vào các
quá trình EOR nhằm làm giảm đi sự căng bề mặt bằng nước bơm (ngập hóa học) hoặc có thể trộn các dung
môi như các loại khí hydrocarbon hoặc CO2. Một kết quả thú vị là các khái niệm số mao mạch được áp
dụng cho các quá trình GAGD. Ban đầu, các khí bơm, nếu nó dưới (nhưng gần) áp lực trộn lẫn tối thiểu, sẽ
tạo ra một vùng ba giai đoạn của dầu, nước và khí đốt. Cáckhí tăng sau đó sẽ ưu tiên thay dầu vì sức căng

bề mặt của nó với dầu hơn với nước muối chứa. Mặc dù khí bơm có thể tồn tại như là một giai đoạn riêng
biệt dưới MMP, pha khí tăng này sẽ không cạnh tranh với các chất lỏng chảy xuống. Do đó, ba pha hiệu
ứng thấm tương đối có thể được dự kiến hầu như không ở gần giếng ngang sản xuất.
Tuy nhiên, để đạt được độ bão hòa dầu thấp trong khu vực khí đốt, lực căng bề mặt khí dầu thấp, hoặc trộn
lẫn, là bắt buộc. Quá trình GAGD xuất hiện để cung cấp một cơ hội để đáp ứng yêu cầu này bằng cách duy
trì áp suất vỉa gần MMP thông qua kiểm soát lưu tốc của khí và chất lỏng bơm. Điều này đòi hỏi chất
lượng dữ liệu trên MMP và MMC (thành phần hòa trộn tối thiểu) cũng như tổ hợp khí dầu tác động đén sức


căng bề mặt dầu - khí đốt, khí-nước muối và dầu-nước muối ở áp suất điều hành và nhiệt độ. Việc đo ba
sức căng bề mặt cũng sẽ cho phép việc xác định hệ số lan rộng của dầu, mà không chỉ kiểm soát các chất
phân phối của ba giai đoạn trong các khoảng trống mà còn tỷ lệ thoát dầu thông qua bộ lớp màng.
3.2 Bối cảnh dựa trên Kỹ thuật VIT:
Các phương pháp thực nghiệm chủ yếu có sẵn để đánh giá trộn lẫn chất lỏng-lỏng trong điều kiện hồ chứa
là sự dịch chuyển ống slim-, bọt khí tăng cao và các sơ đồ thành phần áp lực. Trong số này, kiểm tra chuyển
ống slim được xem như tiêu chuẩn công nghiệp để xác định điều kiện hòa trộn chất lỏng-lỏng. Tuy nhiên,
có nhiều bằng chứng tồn tại trong tài liệu hiện tại để đặt câu hỏi về tính hợp lệ của các xét nghiệm di dời
ống slim để xác định trộn lẫn, như được trích dẫn dưới đây.
Không phải là một thiết kế tiêu chuẩn cũng không phải vận hành tiêu chuẩn cũng không phải một bộ tiêu
chuẩn của các tiêu chí để xác định các điều kiện trộn lẫn trong một ống slim. Độ dài Slim-ống (5-120 ft),
đường kính (0,12-0,63 trong), loại bao bì (hạt thủy tinh và cát 50-270 mesh), tính thấm (2,5-250 Darcies)
và độ rỗng của bao bì (32- 45%) và tốc độ dịch chuyển (30-650 ft / ngày) đã thay đổi rất lớn trong thiết kế
được sử dụng để xác định sự hoà trộn. Hiện có hơn 30 nghiên cứu cho thấy những ảnh hưởng của các biến
vào điều kiện trộn lẫn, dẫn đến một số kết quả mâu thuẫn. Có tồn tại một sự khác biệt đáng kể về quan điểm
trong báo cáo các tài liệu về định nghĩa của ống slim trộn lẫn như 80% lượng dầu được thu hồi tại bước đột
phá CO2 và 94% tại một GOR 40.000 SCF / bbl21; 90% thu hồi dầu ở khối lượng lỗ 1,2 hydrocarbon của
CO2 bơm; "Trình chuyển đổi từ số không đến truyền ánh sáng đầy đủ trong khoảng thời gian sản xuất của
một số phần trăm của một khối lượng lỗ" trong một gói cát dài 5-ft chạy dưới vận tốc tới hạn theo quy định
của Dumore; và điểm gián đoạn trong việc thu hồi dầu so với đường cong áp lực được xác định rõ ràng, nơi
sự trộn lẫn ống slim có thể được xác định. Không có thông tin trực tiếp và định lượng về sức căng bề mặt,

một tính chất nhiệt động lực quan trọng liên quan đến hòa trộn, được cung cấp trong bài kiểm tra ống slim.
Một kỹ thuật triệt tiêu sức căng bề mặt mới (VIT) đã được báo cáo gần đây trong tài đánh giá thực nghiệm
hòa trộn khí-dầu. Kỹ thuật này dựa trên một lý thuyết độc đáo và âm thanh khái niệm cơ bản tại trộn lẫn,
sức căng bề mặt giữa các bề mặt chất lỏng phải giảm tới zero. Trong phương pháp này, sức căng bề mặt
giữa các bề chất lỏng được đo ở nhiệt độ hồ chứa ở áp suất khác nhau hoặc mức độ làm giàu của pha khí.
Áp lực tối thiểu trộn lẫn (MMP) hoặc trộn lẫn làm giàu tối thiểu (MME) được xác định bằng cách ngoại
suy sau đó vẽ đồ thị giữa sức căng bề và áp lực hoặc làm giàu để sức căng bề mặt về 0. Ngoài việc định
lượng trong tự nhiên, kỹ thuật VIT mới này là khá nhanh cũng như chi phí hiệu quả. Vì vậy, chúng tôi đang
phát triển các kỹ thuật VIT nhiều hơn nữa để xác định ảnh hưởng của con đường sáng tác trong quá trình
dịch chuyển khí dầu trên sức căng bề mặt và trộn lẫn.
3.3 Độ hòa tan, hòa trộn và sức căng bề mặt:
Các điều kiện, trộn lẫn, hòa tan và sức căng bề mặt, được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu hành vi
giai đoạn của hệ thống chất lỏng bậc ba. Xem xét các tài liệu cho thấy rằng không có sức căng bề mặt là
một điều kiện cần và đủ để đạt được trộn lẫn. Blanco et al. dữ liệu đo cân bằng hơi-lỏng ở 141,3 kPa cho
hỗn hợp methanol với n-pentan và n-hexane và quyết tâm hòa tan rất quan trọng trên cho methanol, hỗn
hợp n-hexane từ dữ liệu đo trộn lẫn. Điều này chỉ ra mối quan hệ hòa trộn với độ hòa tan rất quan trọng
của một chất tan trong dung môi cho các hệ thống chất lỏng bậc ba. Lee sửa đổi các mô hình hấp phụ bởi


van Oss et al. bởi sự bao gồm áp lực lan rộng trạng thái cân bằng để tính toán sức căng bề lỏng-lỏng. Ông
tìm thấy một mối quan hệ quan trọng giữa cân bằng áp suất màng bề mặt và sức căng bề mặt cho dự đoán
hòa trộn của chất lỏng và báo cáo rằng tất cả các lý thuyết hòa trộn của chất lỏng là áp dụng cho độ tan
của một chất tan trong dung môi. Như vậy, sự khác biệt giữa các điều kiện hòa trộn và hòa tan dường như
là hơi mờ, dẫn đến việc sử dụng đồng nghĩa họ ở một số khu. Hơn nữa, mối quan hệ của hai thuộc tính
này có sức căng bề mặt phần lớn vẫn chưa được khám phá. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này thuộc
phần này đều tương quan hòa trộn và hòa tan với căng bề cũng như để điều tra khả năng ứng dụng của
kỹ thuật VIT mới để xác định sự trộn lẫn trong hệ thống chất lỏng bậc ba. Với mục đích này, các hệ thống
chất lỏng bậc 3 tiêu chuẩn của ethanol, nước và benzen được chọn vì dữ liệu hành vi giai đoạn và độ hòa
tan của họ đang có sẵn.
Từ giai đoạn sơ đồ bậc ba của các hệ thống tiêu chuẩn của ethanol, nước và benzene, nó có thể được nhìn

thấy rằng các dòng rang buộc hạn chế đi qua dầu (benzene) cắt các dung môi (dung dịch ethanol) tại một
dd giàu ethanol 76%. Do đó, điều này trở thành sự làm giàu trộn lẫn ethanol tối thiểu cho hệ thống để đạt
được trộn lẫn. Độ tan của benzen trong dung dịch ethanol tại dd giàu ethanol khác nhau được đưa ra trong
Bảng 4 và vẽ trong hình 7, từ đó, các quan sát quan trọng sau đây có thể được thực hiện.
Solubility (Sidgwick et al.)

Interfacial Tension

Benzene Solubility

Solvent (mole%)

Benzene IFT
(dynes/cm)

Solvent (mole%)

(gms/liter)
Ethanol

Water

34.8

65.2

46.6

7000

6000

5000

Ethanol

Water

134.3

0

100

32.94

53.4

343.2

10

90

12.52

53.3

46.7

629.1

20

80

4.88

61.2

38.8

1284.6

30

70

70.6

29.4

2351.6

40

60

78.0

22.0

5760.1

-

-

y = 32.94e -0.0858x
R2 = 0.9912

35

30

25

y = 6.7004e 0.0852x
R2 = 0.9955

4000

20

3000

15

Comple te lySoluble in all
InsolublePartiallyPraportions or

RegionSoluble RegionMiscible Region

2000

10

Ins oluble

1000

Soluble

5

0
0

20

40

60

80

Ethanol Enrichment in Water (mole%)
Solubility

IFT

Extrapolated IFT

0
100

2.62
1.17
-


HÌnh 7: Sự phụ thuộc của độ tan và
IFT của benzen trong nước trên
Ethanol làm giàu trong dung dịch
nước pha.

Độ tan của benzen
trong dung dịch ethanol bắt đầu vào việc làm
giàu thêm ethanol
35% và sau đó tăng dần để trở thành hoàn toàn
hòa tan ở 78% ethanol làm giàu, hiển thị một mối quan hệ giữa độ tan theo cấp số nhân và làm giàu. Các
đặc tính hòa tan có thể được chia thành ba khu vực: (1) Vùng 1, tồn tại ethanol giàu dưới 35%, trong đó
benzen là hoàn toàn không hoà tan; (2) Khu vực 2, tồn tại ethanol giàu giữa 35% và 78%, trong đó
benzen là một phần hòa tan. Trong khu vực này, bên dưới đường cong, benzen là hoàn toàn hòa tan,
trong khi bên trên đường hòa tan, benzen là hoàn toàn không hòa tan. Khu vực này có thể được gọi là
khu vực một phần hòa tan và (3) Vùng 3, tồn tại ethanol giàu trên 78%, trong đó benzen hòa tan trong tất
cả các tỷ lệ và do đó điều này có thể được gọi là khu vực có thể trộn. Vì vậy, nghiên cứu này có thể phân
biệt giữa khả năng hòa tan và trộn lẫn. Vì vậy, các enrichments trộn lẫn ethanol tối thiểu đối với hệ thống
chất lỏng bậc ba tiêu chuẩn này bởi cả hai sơ đồ giai đoạn (76%) và các dữ liệu khả năng hòa tan (78%)
xuất hiện để phù hợp với chặt chẽ.
Sức căng giữa bề mặt benzen và dung dịch ethanol tại enrichments(giàu) ethanol khác nhau được đo trong

chế độ độc thả, sử dụng kỹ thuật phân tích hình dạng giọt đối xứng trục (ADSA). Các IFTs giữa các chất
lỏng không thể nào đo được trên 40% ethanol làm giàu, bằng cách sử dụng phân tích hình dạng. Tại các
7000
ethanol giàu, 1 giọt có thể không được hình thành như dầu nhanh chóng trốn thoát qua các dung môi, cho
thấy sự gần gũi với khu vực có thể trộn. Các giá trị đo của sức căng thẳng bề benzene trong dung dịch
y = 223.19x
ethanol tại ethanol
R2 = giàu
0.9826khác nhau được đưa ra trong Bảng 4 và tóm tắt trong Hình 7. Như có thể thấy,
IFT giảm theo cấp số nhân như làm giàu ethanol trong pha lỏng được tăng lên. Để xác định sự tồn tại của
5000
một mối tương quan trực tiếp giữa độ tan và IFT, độ hòa tan được vẽ đồ thị chống đối ứng IFT trong hình
8. Tính hòa tan được tuyến tính liên quan đến (1 / IFT), cho thấy một mối quan hệ mạnh mẽ lẫn nhau giữa
hai tính chất nhiệt.
6000

4000

3000

2000

Hình 8: Sự tương quan của Độ tan
của Benzen trong Ethanol, hỗn hợp
nước với đối ứng s

1000

0

0

5

10

15

1/IFT (cm/dyne)

20

25

30


Từ sự tương quan hòa trộn và hòa tan với căng bề thu được trong nghiên cứu này, rõ ràng là IFT phải trở
thành số không ở 78% ethanol làm giàu, kể từ benzen không chỉ có thể trộn lẫn, nhưng cũng hoàn toàn
hòa tan vào làm giàu ethanol này. Do đó, nỗ lực hơn nữa đang được thực hiện để sử dụng kỹ thuật tăng
mao dẫn để đo IFTs thấp cần thể hiện rõ bản chất biến mất của IFT 78% làm giàu ethanol cho benzennước-ethanol hệ chất lỏng tam phân (như được chỉ ra bởi các dòng IFT ngoại suy trong hình 7 ). Tất cả
những kết quả đạt được cho đến nay cho hệ thống chất lỏng bậc ba tiêu chuẩn của ethanol, nước và
benzen tích cực cho thấy khả năng ứng dụng của kỹ thuật VIT mới để xác định sự trộn lẫn của các hệ
thống chất lỏng bậc 3 là tốt.
3.4 Hiệu ứng dịch chuyển dựa trên sức căng bề mặt:
Trong khi hầu hết các tính chất nhiệt động đề cập đến đơn chất lưu, căng thẳng bề (IFT) là một thuộc
tính của bề mặt giữa các chất lỏng. Do đó, nó phụ thuộc rất nhiều vào sự tiếp xúc, do đó phụ thuộc vào sự
tương tác giữa các chất. Để nghiên cứu ảnh hưởng khối lượng chuyển nhượng trên IFT, các phép đo IFT
của kỹ thuật VIT đã được so sánh với Macleod-Sudgen's Parachor mô hình dự đoán, sử dụng kỹ thuật
trung bình phân tử của Weinaug và Katz's cho các hệ thống hydrocarbon đa thành phần. Trong mô hình

Parachor, giá trị của các thành phần tinh khiết Parachor được sử dụng, xem xét từng thành phần của hỗn
hợp, nếu như tất cả những thành phần khác đang vắng mặt. Do giả định này, các cơ chế chuyển giao khối
lượng counter-directional có ảnh hưởng đến sức căng bề giữa các chất lỏng đang bị bỏ quên trong mô
hình này. Chất lỏng chứa Terra Nova đã được sử dụng từ các dữ liệu hành vi giai đoạn để tính toán IFT và
các phép đo IFT đang có sẵn.
Các dữ liệu hành vi giai đoạn cho các tầng chứa Terra Nova từ tham chiếu được sử dụng trong tính toán
IFT. Đo IFT, tại enrichments dung môi khác nhau từ tham chiếu được sử dụng để so sánh với các mô hình
dự báo. Một hỗn hợp gồm 8 mol% dầu thô và 92% mol dung môi được sử dụng như là thành phần trong
các tính toán để phù hợp với các thành phần được sử dụng trong các thí nghiệm.
Việc so sánh các nghiệm IFTs với mô hình dự báo Parachor cho C2 khác nhau + enrichments của dung
môi ở 30 MPa và 96oC được đưa ra trong Bảng 5 và thể hiện trong hình 9. Như có thể thấy, sự đáu tranh
giữa các thí nghiệm và các mô hình dự báo là rất nghèo và có ý nghĩa IFT dưới dự đoán thu được với các
mô hình Parachor. Điều này chủ yếu là do sự vắng mặt của các hiệu ứng chuyển khối trong mô hình


Parachor. Điều này không chỉ chỉ ra tầm quan trọng của hiệu ứng khối lượng chuyển nhượng trên IFT,
nhưng cũng thực tế rằng các phép đo IFT được sử dụng trong kỹ thuật VIT cho Terra Nova thẩm trộn lẫn
bao gồm tất cả các hiệu ứng khối lượng chuyển nhượng trong đó.
Enrichment (C2+
%)

IFT (dynes/cm)

Bảng 5:6 So sánh các phép đo IFT với dự
Parachor Model
đoán Parachor Model cho Terra Nova Chất
3.19
lỏng ở 30 MPa và 0.78
96oC

Experimental
9.49
11.79

3.09

0.66

14.22

2.60

0.58

18.57

2.02

0.41

24.64

1.07

0.23

27.77

0.73

0.15

Hình 9: So sánh giữa đo IFT và
Parachor Mô hình dự báo cho Terra
Nova Chất lỏng ở 30 MPa và 96oC


4. Đánh giá thử nghiệm các chế độ phun khí:
4.1 Bối cảnh:
Như đã nói trước đó, các quá trình phun khí EOR đóng góp một phần đáng kể của dầu từ bể chứa dầu nhẹ,
và tầm quan trọng của họ đang tiếp tục tăng. Gần như tất cả các dự án bơm khí thương mại ngày nay sử
dụng các phương pháp WAG. Tại Hoa Kỳ, hầu hết các ứng dụng WAG đang trên bờ, sử dụng một loạt
các loại khí bơm cho một loạt các đặc điểm tầng chứa trong các chế độ hòa trộn được. Mặc dù nhiều loại
khí bơmt đã được sử dụng trong các dự án WAG thương mại, CO2 và các loại khí hydrocarbon thành
phần chính của các loại khí bơm (~ 90%).
Mặc dù các ứng dụng đã nhiều lần chứng minh sự thành công (với sự thu hồi của 5-10% OOIP) của quá
trình WAG, nó vẫn là quá trình mặc định do sự vắng mặt của một thay thế khả thi. Do đó việc sử dụng
đầy đủ các EOR tiềm năng ở Mỹ đòi hỏi sự phát triển của quá trình bơm ép khí mới và hiệu quả hơn mà
có thể khắc phục những hạn chế của quá trình WAG.
Vì quá trình WAG là phương pháp bơm khí chủ yếu, đánh giá và thực hiện đánh giá thử nghiệm của nó
chống lại quá trình GAGD, đang được phát triển, là rất quan trọng. Thí nghiệm Coreflood ở điều kiện tầng
chứa đã được tiến hành trong chế độ thu hồi tam cấp bằng cách sử dụng ba phương thức bơm, cụ thể là
bơm khí liên tục (CGI), nước xen kẽ khí (WAG) và bơm khí hỗ trợ phân dị trọng lực (GAGD).
4.2 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm :
Thí nghiệm Coreflood đã được tiến hành với mục tiêu của việc đánh giá tác động của: (i) chế độ phun
khí, (ii) phát triển hòa trộn và (iii) chiều dài mẫu lõi trên chuyển vị khí-dầu ở Berea mẫu lõi bằng đá cát
kết, n-Decane và 5% NaCl nước muối là chất lỏng tổng hợp và các chất lỏng chứa từ tầng chứa Yates ở
Tây Texas.
Ngập nước có thể trộn tại 2500 psi và ngập nước không hoà trộn tại 500 psi đã được thực hiện, sử dụng
mẫu lõi 1-ft Berea, n-Decane và hai nước mặn khác nhau, cụ thể là 5%, dung dịch NaCl thường được sử

dụng và nước muối chứa nhiều thành phần từ các tầng chứa Yates . Mỗi phòng trong số mẫu lõi ngập
nước gồm một loạt các bước bao gồm bão hòa nước muối, xác định độ thấm tuyệt đối, ngập nước với dầu
để, xác định điểm thúc- thấm dầu, ngập nước với nước muối bão hòa dầu dư, xác định điểm cuối thấm
nước, và cuối cùng , bơm khí cấp ba để thu hồi ngập nước dầu dư.
Một thông số so sánh thường được yêu cầu đánh giá hiệu suất công bằng và nhất quán của các chế độ tam
cấp bơm khí khác nhau. Do đó, một tham số, 'Đệ Tam Phục hồi Factor "(TRF), được định nghĩa như là sự
phục hồi dầu mỗi đơn vị thể tích của bơm khí được sử dụng cùng với sơ đồ thu hồi thông thường.
4.3 CGI chống lại WAG:
Hình 10 (a, b) cho thấy sự so sánh của CGI có thể trộn và hiệu suất WAG cho n-Decane và Yates trong
tầng chứa nước muối. Hình 10 (a) là sơ đồ thu hồi dầu thông thường (theo% ROIP), điều này cho thấy
CGI là tốt hơn so với lũ WAG. Những kết luận cho thấy vì lượng CO2 bơm vào lũ WAG chỉ bằng một
nửa mà trong CGI. Hình 10 (b) sơ đồ cùng một dữ liệu trên cơ sở TRF, trong đó cho thấy rằng giá trị TRF
cho CGI giảm đáng kể trong giai đoạn sau, trong khi việc bắt giữ làm WAG suy giảm. Tuy nhiên, WAG
tụt lại phía sau CGI về tốc độ sản xuất.
Nó là thú vị để lưu ý trong hình 10 (b), rằng WAG đã chứng minh tăng định kỳ tương ứng với giếng bơm
khí trong TRF trong suốt vòng đời, trong khi CGI có thể hoà trộn, TRF vượt qua tại ~ 0,7 PV bơm và sau
giảm với tăng bơm khí. Những lô rõ ràng chứng minh rằng quá trình WAG, do sự kiểm soát cơ động tốt


hơn, có hiệu quả sử dụng CO2 tốt hơn so với CGI. Xu hướng TRF tương tự cũng được quan sát thấy khi
5% NaCl mặn được sử dụng. Những kết quả này chỉ ra rằng
hiệu suất tối ưu có thể được thu được bởi sự kết hợp của CGI
và chế độ bơm khí WAG.
100%

90%

Figure 10 (a): Conventional Recovery Plot

1.2

80%

1.0

Figure 10: Effect of Mode of Injection
on Tertiary Recovery in 1-ft Berea
Cores

70%
Tertiar
Oil
Recv
Recover
Facto
(%
(ROI
60%
ROIP)
0.8
PV
CO
Inj'd.)
50%

EXPT 9: MIS. CGI - Yates Brine
EXPT 10: MIS. WAG - Yates Brine

0.6
40%

0.4

30%

20%

0.2

0.0

0.5

EXPT 9: MIS. CGI - Yates Brine

1.0

10%

1.5
P V Injected

0.0
0%0.0

0.5

1.0

2.5

EXPT 10: MIS. WAG - Yates Brine
1.5

P V Injected

2.0

2.0

2.5


So sánh tương tự của thí nghiệm mẫu lõi ngập nước không thể hoà trộn WAG và hòa trộn được cho
thấy các lợi thế khác biệt của sự phát triển sự trộn lẫn trong lũ lụt. Hình 11 (a, b) so sánh hiệu suất
WAG có thể trộn và không thể hoà trộn cho hệ thống hồ chứa nước muối Decane và Yates n-. Thu
hồi dầu cao hơn cho chuyển thể trộn có thể được quan sát, mà là do giảm lớn trong sức căng giữa
các bề mặt và các chất lỏng di dời do sự phát triển hòa trộn kết quả là số mao dẫn rất cao và gần hiệu
quả chuyển vi hoàn hảo.

80%
EXPT 8: IMM. WAG - Yates Brine
70%

EXPT 10: MIS. WAG - Yates Brine

Figure 11 (a): Conventional Recovery
Plot

60%

50%

40%

30%

0.0

0.5

20%

1.0
P V Injected

1.5

2.0

1.2
10%

1.0
0%

Figure 11 (b): TRF Recovery Plot
Figure 11: Effect of Miscibility
Development on Tertiary Recovery in 1-ft
Berea Cores

0.8

0.6

0.4

EXPT 8: IMM. WAG - Yates

0.2

Brine EXPT 10: MIS. WAG 0.0
0.0

Yates Brine
0.5

1.0
P V Injected

1.5

2.0


4.4 Đánh giá về chế độ của khí bơm tại mẫu lõi dài:
Các khí không hoà trộn được hỗ trợ bởi phân dị trọng lực (GAGD) đã được tiến hành trong 6-ft mẫu
lõi Berea sử dụng 5% NaCl nước muối và n-Decane. Ban đầu mẫu lõi từ lâu đã được tiến hành với
n-Decane, 5% NaCl nước muối trước khi phơi các mẫu lõi với dầu thô. Không hoà trộn CGI và
WAG lũ lụt đã được tiến hành ở điều kiện tương tự để so sánh với GAGD. Kết quả như hình 12.

70%

Figure 12: Comparison of GAGD
floods with WAG and CGI in
Immiscible Mode in 6-ft Long Berea
Cores.

60%
Recover
(%ROIP)
50%

40%

GAGD

30%

WAG

CGI

0%
0

0.5

1

1.5

2

20%
P V Injected
10%

Hình 12 cho thấy sự khác biệt trong thu hồi giữa CGI và WAG, đó là không rõ ràng trong 1-ft bơm
chất lỏng không thể hoà trộn vào mẫu lõi. Điều này cho thấy rằng lực hấp dẫn tách biệt sẽ rõ rệt hơn
trong các mẫu lõi; do đó kiểm tra mẫu lõi không chỉ thích hợp và hữu ích nhưng cũng rất cần thiết
cho việc đánh giá hiệu suất liên quan đến tác động phân dị trọng lực.
Hình 12 cho thấy rằng quá trình GAGD có hiệu quả thu hồi cao nhất so với các WAG và CGI. Quá
trình sản xuất dầu GAGD EOR tam cấp cao hơn gần 8,6% so với WAG và 31,3% so với CGI ngay
cả trong chế độ không hoà trộn.
KẾT LUẬN
Các thử nghiệm ngập nước mẫu lõi ngắn và dài đã làm rõ tiềm năng thu hồi dầu cao của quá trình
GAGD so với các WAG. Theo dự kiến, ngập nước có thể trộn CO2 đã diễn ra những quá trình ngập
nước ở cả ba chế độ phun khí (CGI, WAG và GAGD).
Các thông số cơ học hiệu quả của quá trình GAGD đang được xác định thông qua các bài kiểm tra
mô hình trực quan để cho phép chiến lược thiết kế tối ưu cho các ứng dụng lĩnh vực.
Việc tiếp tục của chúng tôi với các phép đo sức căng bề mặt xuất hiện để chỉ ra sự phù hợp của các
kỹ thuật VIT để suy ra nhiều trộn lẫn liên quan đến ngưng tụ hoặc bốc hơi.