一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法技术

本发明专利技术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VC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DAB；步骤4)所依据的公式为：

【技术实现步骤摘要】
一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法
本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法。
技术介绍
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Measurementofgasdiffusivityinheavyoils.(JournalofPetroleumScienceandEngineering，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/T6129-1995)，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。文献Moleculardiffusioncoefficientsofthemulticomponentgas-crudeoilsystemsunderhightemperatureandpressure.(Industrial&EngineeringChemistryResearch，2009，48：9023-9027)测定了N2-富气-原油、CO2-富气-原油、CH4-富气-原油三种体系的扩散系数。他们利用PVT装置将气体与原油混合，然后记录整个体系的压力，直至气液达到平衡，带入数学模型，计算获得扩散系数。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。文献超临界CO2在饱和水多孔介质中扩散系数的测定(应用基础与工程科学学报，2014，22(4)：733-743)，采用一维径向扩散模型模拟超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散，在此模型基础上运用Fick扩散定律得到了超临界CO2在饱和水多孔介质中的扩散方程，结合室内扩散实验，求出扩散系数。但是该模型忽略因气体在液相中的溶解而引起的液相体积膨胀的影响。综上可知，无论采用直接法还是间接法进行测量，都不能直接测量出二氧化碳气体的扩散系数。此外，这些测量方法都不能得到精确的二氧化碳气体的扩散系数，因此也不能准确地确认二氧化碳气体在原油中的平衡时间，从而给采油带来不利影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法，该方法考虑了二氧化碳扩散到原油中后原油体积膨胀的因素，能够精确的测定二氧化碳在原油中的扩散系数。本专利技术提供一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法，该方法包括以下步骤：1)向容积为VC的密闭容器内充入V0体积的原油，其中V0＜VC；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，其中在初始时间t0的二氧化碳气体的压力为P(t0)；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DAB；步骤4)所述依据的公式为：其中，Zg为二氧化碳的压缩因子，R为通用气体常数，xeq为油气界面处二氧化碳的平衡界面浓度，A为岩心截面积。采用本专利技术的方法能够精确地测定二氧化碳在原油中的扩散系数，由此在二氧化碳采油中能更为准确地预测平衡时间，有利于采油工作的进行；另外，本专利技术的方法中采用均匀的时间间隔来测量压力，有助于实现自动控制，便于操作。附图说明图1：本专利技术一种实施方式采用的测试装置的示意图；图2：实施例1溶解有二氧化碳的原油的体积膨胀倍数与压力的关系图；图3：实施例1中压力修正项与扩散时间平方根的关系图；图4：对比例1中压力项与扩散时间平方根的关系图。具体实施方式为使本专利技术更加容易理解，下面将结合实施方式来详细说明本专利技术，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法，该方法包括以下步骤：1)向容积为VC的密闭容器内充入V0体积的原油，其中V0＜VC；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，其中在初始时间t0的二氧化碳气体的压力为P(t0)；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DAB；步骤4)所依据的公式为：其中，Zg为二氧化碳的压缩因子，R为通用气体常数，xeq为油气界面处二氧化碳的平衡界面浓度，A为岩心截面积。根据本专利技术，所述初始时间t0是指开始进行测定时，二氧化碳气体的扩散时间；P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)向容积为VC的密闭容器内充入V0体积的原油，其中V0＜VC；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，其中在初始时间t0的二氧化碳气体的压力为P(t0)；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DAB；步骤4)所依据的公式为：

【技术特征摘要】
1.一种测定二氧化碳在原油中的扩散系数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)向容积为VC的密闭容器内充入V0体积的原油，其中V0＜VC；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，其中在初始时间t0的二氧化碳气体的压力为P(t0)；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DAB；步骤4)所依据的公式为：其中，Zg为二氧化碳的压缩因子，R为通用气体常数，xeq为油气界面处二氧化碳的平衡界面浓度，A为岩心截面积。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膨胀系数β的测量方法包括：1)在溶有不同量二氧化碳的原油的泡点压力P下测定液相的体积VL；2)通过公式VL/Vd＝βP+1得到膨胀系数β，其中Vd为不含二氧化碳的原油的体积。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩因子Zg采用PVT样品釜进行测定，并根据状态方程P...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，伦增珉，吕成远，郎东江，骆铭，潘伟义，王锐，赵春鹏，周霞，赵淑霞，王友启，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11