鄭 強,程林松,黃世軍,祝春生

(教育部重點實驗室 中國石油大學(xué),北京 102249)

低滲透油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力預(yù)測研究

鄭 強,程林松,黃世軍,祝春生

(教育部重點實驗室 中國石油大學(xué),北京 102249)

注 CO2提高低滲透油藏采收率研究中,最小混相壓力是 CO2驅(qū)過程中的重要參數(shù)。以國內(nèi)某低滲透油藏流體為研究對象,在室內(nèi)相態(tài)實驗研究基礎(chǔ)上,綜合運用多級接觸和多因素回歸分析方法,考慮原油組分和溫度,建立適合目標(biāo)油藏實際的 CO2最小混相壓力預(yù)測公式。與傳統(tǒng)經(jīng)驗公式相比,該公式提高了典型區(qū)塊最小混相壓力的預(yù)測精度,為現(xiàn)場確定最小混相壓力提供了簡單、可靠的計算方法,為低滲透油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力的預(yù)測提供了新的思路。

低滲透油藏;CO2驅(qū);最小混相壓力;預(yù)測

引 言

國內(nèi)低滲透油氣田石油地質(zhì)儲量豐富,在低滲透儲量中動用和未動用的儲量幾乎各占一半[1]。目前,中國注水開發(fā)油田綜合含水已在 81%以上,有的達 90%以上[2]。與水相比,CO2的注入能力大,不受礦化度的影響,可有效降低原油黏度,尤其在水敏性低滲透油藏中優(yōu)勢更為明顯[3]。最小混相壓力是低滲透油藏注 CO2開發(fā)重要參數(shù)。目前,最小混相壓力的確定主要有室內(nèi)實驗和理論計算等方法。細(xì)長管實驗是實驗室測定最小混相壓力的一種常用、準(zhǔn)確的方法,缺點是實驗周期長、耗費大;理論計算主要是運用前人回歸的大量經(jīng)驗公式來預(yù)測最小混相壓力,雖然計算方便快捷,但精度低[4]。因此,需要結(jié)合具體油藏條件,重新建立適合目標(biāo)區(qū)塊的最小混相壓力計算方法。

1 油藏流體相態(tài)數(shù)值擬合

PVT擬合的目的是：用相態(tài)分析軟件對室內(nèi)等組分膨脹實驗和注 CO2膨脹實驗的數(shù)據(jù)進行計算擬合,得到可代表真實儲層流體特性的狀態(tài)方程參數(shù)。這些參數(shù)是組分模型中油、氣性質(zhì)計算的基礎(chǔ)[5]。目標(biāo)油藏物性參數(shù)為：油藏原始地層壓力為 21.26 MPa,地層溫度為 108.4℃,飽和壓力為10.41 MPa,溶解氣油比為 35.9,地層原油密度為0.746 g/cm3,地面脫氣原油密度為 0.843 g/cm3,地層原油黏度為 1.67 mPa·s。

對地層井流物進行劈分歸并。一般情況下,將油藏流體劃分成 4～10個組分,就足以滿足擬合精度的需要[6]。經(jīng)多次擬合計算,最終將所有地層原油全組分合并為 CO2、C1+N2、C2-6、C7+4個擬組分。通過對流體泡點壓力、溶解氣油比、原油黏度、液相密度和油相體積系數(shù)進行擬合,得到了符合真實流體相態(tài)特征的擬組分模型。其狀態(tài)方程參數(shù)場見表 1。

表 1 油藏流體擬組分狀態(tài)方程參數(shù)場

2 最小混相壓力計算方法對比與分析

自 20世紀(jì) 70年代以來,發(fā)展了眾多預(yù)測 CO2最小混相壓力的經(jīng)驗公式。該研究選用 Glaso、Alston、Silva和 Yuan4種計算方法來預(yù)測 CO2驅(qū)最小混相壓力。

2.1 Glaso考慮中間組分對 CO2最小混相壓力的影響

(1)油中 C2-C6餾分的摩爾質(zhì)量百分比大于18%時,關(guān)系式為：

式中：fRF為 C2-C6的摩爾分?jǐn)?shù),%。

2.2 Alston關(guān)聯(lián)式

式中：MC5+為 C5+的相對分子質(zhì)量;Xvol為揮發(fā)成分(如 N2和 C1)的摩爾數(shù),mol;Xint為中間烴 (C2-4、CO2和 H2S)的摩爾數(shù) ,mol。

2.3 Silva關(guān)聯(lián)式

其關(guān)系式為：

式中：Wi為組分 i的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Ci為組分 i的碳原子數(shù);Ki為組分 i在富 CO2相和富油相間的分配系數(shù);F為質(zhì)量組成參數(shù)。

2.4 Yuan等人關(guān)聯(lián)式

其關(guān)系式為：

式中：a1～a10分別為回歸系數(shù);PC2-6為 C2-C6的質(zhì)量摩爾分?jǐn)?shù),%。

由現(xiàn)場提供的細(xì)長管實驗可知,油藏流體在油藏溫度下的 CO2最小混相壓力為 27.90 MPa。以上經(jīng)驗公式法的計算結(jié)果統(tǒng)計見表 2。

可見,對于同一油藏流體,不同的經(jīng)驗公式計算結(jié)果相差較大,而且誤差較大 (至少 15.94%)。

3 最小混相壓力的計算新方法

考慮到實際油藏組分和油藏溫度的變化對最小混相壓力的影響,選擇 C1+N2、C2-6、C7+和 T 4個參數(shù)為回歸變量,利用多次接觸方法,應(yīng)用相態(tài)預(yù)測不同組分含量及不同溫度條件下 CO2的最小混相壓力。

3.1 數(shù)據(jù)體準(zhǔn)備

考慮 5個不同組分流體,分別在 80.0、90.0、100.0、108.4、120.0℃等不同溫度條件下進行 CO2最小混相壓力的測試。不同流體組分含量見表 3,計算結(jié)果見表 4。

表 4 不同流體組分不同溫度下最小混相壓力計算結(jié)果

3.2 最小混相壓力計算新方法

選取擬合公式的形式,以上述計算結(jié)果作為樣本,進行回歸計算,得到適合典型區(qū)塊的最小混相壓力回歸公式。以 C1+N2、C2-6、C7+和溫度 T為擬合變量,最小混相壓力與各變量為指數(shù)關(guān)系,則公式的基本形式為：

整個擬合的相關(guān)系數(shù)為 0.971 5,精度較高,擬合公式能夠反映樣本數(shù)值規(guī)律。因此,適合本油藏條件的 CO2最小混相壓力的計算公式為：

公式的適用條件：甲烷的摩爾含量自在 15%～35%之間,油藏溫度在 80～120℃之間。在油藏組分和油藏溫度下,公式計算結(jié)果為 27.86 MPa,與細(xì)管實驗誤差僅為 0.13%,很好地預(yù)測了 CO2驅(qū)的最小混相壓力。

4 結(jié) 論

(1)目前的經(jīng)驗公式計算結(jié)果偏差較大,誤差至少為 15.94%。

(2)在精確相態(tài)擬合基礎(chǔ)上,新預(yù)測公式誤差僅為 0.13%,預(yù)測精度高,可以用于同類油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力的預(yù)測。

[1]陳鐵龍 .三次采油概論 [M].北京：石油工業(yè)出版社,2000：40-73.

[2]張旭,劉建儀,易洋,等 .注氣提高采收率技術(shù)的挑戰(zhàn)與發(fā)展[J].特種油氣藏,2006,13(1)：6-9.

[3]祝春生,程林松 .低滲透油藏 CO2驅(qū)提高原油采收率評價研究[J].鉆采工藝,2007,30(6)：55-60.

[4]郝永卯,陳月明,于會利 .CO2驅(qū)最小混相壓力的測定與預(yù)測[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(6)：64-66.

[5]李仕倫,張正卿,冉新權(quán) .注氣提高石油采收率技術(shù)[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社,2001：153-160.

[6]AliDanesh.油藏流體的 PVT與相態(tài) [M].北京：石油工業(yè)出版社,2000：222-232.

Prediction of the m in imum m iscibility pressure of CO2-flooding for low permeability reservoir

ZHENGQiang,CHENGLin-song,HUANG Shi-jun,ZHU Chun-sheng
(MOE Key Laboratory,China University of Petroleum,Beijing102249,China)

Theminimum miscibility pressure is an importantparameter in CO2-flooding for low permeability reservoir.A prediction formula of CO2MMP is established for a low permeability reservoir in China based on laboratory experiments on phase behavior,usingmultiple contact and multiple regression analysiswith consideration of crude oil composition and temperature.Compared to traditional empirical formula,this formula has improved the prediction accuracy ofMMP,is simpler andmore reliable,and can be applied to similar low per meability reservoirs.

low permeability reservoir;CO2-flooding;minimum miscibility pressure;prediction

TE348;TE357.4

A

1006-6535(2010)05-0067-03

20100127;改回日期：20100308

國家“973”項目“溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存”(2006CB705808)

鄭強 (1983-),男,2003年畢業(yè)于長江大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)為中國石油大學(xué) (北京)石油天然氣工程學(xué)院在讀碩士研究生,主要研究方向為油藏工程。

編輯姜 嶺