莊永濤，楊懷軍，王雪茹

(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國石油管道局第六工程公司)

低滲透油藏CO2驅(qū)技術(shù)界限研究

莊永濤1，楊懷軍1，王雪茹2

(1.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國石油管道局第六工程公司)

為了確定低滲透油藏CO2驅(qū)技術(shù)界限，在室內(nèi)進行了多組長巖心驅(qū)替實驗。結(jié)果表明：在驅(qū)替壓力較低時高滲巖心采收率較高，驅(qū)替壓力較高時低滲巖心采收率較高；在低滲與特低滲范圍內(nèi)巖心氣水交替驅(qū)效果好于連續(xù)氣驅(qū)，超低滲范圍內(nèi)連續(xù)氣驅(qū)效果好于氣水交替驅(qū)；高滲巖心選擇氣水交替驅(qū)時要注意防止氣段塞過大加快氣竄，低滲巖心選擇氣水交替驅(qū)時要適當增加氣段塞比例大小。

低滲透油藏；巖心驅(qū)替；CO2驅(qū)；技術(shù)界限

近年來，國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油藏多以低滲、特低滲透為主，常規(guī)的注水開發(fā)存在啟動壓力高、注水受效慢等特點，開發(fā)效果較差[1-3]。而注汽開發(fā)技術(shù)已成為提高低滲透油藏采收率的重要手段，其中CO2作為主要的注入氣體，其混相壓力較低，容易使原油體積膨脹，能夠有效降低原油黏度和界面張力，提高驅(qū)油效率等優(yōu)勢，已受到油田的普遍重視[4-5]。

關(guān)于CO2驅(qū)在低滲透油田的應(yīng)用，很多學(xué)者進行了不同方面的研究，吳忠寶等[6]對吉林大情字油田黑59井區(qū)二氧化碳混相驅(qū)進行了數(shù)值模擬的研究，并與水驅(qū)開發(fā)效果進行對比，得出最終采收率可提高14.9%；張烈輝等[7]針對PUNQ-S3低滲透油藏，通過建立目標函數(shù)，對不同注采方案進行對比研究，得出氣水交替驅(qū)較連續(xù)氣驅(qū)相比，采收率較高；何應(yīng)付[8]采用油藏工程與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對大慶外圍扶楊油層二氧化碳驅(qū)井網(wǎng)模式研究得出，五點井網(wǎng)與七點井網(wǎng)和九點井網(wǎng)相比，單井產(chǎn)量和換油率較高；Dacun[9]通過對斯卡萊德(Schrader)低黏、低溫油藏氣水交替驅(qū)的研究認為，低氣水比和大段塞有利于提高該油田采出程度。

但針對低滲透油藏CO2驅(qū)技術(shù)界限研究報道還較少，本文選取低滲、特低滲和超低滲巖心進行了CO2驅(qū)室內(nèi)實驗，對注采參數(shù)進行優(yōu)化和對比，并結(jié)合部分國內(nèi)外已實施CO2驅(qū)區(qū)塊的技術(shù)指標，總結(jié)出一套適用于不同類型低滲透油藏CO2驅(qū)的技術(shù)界限，旨在為實際區(qū)塊選擇CO2驅(qū)提供一定的參考。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

巖心取自東部某低滲油田天然巖心。為了方便對比，分別選取低滲、特低滲和超低滲三塊不同滲透率的巖心，具體物性參數(shù)見表1。實驗用油為航空煤油與地層原油按照一定的比例配制而成，原油取自井口，經(jīng)過脫水以后去除雜質(zhì)，實驗用油基本特征參數(shù)為：飽和壓力5.4 MPa，單次脫氣氣油比為42 m3/m3，單次脫氣地層原油體積系數(shù)為1.125 m3/m3，地層原油和脫氣原油密度分別為0.847g/m3和0.914 g/m3，壓縮系數(shù)為1.08×10-3MPa-1，黏度值為20.13 mPa·s。實驗所用飽和水為地層采出水，水型為NaHCO3型，總礦化度為5 325 mg/L，其中K++Na+為1 980 mg/L，Ca2+為98 mg/L，Mg2+為42 mg/L，SO42-為1 880 mg/L，HCO3-為279 mg/L，Cl-為1 046 mg/L；注入水取自注水站注入水，實驗前去除雜質(zhì)。

實驗裝置使用加拿大HYCAL巖心驅(qū)替設(shè)備(圖1)，其中長巖心夾持器為實驗的關(guān)鍵部分，在恒溫箱中放置。

1.2 實驗方法

(1)將各天然巖心抽提、烘干后，放入巖心夾持器，加環(huán)壓，測定空氣滲透率。

(2)巖心抽空24 h，測試巖心孔隙體積和水相滲透率，將恒溫箱升溫至油藏溫度下，恒溫24 h后，將飽和水的巖心注入油，進行油驅(qū)水，直至巖心出口端沒有水流出為止，計算束縛水飽和度。

表1 實驗用巖心物性

圖1 巖心驅(qū)替實驗裝置

(3)調(diào)節(jié)注入泵注入壓力，分別完成三塊巖心水驅(qū)、氣驅(qū)和氣水交替驅(qū)實驗，在此過程中精確計量注入量、產(chǎn)油、產(chǎn)水、產(chǎn)氣以及驅(qū)替壓差等。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 不同驅(qū)替壓力的采收率

為了研究壓力變化對CO2驅(qū)采收率的影響，在不同驅(qū)替壓力下分別注入2 PV CO2，此時采收率已基本不再變化，記錄采出油量，計算采收率，如圖2所示。由圖2可以看出，三種巖心的采收率都隨驅(qū)替壓力的升高而升高，但變化幅度不同。在驅(qū)替壓力較低時，滲透率越高，最終采收率越高；在驅(qū)替壓力較高時，滲透率越低，最終采收率越高。這主要是因為在較低壓力下，滲透率越低，CO2在巖心中的波及系數(shù)和驅(qū)油效率較低，在高壓下CO2與原油達到混相，滲透率越低，CO2與原油溶解越充分，采收率越高。

2.2 不同驅(qū)替方式采收率

為了對比不同驅(qū)替方式下三種巖心的采收率變化，在25 MPa壓力下累計注入2 PV水或CO2，分別進行了連續(xù)水驅(qū)、連續(xù)氣驅(qū)和氣水交替驅(qū)，其中氣水交替驅(qū)氣水段塞大小都為0.2 PV，記錄采出油量，計算采收率，如圖3、圖4和圖5所示。

可以看出，隨著注入量的增加，不同驅(qū)替方式下三種巖心采收率都在增加，但增加幅度不同；在H-1和H-2中，氣水交替驅(qū)效果先是低于連續(xù)氣驅(qū)，后逐漸超過連續(xù)氣驅(qū)，且滲透率越低，結(jié)束時兩種驅(qū)替方式采收率差值越??；在H-3中，連續(xù)氣驅(qū)效果始終好于氣水交替驅(qū)。這主要是因為滲透率過低時，氣水交替時水段塞注入困難，氣水交替優(yōu)勢很難體現(xiàn)；在連續(xù)氣驅(qū)中，注入氣體突破后采收率基本不再增加，突破時注入量約為0.8～1.2 PV，且滲透率越低，突破時注入量越大。

圖2 不同驅(qū)替壓力下各巖心采收率

圖3 不同驅(qū)替方式H-1巖心采收率變化

圖4 不同驅(qū)替方式H-2巖心采收率變化

圖5 不同驅(qū)替方式H-3巖心采收率變化

2.3 不同段塞比的采收率

為了對比氣水段塞大小變化對驅(qū)替效果的影響，以H-1、H-2為例，通過改變不同段塞大小，交替累計注入2 PV時結(jié)束，記錄采出油量，計算采收率，如表2所示。

表2 不同段塞下H-1、H-2氣水交替驅(qū)效果

由表2 可以看出，H-1巖心中氣段塞0.15 PV、水段塞0.1 PV時采收率最高，氣段塞比例過小或者過大都會降低采收率。氣段塞比例過小時，注氣量低，采收率降低，如氣段塞0.1 PV、水段塞0.2 PV；氣段塞比例過大時，氣竄嚴重，采收率降低，如氣段塞0.2 PV、水段塞0.1 PV。H-2巖心中氣段塞0.2 PV、水段塞0.1 PV時采收率最高，且氣段塞相對比例越大，采收率越高。

對比H-1、H-2最優(yōu)段塞大小比例發(fā)現(xiàn)，H1最優(yōu)段塞比中注氣量相對較少，H-2最優(yōu)段塞比中注氣量相對較多。這主要是因為在此壓力下注氣時屬于非混相驅(qū)替，CO2利用率相對較低，滲透率越高，氣竄越嚴重，因此，在滲透率較高區(qū)塊進行氣水交替驅(qū)段塞比例選擇時，要注意防止氣段塞比例過大；在滲透率較低區(qū)塊進行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時，要注意保證充足的注氣量。

3 結(jié)論

(1)CO2氣驅(qū)實驗表明，在驅(qū)替壓力較低時，滲透率越高，最終采收率越高；在驅(qū)替壓力較高時，巖心滲透率越低，最終采收率越高。

(2)在低滲與特低滲范圍內(nèi)，巖心氣水交替驅(qū)替效果要好于連續(xù)氣驅(qū)；在超低滲范圍內(nèi)，連續(xù)氣驅(qū)效果要好于氣水交替驅(qū)。

(3)在滲透率較高區(qū)塊進行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時，要防止氣段塞比例過大；在滲透率較低區(qū)塊進行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時，要保證充足的注氣量。

[1] 郭平，李士倫，杜志敏，等．低滲透油藏注氣提高采收率評價[J]．西南石油學(xué)院學(xué)報, 2002, 24(5): 46-50.

[2] 曹學(xué)良，郭平，楊學(xué)峰，等. 低滲透油藏注氣提高采收率前景分析[J].天然氣工業(yè)，2006,26(3)：100-102.

[3〗 李保振，李相方，姚約東，等．低滲油藏CO2驅(qū)中注采方式優(yōu)化設(shè)計[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報：(自然科學(xué)版)，2010，32(2)：101-107．

[4] 郭平，李士倫，杜志敏，等．低滲透油藏注氣提高采收率評價[J]．西南石油學(xué)院學(xué)報, 2002, 24(5): 46-50.

[5] 宋道萬．二氧化碳混相驅(qū)數(shù)值模擬結(jié)果的主要影響因素[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2008，15(4)：72-74．

[6] 吳忠寶，甘俊奇，曾倩，等. 低滲透油藏二氧化碳混相驅(qū)油機理數(shù)值模擬[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2012，19(3)：67-70.

[7] 張烈輝，楊軍，熊鈺，等. 不同注采方式下CO2埋存與驅(qū)油效果優(yōu)化[J]．天然氣工業(yè)，2008，28(8)：102-104.

[8] 何應(yīng)付，李敏，周錫生，等. 特低滲透油藏注CO2驅(qū)油井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計[J]．大慶石油學(xué)院學(xué)報，2011，35(4)：54-58.

[9] Dacun Li. Compositional simulation of WAG processes for a viscous oil[J]．SPE84074,2003.

編輯：李金華

1673-8217(2015)03-0132-03

2015-01-12

莊永濤，1989年生， 2014年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)石油與天然氣工程專業(yè)，碩士研究生，現(xiàn)從事三次采油方面的研究工作。

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