杜美馨，劉 剛

低滲透油藏CO2、水交替驅(qū)提高采收率及其影響因素分析

杜美馨，劉 剛

（西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069）

低滲透油藏儲(chǔ)層致密，水驅(qū)后期，含水率逐漸增高，驅(qū)替效率也隨之降低，剩余油潛力依然較大。應(yīng)用CO2驅(qū)油技術(shù)，一方面可以較大幅度的提高采收率，同時(shí)也可將一部分的CO2封存在地下。通過室內(nèi)CO2、水交替驅(qū)油實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際生產(chǎn)，分析了采收率提高情況以及影響采收率提高的因素。結(jié)果表明：氣水交替驅(qū)最終驅(qū)油效率51.2%~62.7%，平均58.7%，比水驅(qū)油平均高10.1%；尤其以滲透率大于1.0×10-3μm2的樣品采收率提高比較顯著；氣水交替驅(qū)，不同滲透率巖樣在注入0.5 PV的氣體或者水時(shí)軀替效率提高最大；驅(qū)替壓差與滲透率呈反比關(guān)系，隨著驅(qū)替壓差的減小驅(qū)油效率增大；低滲透油藏在實(shí)際注氣生產(chǎn)過程中，應(yīng)綜合考量各類因素的影響，制定合理的注采方案。

CO2、水交替驅(qū)；采收率影響因素；軀替效率；

化石燃料是全球CO2排放的最大貢獻(xiàn)者，碳捕集與封存被認(rèn)為是一項(xiàng)減少碳排放、緩解溫室效應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。CO2驅(qū)油技術(shù)為碳捕集與封存提供了巨大的潛力，在驅(qū)油過程中可以將一部分CO2永久地封存在地下，可以帶來良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[1]。

鄂爾多斯盆地低滲透油藏，CO2驅(qū)油采收率的提高，依賴于宏觀和微觀的驅(qū)替效率。注氣方式、注入壓力、儲(chǔ)層的物性、CO2在孔隙空間中的水巖所用等因素控制著驅(qū)油效率的提高。選擇合適的注氣方式以及注氣過程中參數(shù)的合理選擇對(duì)油田實(shí)際增產(chǎn)就顯得非常重要。本文重點(diǎn)通過室內(nèi)CO2驅(qū)油實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)整體揭示CO2驅(qū)對(duì)采收率的提高情況，同時(shí)對(duì)CO2驅(qū)替方式、氣水轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)、儲(chǔ)層的物性以及注氣后對(duì)物性的改造等因素對(duì)驅(qū)油效率的影響做初步的探索。

1 CO2驅(qū)油實(shí)驗(yàn)及影響因素分析

1.1 驅(qū)替方式對(duì)驅(qū)油效率的影響

實(shí)驗(yàn)表明，長(zhǎng)6油層組CO2最小混相壓力為22.4 MPa，注入?yún)^(qū)儲(chǔ)層的地層破裂壓力為24 MPa。受限于地層破裂壓力、儲(chǔ)層的低滲透能力以及較強(qiáng)的非均質(zhì)性，采取了CO2非混相驅(qū)替的方式。而非混相驅(qū)容易形成氣體通道，氣體的波及效率低，相對(duì)于混相驅(qū)而言采收率低下[2-3]。氣水交替驅(qū)油可以有效的控制氣體的流動(dòng)性，減少氣體突破時(shí)間，有效延緩氣竄，增大氣水波及面。對(duì)于難以達(dá)到混相條件的，氣水交替驅(qū)要優(yōu)于注水和連續(xù)注氣。實(shí)驗(yàn)表明，連續(xù)注氣超過0.5 PV時(shí)，所有樣品的驅(qū)油效率都表現(xiàn)出現(xiàn)增幅降低且趨于平緩的趨勢(shì)，而在氣水交替后，驅(qū)油效率表現(xiàn)比較大幅度的增高趨勢(shì)。

1.2 滲透率對(duì)驅(qū)油效率的影響

在低滲透砂巖儲(chǔ)層中，滲透率相對(duì)較大時(shí)，CO2氣體在儲(chǔ)層孔隙空間中運(yùn)移相同位移所需的時(shí)間會(huì)縮短，氣體突破所需的時(shí)間也會(huì)縮短，這有利于提高CO2氣體在儲(chǔ)層中的波及效率。水驅(qū)油能夠采出儲(chǔ)層中聯(lián)通性較好的大、中孔隙空間中的原油，微小孔中的原油動(dòng)用較少，水驅(qū)油后期，含水率較高的情況下，進(jìn)行CO2驅(qū)，可以有效降低剩余油的粘度，改善原油與水的流度比，連通性較好孔隙空間中的油膜以及微小孔隙空間中的剩余油更容易被驅(qū)替出來，因此滲透率相對(duì)較高的儲(chǔ)層氣水交替驅(qū)會(huì)取得較好的效果。

圖1 CO2、水交替驅(qū)不同階段驅(qū)油效率變化

從圖1可以看出，滲透率小于0.5×10-3μm2的巖樣驅(qū)油效率最低，氣驅(qū)平均提高采收率5.0%，最終驅(qū)油效率平均值約為53.6%；滲透率介于0.5×10-3μm2~1.0×10-3μm2的巖樣最終平均驅(qū)油效率為59.63%，氣驅(qū)平均提高采收率6.0%；滲透率大于1.0×10-3μm2的巖樣，驅(qū)油效率提高值最大，氣驅(qū)平均提高采收率10.85%，最終采收率為61.9%。

1.3 轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)對(duì)驅(qū)油效率的影響

水、氣交替轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)的選擇至關(guān)重要。隨著驅(qū)替時(shí)間增加，水氣交替驅(qū)最終驅(qū)油效率總體趨勢(shì)是增加的。隨著驅(qū)替時(shí)間不斷延長(zhǎng)，驅(qū)油效率增加幅度趨于平緩，驅(qū)油效率隨時(shí)間不再增加時(shí)，為了確定最佳轉(zhuǎn)注時(shí)機(jī)，需要分析驅(qū)油效率隨注入孔隙體積倍數(shù)的變化。不同滲透率巖心在注氣量為0.5 PV時(shí)，驅(qū)油效率提高值最大，一般提高2.5%~6.3%，隨著注入孔隙體積倍數(shù)不斷增加，驅(qū)油效率變化逐漸趨于平緩，氣驅(qū)轉(zhuǎn)水驅(qū)時(shí)，當(dāng)注入量為0.5 PV時(shí)，驅(qū)油效率提高值亦為最大值（圖2，圖3）。隨著注入孔隙體積加倍，驅(qū)油效率提高幅度也對(duì)應(yīng)變緩。為了獲得較高驅(qū)油效率，水氣交替驅(qū)注入孔隙體積倍數(shù)應(yīng)控制在0.5~1.0 PV范圍內(nèi)。

圖2 水驅(qū)轉(zhuǎn)氣驅(qū)

圖3 氣驅(qū)轉(zhuǎn)水驅(qū)

1.4 驅(qū)替壓力對(duì)驅(qū)油效率的影響

氣驅(qū)過程中，不同驅(qū)替壓力的驅(qū)油效果也有所差異，實(shí)驗(yàn)表明驅(qū)替壓差與滲透率呈反相關(guān)的關(guān)系。驅(qū)替壓差小于1.4 MPa的巖樣驅(qū)油效率最高，隨著驅(qū)替壓力的增大，巖樣的驅(qū)油效率逐漸降低（圖4）。實(shí)際注氣生產(chǎn)初期，由于CO2氣體在液體中的溶解效應(yīng)以及氣體進(jìn)入到微小孔隙中，會(huì)出現(xiàn)壓力降低的現(xiàn)象。注入壓力恒定時(shí)，需要較小驅(qū)替壓力的儲(chǔ)層，氣體的波及效率會(huì)更高一些，有利于驅(qū)油效率的提高；驅(qū)替壓差較大的儲(chǔ)層，在壓力降比較明顯的生產(chǎn)初期，驅(qū)替效果必然會(huì)受到影響。實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表明，在氣水交替驅(qū)的過程中，地層壓力若能恢復(fù)到12 MPa（地層壓力），就可以獲得較好的驅(qū)替效率。

圖 4 注氣階段不同驅(qū)替壓差的驅(qū)油效率變化

2 實(shí)際產(chǎn)量提高情況

靖邊油田于2012年9月開始對(duì)45543-03井開始注氣生產(chǎn)，2013年3月開始對(duì)45543-05井和45543井注氣生產(chǎn)，截止2014年7月累計(jì)注入CO218 500 m3。圖5 為注入?yún)^(qū)生產(chǎn)井產(chǎn)液量與產(chǎn)油量的變化情況。

圖5 平均產(chǎn)液量與產(chǎn)油量變化

開始注氣后產(chǎn)液量與產(chǎn)油量有了明顯的提高，平均產(chǎn)油量比預(yù)測(cè)產(chǎn)量高出20%左右。2013年3月對(duì)45543-03井停止注氣，在2013年9月恢復(fù)注氣，恢復(fù)注氣后的一個(gè)月時(shí)間里，平均單井產(chǎn)量增加45%。可以看出，在進(jìn)行了氣驅(qū)之后產(chǎn)量有大較大幅度的提高，在短時(shí)間之內(nèi)CO2注入也可以較大幅度的提高產(chǎn)量[2]。

3 結(jié) 論

低滲透砂巖儲(chǔ)層水驅(qū)后進(jìn)行氣驅(qū)可以較大幅度的提高采收率，實(shí)驗(yàn)表明：氣水交替最終驅(qū)油效率51.2%~62.7%，平均58.7%，氣水交替驅(qū)油最終驅(qū)油效率比水驅(qū)平均高10.1%，實(shí)際產(chǎn)量比預(yù)期產(chǎn)量高出20%左右。

在進(jìn)行氣水交替驅(qū)試驗(yàn)中，不同滲透率的巖心樣品采收率的貢獻(xiàn)值不一樣。比較明顯的趨勢(shì)是滲透率大于1.0×10-3μm2的巖樣，采收率的提高值較大；水驅(qū)轉(zhuǎn)為氣驅(qū)之后，在注入約0.5 PV氣體后，采收率的增加幅度最大，隨著后續(xù)氣體的持續(xù)注入，采收率逐漸下降，氣驅(qū)轉(zhuǎn)水驅(qū)之后，同樣在注入0.5 PV水左右，采收率的提高值最大，隨著注水的進(jìn)行，采收率逐漸下降。替壓差與滲透率呈反相關(guān)的關(guān)系，隨著驅(qū)替壓差的逐漸減小，驅(qū)油效率有增高的趨勢(shì)；CO2注入儲(chǔ)層后會(huì)與地層發(fā)生相應(yīng)的水巖反應(yīng)，使孔隙度有一定程度的減小，滲透率變化不顯著或者稍有增大。

［1］Henriksen D E, Ombudstvedt I. GHGT-12 CCS–What Does it Take? Necessary Framework to Succeed with CCS ☆[J]. Energy Procedia, 2014, 63:6730-6737.

［2］Jinfeng Ma, Xiangzeng Wang, et al. Jingbian CCS Project, China: Second Year of Injection, Measuurment, Monitoring and Verification. Energy Procedia. 2014，63：2921-1938.

［3］魏浩光, 岳湘安, 趙永攀, 等. 特低滲透油藏天然氣非混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)[J]. 石油學(xué)報(bào), 2011, 02: 307-310．

Analysis on Factors of Enhancing Oil Recovery by CO2and Water Alternating Flooding in Low Permeability Reservoirs

（Department of Geology, Northwest University, Shaanxi Xi’an 710069，China）

The low permeability reservoir is tight. After water flooding, water content increases gradually and the water-oil displacement efficiency comes down while the potential of residual oil is still huge. CO2oil displacement technique can not only enhance oil recovery greatly, but also store partial CO2in the underground. In this article, the efficiency and related factors of CO2-water alternating EOR were analyzed by laboratory experiments and practical production. The results indicate that the final efficiency of CO2water alternating displacement is in the range of 51.2%~ 62.7%, with an average of 58.7%, which is 10.1%higher than that of water displacement. In particular, the recovery rate of samples with permeability greater than 1.0×10-3μm2increases significantly. The displacement efficiency of different samples with various permeability increases mostly when they are injected 0.5 PV gas or water in CO2water alternating displacement. In addition, the displacement differential pressure is inversely proportional to the permeability, and the oil displacement efficiency increases with the decrease of the displacement differential pressure. Above all, we should consider the impact of various factors in practical gas injection and production process of low permeability reservoirs.

CO2and water alternating flooding; factors of enhancing oil recovery; efficiency of EOR

TE 357

A

1004-0935（2017）04-0354-03

2017-03-08

杜美馨（1992-），女，碩士，陜西西安人。