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        滲透率對(duì)低滲油藏CO2驅(qū)氣竄的影響規(guī)律研究*

        2014-06-07 05:59:50楊大慶尚慶華江紹靜黃春霞湯瑞佳
        關(guān)鍵詞:驅(qū)油采收率滲透率

        楊大慶,尚慶華,江紹靜,黃春霞,湯瑞佳

        1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,四川 成都 610500 2.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 710075

        滲透率對(duì)低滲油藏CO2驅(qū)氣竄的影響規(guī)律研究*

        楊大慶1,尚慶華2,江紹靜2,黃春霞2,湯瑞佳2

        1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,四川 成都 610500 2.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 710075

        為了確定低滲透油藏滲透率對(duì)CO2驅(qū)油過(guò)程氣竄的影響規(guī)律,為延長(zhǎng)油田篩選理想的油藏開(kāi)展CO2驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn),通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了不同滲透率巖芯驅(qū)替下見(jiàn)氣時(shí)間、氣竄時(shí)間、擴(kuò)散速度及不同階段采收率的變化特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:擴(kuò)散速度隨滲透率的增加而增加,見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間隨巖芯滲透率的增加而縮短,且當(dāng)滲透率增加到某一值(本實(shí)驗(yàn)為10 mD左右)后,見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間幾乎都降為0。見(jiàn)氣采收率隨滲透率的增加而降低;滲透率在某一范圍值內(nèi),氣竄采收率和最終采收率隨滲透率的增加先降低后緩幅上升。低滲透油藏CO2驅(qū)見(jiàn)氣后仍有大幅的提高采收率空間,大量原油主要在見(jiàn)氣后至氣竄前采出。而且,一旦發(fā)生氣竄,采收率進(jìn)一步提高的幅度將非常有限。

        低滲透油藏;滲透率;CO2驅(qū);見(jiàn)氣時(shí)間;氣竄時(shí)間;采收率

        楊大慶,尚慶華,江紹靜,等.滲透率對(duì)低滲油藏CO2驅(qū)氣竄的影響規(guī)律研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,36(4):137–141.

        Yang Daqing,Shang Qinghua,Jiang Shaojing,et al.A Study About Influence Law of Permeability on Gas Channeling of CO2Flooding Under Low Permeability Reservoirs[J].Journal of Southwest Petroleum University:Science&Technology Edition,2014,36(4):137–141.

        CO2驅(qū)油技術(shù)在低滲油田開(kāi)采方面有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),在多數(shù)油田有很好的應(yīng)用前景[1-5],但對(duì)于非混相驅(qū),CO2注入后流度比大,波及系數(shù)低,氣體容易沿著高滲條帶竄流到出口,大大降低驅(qū)油效率,因此氣竄問(wèn)題是CO2驅(qū)油技術(shù)在礦場(chǎng)應(yīng)用中非常突出的問(wèn)題[6-9],它直接關(guān)乎著驅(qū)油效果的好壞,甚或是項(xiàng)目的成敗。目前關(guān)于氣竄的認(rèn)識(shí)不一,這里定義氣竄氣為連續(xù)相,油為不連續(xù)相,采出端的出氣量陡然上升,氣竄通道形成,氣體通過(guò)形成的氣竄通道流動(dòng),攜帶的油量很少。

        影響CO2驅(qū)氣竄的因素較多,滲透率是其中的重要因素之一[10-13]。延長(zhǎng)油田油藏多屬低滲、特低滲油藏,CO2驅(qū)油技術(shù)應(yīng)用前景廣泛。通過(guò)前期的基礎(chǔ)性研究和室內(nèi)評(píng)價(jià)研究,延長(zhǎng)石油已逐漸將CO2驅(qū)油技術(shù)從室內(nèi)研究推向礦場(chǎng)應(yīng)用。本文結(jié)合延長(zhǎng)油田礦場(chǎng)實(shí)際條件,通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究,明確滲透率對(duì)CO2驅(qū)氣竄的影響程度及規(guī)律,以便篩選延長(zhǎng)油田眾多油藏中適合CO2驅(qū)的油藏,為延長(zhǎng)石油CO2驅(qū)油礦場(chǎng)應(yīng)用獲得成功奠定基礎(chǔ)。同時(shí)也為其他油田同類油藏判斷CO2驅(qū)適應(yīng)性提供參考。

        1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皸l件

        在模擬礦場(chǎng)注入壓力的條件下,設(shè)計(jì)5種不同的滲透率模型(其中一種含裂縫),測(cè)試不同滲透率條件下的竄逸時(shí)間,得出滲透率–CO2竄逸速度的關(guān)系。共設(shè)計(jì)5種不同滲透率巖芯,計(jì)5組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在恒溫45°C、恒定壓差3 MPa的條件下進(jìn)行驅(qū)替直至結(jié)束,實(shí)驗(yàn)?zāi)P蛿?shù)據(jù)及礦場(chǎng)參考數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 The experimental model data

        2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

        2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

        高壓恒速恒壓泵,1 000 mL中間容器3個(gè),六通閥2個(gè),4.5 cm×4.5 cm巖芯夾持器1個(gè),回壓閥,手搖泵,氣液分離裝置,氣體計(jì)量裝置,液體收集裝置,傳感器及配套計(jì)算機(jī)設(shè)備,管線若干,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

        圖1 實(shí)驗(yàn)流程示意圖Fig.1 The experimental process diagram

        2.2 實(shí)驗(yàn)材料

        天然露頭砂巖芯,規(guī)格4.5 cm×4.5 cm×30.0 cm,延長(zhǎng)原油、地層水,CO2(純度99.99%)。

        3 實(shí)驗(yàn)步驟

        (1)選取滿足滲透率要求的巖芯,烘干,測(cè)量長(zhǎng)、寬、高,計(jì)算視體積。(2)將巖芯放入夾持器中,加環(huán)壓,抽真空。(3)飽和地層水,精確計(jì)量飽和水的體積,即巖芯的孔隙體積。(4)按圖1所示連接好設(shè)備,設(shè)定地層溫度為實(shí)驗(yàn)溫度,升溫之后,水測(cè)滲透率。(5)飽和油,待出口端不再出水,恒定出油之后,飽和油結(jié)束,計(jì)算飽和油體積。(6)改用CO2驅(qū)油,將出口端壓力通過(guò)回壓閥控制在油井流壓,恒壓泵設(shè)定礦場(chǎng)注入壓力,恒壓開(kāi)始驅(qū)替,計(jì)時(shí)開(kāi)始。(7)出口端連接氣液分離裝置,然后記錄出口端見(jiàn)氣時(shí)間及氣竄時(shí)間。(8)氣驅(qū)至出口端不出液,停止驅(qū)替,記錄出油體積,計(jì)算氣驅(qū)采收率。(9)結(jié)束實(shí)驗(yàn),更換巖芯,進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。

        4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟1~5,測(cè)量和計(jì)算5組巖芯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),結(jié)果見(jiàn)表2。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟6~9,測(cè)量見(jiàn)氣時(shí)間、氣竄時(shí)間及采油量,由采油量計(jì)算采收率,由巖芯長(zhǎng)度、見(jiàn)氣時(shí)間及驅(qū)替壓差計(jì)算擴(kuò)散速度,具體結(jié)果見(jiàn)表3。

        第5組巖芯由于裂縫滲透率太高,驅(qū)替時(shí)氣體沿裂縫瞬間突破,形成氣流通道,氣體幾乎無(wú)法波及到巖芯基質(zhì)區(qū)域,只攜帶出很少的油花,因此無(wú)法繪制驅(qū)替動(dòng)態(tài)曲線。為了便于觀察前4組實(shí)驗(yàn)的驅(qū)油動(dòng)態(tài)變化,分別繪制了其巖芯(不同滲透率)在相同壓差(3 MPa)下的驅(qū)油動(dòng)態(tài)曲線,如圖2所示。

        表2 巖芯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.2 Core based data

        表3 巖芯驅(qū)替數(shù)據(jù)Tab.3 Core displacement data

        圖2 不同滲透率的驅(qū)油動(dòng)態(tài)曲線Fig.2 Dynamic displacement curve at different permeabilities

        從圖2可以看到見(jiàn)氣和氣竄時(shí)的采收率特點(diǎn),以及不同滲透率見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間的變化。為了更加清楚直觀地觀察其特點(diǎn)和規(guī)律,整理繪制了見(jiàn)氣時(shí)間、氣竄時(shí)間和擴(kuò)散速度隨滲透率的變化曲線及不同階段采收率隨滲透率的變化曲線,如圖3和圖4所示。

        圖3 滲透率與見(jiàn)氣時(shí)間、氣竄時(shí)間及擴(kuò)散速度的關(guān)系圖Fig.3 Gas breakthrough time,gas channeling time and diffusion speed under different permeabilities

        圖4 滲透率與不同階段采收率的關(guān)系圖Fig.4 Recovery changes at different stages along with permeability variation

        從圖3可以看出,見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間都隨著巖芯滲透率的增加而縮短,且后者隨滲透率的增加縮短的更加劇烈;當(dāng)滲透率增加到10.0 mD左右時(shí),見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間幾乎降到0。而擴(kuò)散速度隨滲透率的變化趨勢(shì)與此正好相反,當(dāng)滲透率低于某一值時(shí),擴(kuò)散速度非常小,且差別不大,而當(dāng)滲透率增加到某一值后,擴(kuò)散速度迅速上升,這與見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間隨滲透率增加到某一值后迅速縮短是相互印證的。

        從圖4可以看出,見(jiàn)氣采收率隨滲透率的增加而降低;滲透率在某一范圍值內(nèi),氣竄采收率和最終采收率隨滲透率的增加先降低再緩幅上升,分析認(rèn)為這是由于在拐點(diǎn)前滲透率增加對(duì)采收率的貢獻(xiàn)小于滲透率增加對(duì)波及效率降低的作用,隨著滲透率的增加,其對(duì)采收率的貢獻(xiàn)超過(guò)了對(duì)波及效率的不利影響;見(jiàn)氣采收率和氣竄采收率有很大的差幅,最少都在15%以上,說(shuō)明見(jiàn)氣后采收率還有很大的提高幅度;最終采收率和氣竄采收率相比差別不大,說(shuō)明一旦發(fā)生氣竄,采收率繼續(xù)提高的幅度非常有限,再進(jìn)行驅(qū)替的意義不大。

        5 結(jié) 論

        (1)擴(kuò)散速度隨滲透率的增加而增加;見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間都隨巖芯滲透率的增加而縮短,且縮短梯度較大。當(dāng)滲透率增加到某一值(本實(shí)驗(yàn)為10.0 mD左右)后,見(jiàn)氣時(shí)間和氣竄時(shí)間幾乎都降為0。

        (2)見(jiàn)氣采收率隨滲透率的增加而降低;滲透率在某一范圍值內(nèi),氣竄采收率和最終采收率隨滲透率的增加先降低再緩幅上升。

        (3)低滲透油藏CO2驅(qū)見(jiàn)氣后仍有大幅的提高采收率空間,大量原油主要在見(jiàn)氣后至氣竄前這段時(shí)間采出。

        (4)低滲透油藏CO2驅(qū)發(fā)生氣竄后,采收率進(jìn)一步提高的幅度非常有限。

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        編輯:牛靜靜

        編輯部網(wǎng)址:http://zk.swpuxb.com

        A Study About Influence Law of Permeability on Gas Channeling of CO2Flooding Under Low Permeability Reservoirs

        Yang Daqing1,Shang Qinghua2,Jiang Shaojing2,Huang Chunxia2,Tang Ruijia2
        1.School of Petroleum and Natural Gas Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan 610500,China 2.Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)Co.Ltd.,Xi′an,Shaanxi 710075,China

        In order to determine the influence law of permeability on CO2flooding gas channeling in low permeability reservoirs,so as to screen suitable reservoirs for CO2flooding experiment at Yanchang Oilfield,this paper has studied the characteristics of gas breakthrough time,gas channeling time,diffusion speed and changes of recovery at different stages under different permeability through laboratory experiment in combination with the actual mine conditions.Results show that the diffusion velocity increases with permeability,and gas breakthrough time and gas channeling time shorten with the increase of core permeability,and when permeability increases to a certain value(the value of this experiment is about 10 mD),breakthrough time and gas channeling time almost reduced to zero.The recovery when gas breakthrough decreases with increasing permeability.When permeability was within a certain range,gas channeling recovery and ultimate recovery first decrease with the increase of permeability,then rise slowly.There is significant space for recovery improvement after gas breakthrough of CO2flooding in low permeability reservoirs,and huge quantities of crude oil is produced mainly after gas breakthrough and before channeling.But in the event of gas channeling,further recovery improvement will be extremely limited.

        low permeability reservoir;permeability;CO2flooding;gas breakthrough time;gas channeling time;recovery

        http://www.cnki.net/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2014.04.17.06.html

        楊大慶,1966年生,男,漢族,陜西延安人,教授級(jí)高級(jí)工程師,博士研究生,主要從事石油工程技術(shù)方面的研究和管理工作。E-mail:yuzhbao@163.com

        尚慶華,1984年生,男,漢族,河南新鄉(xiāng)人,助理工程師,碩士,主要從事采油工程及氣驅(qū)提高采收率方面的研究工作。E-mail:sqhsuc1984@126.com

        江紹靜,1970年生,男,漢族,廣東陽(yáng)西人,教授級(jí)高級(jí)工程師,主要從事油田提高采收率技術(shù)研究工作。E-mail:jshj7010@sina.com

        黃春霞,1964年生,女,漢族,吉林榆樹人,高級(jí)工程師,碩士,主要從事油田開(kāi)發(fā)提高采收率技術(shù)研究。E-mail:hchx-1@126.com

        湯瑞佳,1987年生,男,漢族,陜西楊凌人,助理工程師,碩士,主要從事油氣田提高采收率技術(shù)方面的研究。E-mail:trj558@126.com

        10.11885/j.issn.1674-5086.2014.04.17.06

        1674-5086(2014)04-0137-05

        TE341

        A

        2014–04–17 < class="emphasis_bold"> 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:

        時(shí)間:2014–07–02

        國(guó)家科技支撐計(jì)劃“陜北煤化工CO2捕集、埋存與提高采收率技術(shù)示范”(2012BAC26B00)。

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