袁玉鳳 汪周華 羅登宇

(西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500)

隨著油氣田勘探的深入，難采儲(chǔ)量所占的比例越來越大，低滲稠油油藏逐漸成為開發(fā)主力層［1］。全球稠油資源非常豐富，稠油和超稠油資源總量估計(jì)超過400億t。中國稠油資源儲(chǔ)量豐富，陸上稠油、瀝青資源約占石油總資源量的 20%以上［2］，但此類油藏具有滲透率低、黏度高、密度大、開采流動(dòng)阻力大等特征，無法正常開發(fā)和動(dòng)用［3－4］，采用衰竭式開發(fā)采收率相當(dāng)?shù)停?］。與此同時(shí)，注氣提高采收率技術(shù)作為低滲稠油油藏提高采收率的重要技術(shù)手段越來越受到重視［6－8］。本文通過長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行純水驅(qū)、純CO2驅(qū)、純煙道氣驅(qū)、煙道氣—?dú)馑惶骝?qū)以及CO2—?dú)馑惶骝?qū)5組長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，分析各種驅(qū)替方式的驅(qū)油效率、動(dòng)態(tài)特征及其影響因素。

1 研究思路

西部某油藏埋藏淺(600～1500 m)，平均孔隙度為16.5%，平均滲透率為2.1 ×10－3μm2，油藏類型為邊水層狀斷塊油藏，油藏中部埋深970 m，壓力系數(shù)為0.71～0.85，屬于異常低壓系統(tǒng)。地層溫度下脫氣原油黏度為393 mPa·s，50℃時(shí)脫氣原油黏度為135 mPa·s，為低壓、低滲稠油油藏。

針對(duì)油藏概況，設(shè)計(jì)以下研究思路:首先對(duì)配制地層原油進(jìn)行高壓物性分析，得到原油的飽和壓力、體積系數(shù)、黏度和密度等基本物性參數(shù);其次在地層溫度35℃、注氣壓力8 MPa的條件下分別進(jìn)行純水驅(qū)、純CO2驅(qū)、純煙道氣驅(qū)、煙道氣 —?dú)馑惶骝?qū)以及CO2—?dú)馑惶骝?qū)5組長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)各種驅(qū)替方式，對(duì)油藏開發(fā)方法進(jìn)行優(yōu)選。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 長巖心驅(qū)替裝置

長巖心實(shí)驗(yàn)研究在加拿大Hycal長巖心驅(qū)替裝置上完成，實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。此套流程主要由水體、注入泵系統(tǒng)、長巖心夾持器、回壓調(diào)節(jié)器、壓差表、控溫系統(tǒng)、液體餾分收集器、氣量計(jì)和氣相色譜儀組成。其中1 m長的三軸長巖心夾持器是長巖心驅(qū)替裝置中的關(guān)鍵部分，主要由長巖心外筒、膠皮套和軸向連接器組成。

圖1 長巖心實(shí)驗(yàn)流程圖

2.2 實(shí)驗(yàn)巖心

實(shí)驗(yàn)巖心取自于某井天然巖心，選取巖心6塊，長巖心的平均滲透率為21×10－3μm2，總長度為44.829 cm。為了消除巖石的末端效應(yīng)，每塊短巖心之間用濾紙連接。長巖心從入口至出口的排列方法按照巖心滲透率從大變小的順序。實(shí)驗(yàn)巖心數(shù)據(jù)見表1。

表1 長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)巖心基本參數(shù)

2.3 實(shí)驗(yàn)流體

(1)地層水樣品的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)用水根據(jù)地層水分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果配置，水型為NaHCO3型，總礦化度為13741，通過分析地層水得到各項(xiàng)參數(shù)(表2)。

(2)油樣準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)所用原油取自于某油井，原油的基本特征參數(shù)為:飽和壓力1.833 MPa，單次脫氣地層原油體積系數(shù)為1.0188，單次脫氣汽油體積比為4.54，單次脫氣原油收縮率為64%，地層原油和脫氣油密度分別為 0.9102 gcm3和0.9096 gcm3。

表2 地層水分析數(shù)據(jù)表

2.4 長巖心實(shí)驗(yàn)過程

本研究共設(shè)計(jì)5組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度均為地層溫度35℃，實(shí)驗(yàn)驅(qū)替壓力為地層壓力8 MPa。首先將拼接好的巖心裝入長巖心夾持器，加環(huán)壓，測試系統(tǒng)的密封性;接著抽空系統(tǒng)，使地層水飽和，測試巖心孔隙體積和水相滲透率;再控制回壓在8 MPa，升溫至地層溫度35℃，恒溫24 h;然后將配制的地層流體以0.125 mLmin的速率注入巖心，直到出口端不出水為止，精確計(jì)量出水量、飽和油量，計(jì)算束縛水飽和度;最后開始進(jìn)行地層溫度和壓力下設(shè)計(jì)的幾組實(shí)驗(yàn):(1)原始地層條件下水驅(qū)實(shí)驗(yàn);(2)原始地層條件下CO2驅(qū)實(shí)驗(yàn);(3)原始地層條件下煙道氣驅(qū)實(shí)驗(yàn);(4)原始條件下煙道氣 —?dú)馑惶鎸?shí)驗(yàn)，氣水比1∶1，段塞 HCPV為 0.1;(5)原始條件下CO2—?dú)馑惶鎸?shí)驗(yàn)，氣水比1∶1，段塞 HCPV為0.1。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算注入量、瞬時(shí)產(chǎn)油、產(chǎn)水、產(chǎn)氣、驅(qū)替壓差等。

3 長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)5組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，得到圖2、圖3及表3。

由圖2可知，5組實(shí)驗(yàn)的驅(qū)替壓差隨著注入烴類孔隙體積的增加均呈現(xiàn)波動(dòng)式變化，驅(qū)替壓差隨注入烴類孔隙體積增加而呈現(xiàn)快速上升的趨勢，而后在水或氣突破后，驅(qū)替壓差呈現(xiàn)下降的趨勢。其中注水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的驅(qū)替壓差下降幅度最小，直到驅(qū)替結(jié)束，一直保持較高壓差;而注CO2驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的驅(qū)替壓差下降幅度最大，保持較低的壓差，其他3組驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的驅(qū)替壓差變化趨勢較一致。

圖2 5組實(shí)驗(yàn)驅(qū)替壓差對(duì)比分析

圖3 4組實(shí)驗(yàn)氣油比對(duì)比分析

由圖3可知，有4組實(shí)驗(yàn)的氣油比隨著注入烴類孔隙體積的增加均呈現(xiàn)波動(dòng)式變化，氣油比在氣突破前均保持不變，而在氣突破后，氣油比呈現(xiàn)快速上升的趨勢。其中注CO2驅(qū)的氣油比上升趨勢最明顯，幅度最大，其他3組氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)氣油比在氣突破后也呈上升趨勢，但上升幅度不大。

表3 長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，4種氣驅(qū)驅(qū)替方式的采收率明顯高于水驅(qū)，其中氣水交替比水驅(qū)提高采收率效果更加明顯，幅度更大，且CO2—?dú)馑惶骝?qū)實(shí)驗(yàn)提高采收率幅度最大。前3組實(shí)驗(yàn)中水或氣的突破時(shí)間均在注入體積為0.3～0.4時(shí)，而后2組氣水交替驅(qū)的氣和水突破時(shí)間較晚，氣的突破在注入體積為0.6～0.7時(shí)，水的突破在注入體積為0.7～0.8時(shí)?？梢钥闯?，氣水交替實(shí)驗(yàn)中注入水的段塞將阻礙氣的滲流，延緩氣體的突破時(shí)間，提高氣體的波及效率;5組實(shí)驗(yàn)中注水驅(qū)的注入體積最大為2.6156，而煙道氣—?dú)馑惶骝?qū)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的注入體積最小為1.7405。比較以上5組實(shí)驗(yàn)，2組氣水交替驅(qū)的開采效果較好，而 CO2—?dú)馑惶骝?qū)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)(段塞比為1∶1)的采收率更高。

分析以上現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，認(rèn)為在氣水交替驅(qū)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中，水將首先進(jìn)入到大孔道中，增加氣滲流阻力。一方面由于賈敏效應(yīng)阻礙注入氣進(jìn)入大孔道中使其轉(zhuǎn)向而進(jìn)入小孔道中，提高注入氣的掃油面積;另一方面延緩注入氣的突破時(shí)間，提高了體積波及效率，進(jìn)而提高采收率。

4 結(jié)語

5組長巖心注氣實(shí)驗(yàn)表明，直接注水、CO2驅(qū)、煙道氣驅(qū)最終采收率差距不大，分別為37.57%、43.1%、39.23%。油藏流體黏度大，注入單一流體在儲(chǔ)層中形成兩相黏度差異較大滲流，低黏度流體突破較早，基本在注入體積為0.3～0.4時(shí)突破，3種注入方式采收率差異不大。

CO2—水、煙道氣 —水交替驅(qū)流體突破時(shí)間晚，當(dāng)基本注入體積為0.6～0.7時(shí)才突破。分析認(rèn)為在儲(chǔ)層中形成三相滲流環(huán)境，中間黏度流體起到類似調(diào)剖作用，最終油采收率分別達(dá)到61.33%和56.92%。

根據(jù)5組長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮采出程度、突破時(shí)間、注入量、注入壓差等因素，CO2—水交替驅(qū)或煙道氣—水交替驅(qū)作為首選注氣方式。

［1］李道品.低滲透油田高效開發(fā)決策論［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2003.

［2］新疆石油科技編輯部.國內(nèi)、外稠油的分布及儲(chǔ)量［J］.新疆石油科技，1999(3):47.

［3］李濤，何芬，班艷華，等.國內(nèi)外常規(guī)稠油油藏開發(fā)綜述［J］.西部探礦工程，2005(12):85 －87.

［4］王文環(huán)，袁向春，王光付，廖榮風(fēng).特低滲透油藏分類及開采特征研究［J］.石油鉆探技術(shù)，2007(1):72－75.

［5］王鳳琴，廖紅偉，蔣峰華，等.低滲油田注水能力下降原因分析及其對(duì)策研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009:22－23.

［6］Leena K.Worldwide EOR Survey［J］.Oil and Gas Journal，2008，106(15):47 －59.

［7］李士倫，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.

［8］李士倫，周守信，杜建芬，等.國內(nèi)外注氣提高石油采收率技術(shù)回顧與展望［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2002，9(2):1－5.

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

［10］Boersma D M，Hagoort J.Displacement Characteristics of Nitrogen Flooding VS.Methane Flooding in Volatile Oil Reservoirs［J］.SPE Reservoir Engineering，1994，9(4):261－265.

［11］李向良，李振泉，郭平，等.二氧化碳混相驅(qū)的長巖心物理模擬［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31(5):102 －104.

［12］崔英懷，汪周華，李克果，徐曉軍.低壓稠油油藏注氣開發(fā)可行性實(shí)驗(yàn)研究［J］.吐哈油氣，2011(4):341－343.

［13］熊健，郭平，杜建芬，等.特低滲透油藏注氣驅(qū)長巖心物理模擬［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011(2):56 －59，63，120.