葉 恒，廖新維，黃海龍，張鳳遠(yuǎn)，穆凌雨

(中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

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三疊系長(zhǎng)6油藏二氧化碳驅(qū)技術(shù)方案優(yōu)選

葉 恒，廖新維，黃海龍，張鳳遠(yuǎn)，穆凌雨

(中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249)

針對(duì)長(zhǎng)慶油田三疊系長(zhǎng)6特低滲透油藏物性差、水驅(qū)開(kāi)發(fā)采收率低、含水上升快等問(wèn)題，研究CO2驅(qū)在該油藏中的應(yīng)用。利用油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)，分別對(duì)CO2水氣交替驅(qū)(CO2-WAG)和CO2連續(xù)氣驅(qū)的注采參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，并在此基礎(chǔ)上對(duì)比了這2種開(kāi)發(fā)方式。得到了最優(yōu)的技術(shù)方案：采用CO2-WAG驅(qū)技術(shù)，產(chǎn)油速度提高1.5倍，單井平均產(chǎn)油速度為3 m3/d，關(guān)井氣油比為1×103m3/m3，單井注氣速度為1×104m3/d，水氣比為1，交替注入6個(gè)月。模擬結(jié)果表明，20 a預(yù)測(cè)期內(nèi)，優(yōu)選方案的采出程度比水驅(qū)增加了9.7%。優(yōu)化CO2驅(qū)方案適合特低滲透油藏的開(kāi)發(fā)。

特低滲透油藏；CO2水氣交替驅(qū)(CO2-WAG)；CO2連續(xù)氣驅(qū)；三疊系長(zhǎng)6油藏

0 引 言

三疊系長(zhǎng)6油藏屬于特低滲透油藏，儲(chǔ)層物性較差，平均孔隙度為12.48%，平均滲透率為1.98×10-3μm2，原始地層壓力為10 MPa，飽和壓力為6.85 MPa，壓力系數(shù)為0.7～0.8，屬于低壓油藏。當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥?7.5 MPa，地層微裂縫開(kāi)啟。地層溫度為48.88℃。截至2013年底，油藏的平均含水率超過(guò)了50%。

CO2驅(qū)替技術(shù)在國(guó)內(nèi)的一些油田都取得了較好的效果[1-8]。但目前缺乏對(duì)三疊系長(zhǎng)6油藏CO2驅(qū)技術(shù)方案的研究。王歡等人對(duì)其相鄰的安塞王窯長(zhǎng)6儲(chǔ)層進(jìn)行了CO2驅(qū)研究，但主要為CO2水氣交替驅(qū)(CO2-WAG)的研究[9-18]。針對(duì)目標(biāo)油藏，需要分別對(duì)CO2-WAG驅(qū)和CO2連續(xù)氣驅(qū)2種開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行了優(yōu)選對(duì)比，獲得最優(yōu)技術(shù)方案。

1 模型的建立

選擇目標(biāo)油藏的4個(gè)典型井組作為試驗(yàn)區(qū)，為了更精確模擬邊界間的物性交換，研究范圍向外擴(kuò)大了1個(gè)井距。根據(jù)資料建立組分模型進(jìn)行模擬研究，網(wǎng)格總個(gè)數(shù)為20 976(76×46×6)，模擬過(guò)程中將原油分為8個(gè)擬組分(表1)。該區(qū)原油CO2最小混相壓力為15 MPa。模型通過(guò)歷史擬合得到修正。

表1 擬組分的原油組成

2 CO2驅(qū)開(kāi)發(fā)方案的優(yōu)選

從2014年1月1日開(kāi)始，模擬注CO2，以20 a為限，研究其開(kāi)發(fā)效果。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)部分別模擬了CO2連續(xù)氣驅(qū)和CO2-WAG驅(qū)，而試驗(yàn)區(qū)外部擴(kuò)大部分則保持原有的注采情況。將采出程度和換油率(20 a增油量/總注氣量)作為優(yōu)選的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1 CO2-WAG驅(qū)注采參數(shù)優(yōu)化

注采參數(shù)的權(quán)重由大到小為：注采比、關(guān)井氣油比、注氣速度、水氣比[10-11]。因此，根據(jù)該權(quán)重設(shè)置優(yōu)化先后順序，使用單因素分析法，一共設(shè)計(jì)了19組方案(表2)。定日產(chǎn)油量生產(chǎn)，當(dāng)不能滿足定日產(chǎn)油生產(chǎn)時(shí)，改為定井底流壓生產(chǎn)。

表2 CO2-WAG驅(qū)注采參數(shù)優(yōu)選方案設(shè)計(jì)

2.1.1 日產(chǎn)油量

設(shè)計(jì)5組方案進(jìn)行優(yōu)選，方案編號(hào)為表2中1～5，模擬結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，當(dāng)日產(chǎn)油量達(dá)到3.0 m3/d時(shí)，采出程度達(dá)到最優(yōu)值，繼續(xù)增大產(chǎn)油量，采出程度幾乎不再變化且換油率變化較小。壓力、關(guān)井?dāng)?shù)、波及系數(shù)是影響開(kāi)發(fā)效果的主要因素。為進(jìn)一步優(yōu)選日產(chǎn)油量，從上述3方面進(jìn)行分析。壓力水平方面，日產(chǎn)油量與壓力呈負(fù)相關(guān)，日產(chǎn)油量低于3 m3/d時(shí)，地層平均壓力高于地層的裂縫開(kāi)啟壓力(17.5 MPa)，造成氣竄。當(dāng)日產(chǎn)油量高于3.5 m3/d時(shí)，平均地層壓力低于混相壓力(15 MPa)；關(guān)井程度方面，關(guān)井?dāng)?shù)與日產(chǎn)油量呈正相關(guān)，方案1～5各自的關(guān)井?dāng)?shù)分別為9、9、10、11、12。生產(chǎn)中，關(guān)井越少越好；波及系數(shù)水平方面，波及系數(shù)與日產(chǎn)油量呈正相關(guān)。綜合考慮以上因素，日產(chǎn)油量的優(yōu)選值為3 m3/d。

圖1 不同日產(chǎn)油量方案下的采出程度和換油率

2.1.2 關(guān)井氣油比

設(shè)計(jì)了5組方案進(jìn)行優(yōu)選，方案編號(hào)為3、6、7、8、9，模擬結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，關(guān)井氣油比為1×103m3/m3時(shí)采出程度和換油率最大。同理，從壓力水平、關(guān)井?dāng)?shù)和波及系數(shù)3個(gè)方面進(jìn)行分析，關(guān)井氣油比與關(guān)井?dāng)?shù)和波及系數(shù)呈正相關(guān)，與壓力水平呈負(fù)相關(guān)。綜合考慮以上因素，關(guān)井氣油比的優(yōu)選值為1 000 m3/m3。

圖2 不同關(guān)井氣油比方案下的采出程度和換油率

2.1.3 注氣速度

采用地面注氣速度，設(shè)計(jì)了5組方案進(jìn)行優(yōu)選，方案編號(hào)為3、10、11、12、13，模擬結(jié)果見(jiàn)圖3。由于低滲透、特低滲透油藏的注入能力有限，當(dāng)注氣速度不小于2×104m3/d時(shí)，不能將所有氣體注入，達(dá)不到設(shè)定的注氣量。由圖3可知，當(dāng)注氣速度為1×104m3/d時(shí)，采出程度達(dá)到最優(yōu)值，繼續(xù)增加注氣速度，采出程度幾乎不再變化且換油率下降迅速。同理，從壓力水平、關(guān)井?dāng)?shù)和波及系數(shù)3個(gè)方面進(jìn)行分析，注氣速度與波及系數(shù)、關(guān)井?dāng)?shù)和壓力水平呈正相關(guān)。綜合考慮以上因素，注氣速度的優(yōu)選值為1×104m3/d。

圖3 不同注氣速度方案下的采出程度和換油率

2.1.4 水氣比

設(shè)計(jì)了5組方案進(jìn)行優(yōu)選，方案編號(hào)為3、14、15、16、17，模擬結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知，水氣比為1 m3/m3時(shí)采出程度最高，繼續(xù)增大水氣比雖然有更好的換油率，但采出程度下降過(guò)快。同理，從壓力水平、關(guān)井?dāng)?shù)和波及系數(shù)3個(gè)方面進(jìn)行分析，水氣比與波及系數(shù)、壓力、關(guān)井?dāng)?shù)呈負(fù)相關(guān)。綜合考慮以上因素，水氣比的優(yōu)選值為1 m3/m3。

圖4 不同水氣比方案下的采出程度和換油率

2.1.5 交替周期

設(shè)計(jì)了3組方案進(jìn)行優(yōu)選，方案編號(hào)為3、18、19。模擬結(jié)果表明，不同交替周期在采出程度、換油率和波及系數(shù)方面的結(jié)果都相差不大，主要的差別在于當(dāng)注氣周期和注水周期均為12個(gè)月時(shí)，單個(gè)周期內(nèi)注氣時(shí)間長(zhǎng)，壓力水平過(guò)大，實(shí)際生產(chǎn)中導(dǎo)致裂縫開(kāi)啟，影響開(kāi)發(fā)效果。而注氣周期和注水周期均為3個(gè)月時(shí)，交替周期太過(guò)于頻繁，不利于實(shí)際的操作。因此，交替周期的優(yōu)選值為注氣、注水周期均為6個(gè)月。

綜上，CO2-WAG驅(qū)的優(yōu)選方案為表2中方案編號(hào)3。

2.2 CO2連續(xù)氣驅(qū)注采參數(shù)優(yōu)選

使用單因素分析法，共設(shè)計(jì)了12組方案。優(yōu)選方法與CO2-WAG驅(qū)參數(shù)優(yōu)選類似。優(yōu)選參數(shù)結(jié)果為：平均日產(chǎn)油為4 m3/d，關(guān)井氣油比為2×103m3/m3，注氣速度為1×104m3/d。

2.3 CO2驅(qū)開(kāi)發(fā)方式優(yōu)選

根據(jù)上述2種開(kāi)發(fā)方式各自的優(yōu)選方案，對(duì)開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行了優(yōu)選(表3)。由表3可知，2種開(kāi)發(fā)方式的采出程度一致，但CO2-WAG驅(qū)的換油率幾乎是CO2連續(xù)氣驅(qū)的2倍。因此，優(yōu)選的開(kāi)發(fā)方式為CO2-WAG驅(qū)。

表3 優(yōu)選的開(kāi)發(fā)方式對(duì)比結(jié)果

從壓力、波及系數(shù)和關(guān)井?dāng)?shù)三方面對(duì)優(yōu)選結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。壓力和波及系數(shù)對(duì)2種開(kāi)發(fā)方式的影響差別不大。主要的差別體現(xiàn)在關(guān)井?dāng)?shù)，由于CO2-WAG驅(qū)防止了氣體的過(guò)早氣竄，導(dǎo)致CO2-WAG驅(qū)關(guān)井?dāng)?shù)(10口)遠(yuǎn)小于CO2連續(xù)氣驅(qū)的關(guān)井?dāng)?shù)(16口)。因此，CO2-WAG驅(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)更好的CO2換油率。

3 優(yōu)選的CO2驅(qū)技術(shù)方案預(yù)測(cè)

優(yōu)選方案增產(chǎn)效果預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)時(shí)間為20 a，試驗(yàn)區(qū)采用CO2-WAG驅(qū)采出程度為39.9%，而水驅(qū)的采出程度為30.2%。相對(duì)水驅(qū)，CO2-WAG驅(qū)提高采出程度9.7個(gè)百分點(diǎn)。此外，CO2總注入量為27.22×104t，埋存量為13.79×104t，滯留率為0.51。因此，優(yōu)選的CO2驅(qū)方案是一種適合該低滲透油藏的開(kāi)發(fā)方式。

4 結(jié) 論

(1) 保證CO2驅(qū)能取得最優(yōu)開(kāi)發(fā)效果的關(guān)鍵因素為壓力水平、關(guān)井?dāng)?shù)和波及系數(shù)。

(2) 對(duì)于三疊系長(zhǎng)6油藏試驗(yàn)區(qū)，優(yōu)選了CO2驅(qū)的技術(shù)方案。最優(yōu)技術(shù)方案為：注氣方式為CO2-WAG驅(qū)，產(chǎn)油速度提高1.5倍，平均單井日產(chǎn)油為3 m3/d，關(guān)井氣油比為1 000 m3/m3，單井注氣速度為10 000 m3/d，水氣比為1，交替周期為6個(gè)月注氣，6個(gè)月注水。

(3) 試驗(yàn)區(qū)優(yōu)選方案增產(chǎn)效果預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)時(shí)間為20 a，相對(duì)水驅(qū)，CO2-WAG驅(qū)提高采出程度9.7個(gè)百分點(diǎn)。

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編輯 張耀星

20150116；改回日期：20150607

國(guó)家自然科學(xué)基金“超低滲透油藏注氣提高采收率理論與技術(shù)研究”(U1262101)

葉恒(1990-)，男，2012年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)在讀碩士，主要從事油氣藏?cái)?shù)值模擬方面的科研工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.034

TE341

A

1006-6535(2015)04-0129-04