莊永濤，楊懷軍，王雪茹

(1.中國(guó)石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國(guó)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(guó)石油大港油田分公司采油工藝研究院，天津大港 300280；2.中國(guó)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(jìn)行了多組長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：在驅(qū)替壓力較低時(shí)高滲巖心采收率較高，驅(qū)替壓力較高時(shí)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(shí)要注意防止氣段塞過(guò)大加快氣竄，低滲巖心選擇氣水交替驅(qū)時(shí)要適當(dāng)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(lái)，國(guó)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(dòng)壓力高、注水受效慢等特點(diǎn)，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(shì)，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(jìn)行了不同方面的研究，吳忠寶等[6]對(duì)吉林大情字油田黑59井區(qū)二氧化碳混相驅(qū)進(jìn)行了數(shù)值模擬的研究，并與水驅(qū)開發(fā)效果進(jìn)行對(duì)比，得出最終采收率可提高14.9%；張烈輝等[7]針對(duì)PUNQ-S3低滲透油藏，通過(guò)建立目標(biāo)函數(shù)，對(duì)不同注采方案進(jìn)行對(duì)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(duì)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(diǎn)井網(wǎng)與七點(diǎn)井網(wǎng)和九點(diǎn)井網(wǎng)相比，單井產(chǎn)量和換油率較高；Dacun[9]通過(guò)對(duì)斯卡萊德(Schrader)低黏、低溫油藏氣水交替驅(qū)的研究認(rèn)為，低氣水比和大段塞有利于提高該油田采出程度。

但針對(duì)低滲透油藏CO2驅(qū)技術(shù)界限研究報(bào)道還較少，本文選取低滲、特低滲和超低滲巖心進(jìn)行了CO2驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)注采參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和對(duì)比，并結(jié)合部分國(guó)內(nèi)外已實(shí)施CO2驅(qū)區(qū)塊的技術(shù)指標(biāo)，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(shí)際區(qū)塊選擇CO2驅(qū)提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

巖心取自東部某低滲油田天然巖心。為了方便對(duì)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(shí)驗(yàn)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(guò)脫水以后去除雜質(zhì)，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)前去除雜質(zhì)。

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

1.2 實(shí)驗(yàn)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(cè)定空氣滲透率。

(2)巖心抽空24 h，測(cè)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(jìn)行油驅(qū)水，直至巖心出口端沒(méi)有水流出為止，計(jì)算束縛水飽和度。

表1 實(shí)驗(yàn)用巖心物性

圖1 巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，在此過(guò)程中精確計(jì)量注入量、產(chǎn)油、產(chǎn)水、產(chǎn)氣以及驅(qū)替壓差等。

2 實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)采收率已基本不再變化，記錄采出油量，計(jì)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(shí)，滲透率越高，最終采收率越高；在驅(qū)替壓力較高時(shí)，滲透率越低，最終采收率越高。這主要是因?yàn)樵谳^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(dá)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(duì)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(jì)注入2 PV水或CO2，分別進(jìn)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(jì)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(guò)連續(xù)氣驅(qū)，且滲透率越低，結(jié)束時(shí)兩種驅(qū)替方式采收率差值越小；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?yàn)闈B透率過(guò)低時(shí)，氣水交替時(shí)水段塞注入困難，氣水交替優(yōu)勢(shì)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(shí)注入量約為0.8～1.2 PV，且滲透率越低，突破時(shí)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(duì)比氣水段塞大小變化對(duì)驅(qū)替效果的影響，以H-1、H-2為例，通過(guò)改變不同段塞大小，交替累計(jì)注入2 PV時(shí)結(jié)束，記錄采出油量，計(jì)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(shí)采收率最高，氣段塞比例過(guò)小或者過(guò)大都會(huì)降低采收率。氣段塞比例過(guò)小時(shí)，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(guò)大時(shí)，氣竄嚴(yán)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(shí)采收率最高，且氣段塞相對(duì)比例越大，采收率越高。

對(duì)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(duì)較少，H-2最優(yōu)段塞比中注氣量相對(duì)較多。這主要是因?yàn)樵诖藟毫ο伦鈺r(shí)屬于非混相驅(qū)替，CO2利用率相對(duì)較低，滲透率越高，氣竄越嚴(yán)重，因此，在滲透率較高區(qū)塊進(jìn)行氣水交替驅(qū)段塞比例選擇時(shí)，要注意防止氣段塞比例過(guò)大；在滲透率較低區(qū)塊進(jìn)行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時(shí)，要注意保證充足的注氣量。

3 結(jié)論

(1)CO2氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)表明，在驅(qū)替壓力較低時(shí)，滲透率越高，最終采收率越高；在驅(qū)替壓力較高時(shí)，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(jìn)行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時(shí)，要防止氣段塞比例過(guò)大；在滲透率較低區(qū)塊進(jìn)行氣水交替驅(qū)段塞比選擇時(shí)，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(píng)價(jià)[J]．西南石油學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, 24(5): 46-50.

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[4] 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.

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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(guó)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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