李立健 孫雷 李華彥 楊彬 李蒙 紀(jì)明強(qiáng)

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500;2.中石油華北油田公司采油工程研究院，河北 任丘 062550)

目前F油藏的開(kāi)采方式主要有衰竭方式和注水方式。該油田小斷塊較多，油藏類(lèi)型有多種，儲(chǔ)層巖性多屬含礫砂巖，地層流體原始溶解氣油比相對(duì)較高，油質(zhì)輕且黏度小。除采取注水開(kāi)發(fā)方式外，利用該油田高含CO2的特點(diǎn)，探索注氣開(kāi)發(fā)方式以提高油田的采收率［1-2］，是一項(xiàng)具有實(shí)際意義的前期技術(shù)研究課題。

本次研究針對(duì)該油田L(fēng)9井開(kāi)展了PVT實(shí)驗(yàn)、細(xì)管實(shí)驗(yàn)及長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，分別從相態(tài)配伍性、最小混相壓力與采出程度等方面研究采用注CO2開(kāi)發(fā)方式提高采收率的可行性［3-6］。

1 研究思路

首先對(duì)配制的地層原油進(jìn)行高壓物性分析，得到原油的飽和壓力、體積系數(shù)、黏度和密度等基本參數(shù);然后通過(guò)地層原油體系注CO2驅(qū)流體配伍性相態(tài)實(shí)驗(yàn)研究，明確目標(biāo)油藏注CO2驅(qū)油過(guò)程中的增溶、膨脹、降黏等相態(tài)配伍性;再通過(guò)細(xì)管實(shí)驗(yàn)確定注CO2的最小混相壓力，以判斷地層條件下注氣能否達(dá)到混相或者近混相;最后完成4組長(zhǎng)巖心實(shí)驗(yàn)，分別包括衰竭實(shí)驗(yàn)、注水驅(qū)實(shí)驗(yàn)、注CO2驅(qū)實(shí)驗(yàn)、注CO2段塞+水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)各種驅(qū)替方式，觀察注CO2的驅(qū)替機(jī)理。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 PVT及注CO2相態(tài)配伍性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)流體采用地面分離器取樣的方法獲得，所取得的L井分離器氣和分離器油按照原始地層壓力為21.40 MPa、地層溫度為93.99℃的條件復(fù)配而成，通過(guò)HP-6890油相色譜和Agilent-7890A氣相色譜儀分別測(cè)定其閃蒸油樣和氣樣組分，最后得到L9井地層流體組成;其中C1含量為27.32%，C2— C6含量為28.76%，C7+含量為43.4%，原油油質(zhì)輕，氣油比偏高。最后根據(jù)泡點(diǎn)壓力實(shí)驗(yàn)、閃蒸實(shí)驗(yàn)、CCE實(shí)驗(yàn)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用CMG技術(shù)模擬出該井地層原油的相圖(圖1)，相圖包絡(luò)線較寬，臨界點(diǎn)較低，表現(xiàn)出典型黑油特征。

圖1 L9井地層原油p-T相圖

圖2為CO2對(duì)原油膨脹系數(shù)和體積系數(shù)的影響曲線。圖2顯示，注入CO2后地層原油膨脹能力增強(qiáng)，隨著注入量的增加，原油不斷溶解CO2，飽和壓力增加，體積系數(shù)增大。當(dāng)CO2注入量達(dá)58%時(shí)，飽和壓力增加到18.87 MPa，膨脹系數(shù)為1.48，即地層原油膨脹了1.48倍。圖3為 CO2對(duì)地層原油黏度的影響曲線。圖3顯示，注入CO2后地層原油的黏度下降較明顯。由此可見(jiàn)，注入

圖2 CO2對(duì)原油膨脹系數(shù)和體積系數(shù)的影響曲線

圖4 注CO2的p-X模擬相圖(93.99℃)

2.2 細(xì)管實(shí)驗(yàn)

為了更準(zhǔn)確地測(cè)定L9井地層原油注CO2混相條件，設(shè)計(jì)了一項(xiàng)驅(qū)替測(cè)試細(xì)管實(shí)驗(yàn)。細(xì)管直徑為4.4 mm，長(zhǎng)度為15 m，孔隙體積為63.2 cm3，孔隙度為27.7%，滲透率為 8.6 μm2。在地層溫度條件下選取5 個(gè)壓力點(diǎn)，分別為 15，20，25，30，35 MPa。圖6為CO2注入孔隙體積與采收率關(guān)系曲線?？梢钥闯?，CO2注入的壓力越高，驅(qū)替效率也越高，在21～22 MPa附近采出程度達(dá)到90%，此時(shí)可以視作混相驅(qū)。

圖7為CO2注入壓力與采收率關(guān)系曲線。在21.88 MPa的注入壓力下，地層原油的采收率為90%。由此得出結(jié)論:L9井地層原油注CO2細(xì)管驅(qū)CO2有利于改善原油的物性，促進(jìn)增溶降黏驅(qū)油能力。圖4為注CO2的p-X模擬相圖，模擬條件為93.99℃。圖5為注CO2擬三元相圖，模擬條件為21 MPa，93.99℃。圖4、圖5分別描述了注 CO2第一次接觸最小混相壓力為22.3 MPa與多級(jí)接觸混相壓力為21.0MPa的相圖。CO2具有良好的配伍性，在地層條件下能達(dá)到近混相狀態(tài)或者混相狀態(tài)。替最小混相壓力為21.88 MPa，注CO2在地層條件下能夠達(dá)到近混相，從而有效提高采收率。

圖3 CO2對(duì)地層原油黏度的影響曲線

圖5 注CO2擬三元相圖(21 MPa，93.99℃)

圖6 CO2注入孔隙體積與采收率關(guān)系曲線

圖7 CO2注入壓力與采收率關(guān)系曲線

2.3 長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

在目前地層條件下進(jìn)行了4組長(zhǎng)巖心實(shí)驗(yàn)，分別為衰竭實(shí)驗(yàn)、注水驅(qū)實(shí)驗(yàn)、注CO2驅(qū)實(shí)驗(yàn)、注CO2段塞+水驅(qū)實(shí)驗(yàn)。表1為L(zhǎng)9區(qū)塊長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)，圖8為不同開(kāi)采方式的采出程度對(duì)比曲線，圖9為不同開(kāi)采方式的含水率變化曲線。

表1 L9區(qū)塊長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)

圖8 不同開(kāi)采方式下采出程度對(duì)比曲線

圖8主要反映壓力降低過(guò)程中采出程度的變化，而衰竭方式?jīng)]有注入任何流體，無(wú)壓力降低的過(guò)程，因此只對(duì)其他3種方式進(jìn)行比較。圖9主要反映含水率的變化，在此只針對(duì)2種水驅(qū)方式進(jìn)行比較。

比較各組實(shí)驗(yàn)累計(jì)采出程度，驅(qū)替效果差別比較明顯:L區(qū)塊長(zhǎng)巖心衰竭實(shí)驗(yàn)采出程度最低，注CO2驅(qū)采出程度最高，注CO2段塞+注水驅(qū)方式和注水驅(qū)方式采出程度居中;注 CO2混相壓力為21.88 MPa，在20 MPa壓力下注CO2可以達(dá)到近混相驅(qū)，驅(qū)替效率高。在CO2氣源有限的情況下，可考慮注CO2前置段塞+注水驅(qū)替的方式，也可以有效提高地層原油采收率。

圖9 不同開(kāi)采方式下含水率變化曲線

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次研究，得到以下主要結(jié)論:

(1)在PVT及注CO2相態(tài)配伍性試驗(yàn)中，注CO2能較好地改善原油的物性。隨著CO2的注入，膨脹效果和降黏效果較為明顯，而且在地層壓力下能夠達(dá)到混相或者近混相。地層流體與CO2具有良好的配伍性，適合采用注CO2提高采收率。

(2)細(xì)管實(shí)驗(yàn)表明，在目前地層壓力18.5 MPa下，注CO2能夠達(dá)到近混相驅(qū)狀態(tài)，所以注CO2能夠有效提高原油采收率。

(3)不同注入方式長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)顯示，衰竭實(shí)驗(yàn)采出程度最低，注CO2驅(qū)采出程度最高，注CO2段塞+水驅(qū)和水驅(qū)效果居中。由于在目前地層壓力下注CO2可達(dá)到近混相驅(qū)，驅(qū)替效率高，在CO2氣源有限的情況下，可考慮采用注CO2段塞+水驅(qū)替的方式。

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