劉斌，柳玉昕

（東北石油大學,黑龍江大慶163318）

油田化學

基于儲層非均質(zhì)性評價二氧化碳驅(qū)油效果*

劉斌，柳玉昕

（東北石油大學,黑龍江大慶163318）

隨著中國各大油田開采力度的加大，開采階段基本都進入了含水率較高的后期階段，為了進一步滿足日益增長的能源消費需求、提高采收率，CO2驅(qū)油技術(shù)逐漸走入人們的視野，備受各大油田的青睞，成為目前油田上提高采收率的重要技術(shù)之一。CO2驅(qū)油效果受眾多因素影響，油藏非均質(zhì)性是其中一個非常重要的因素。本文基于油藏非均質(zhì)性對CO2驅(qū)油效果的影響程度做出評價，并在評價結(jié)果的基礎(chǔ)上進一步完善非均質(zhì)油藏CO2驅(qū)油方法。重點分析了兩種非均質(zhì)性對CO2驅(qū)油效果的影響，評價了兩種非均質(zhì)性對CO2驅(qū)油效果的影響程度。

CO2驅(qū)油；儲層非均質(zhì)性；提高采收率；影響程度

隨著注水開發(fā)的不斷深入，層間矛盾逐步暴露，油層的動用程度不斷降低。我國北部地區(qū)油田是多層砂巖油田，層間矛盾以及層內(nèi)矛盾是造成油田開發(fā)效果逐步變差的主要原因。由于油田構(gòu)造高部位層數(shù)相對較多，層間矛盾是縱向上的主要矛盾，油田構(gòu)造低部位由于層數(shù)相對較少且單層厚度較大，層內(nèi)矛盾是遏制油田開發(fā)水平的主要矛盾。同時對于注水開發(fā)油田，由于原油粘度高，油水流度比大，加之地層非均質(zhì)性嚴重，使注入水突進現(xiàn)象更加明顯，含水率快速上升。而且我國大部分陸上油田都已經(jīng)進入含水率較高的開采階段，水驅(qū)不能起到穩(wěn)油控水的效果[1-5]。鑒于水驅(qū)的諸多弊端，新型的CO2驅(qū)油逐漸成為全國各大油田提高采收率的新方法。CO2驅(qū)是一種相當新的提高原油采收率的工藝方法，在保證我國油田原油穩(wěn)產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。由于CO2驅(qū)油受儲層非均質(zhì)性影響較大，本文重點研究油藏非均質(zhì)性對CO2驅(qū)油效果的影響程度。并且對影響程度做出評價，進而在評價結(jié)果的基礎(chǔ)上進一步完善非均質(zhì)油藏CO2驅(qū)油方法。

1 目標區(qū)塊特征

本文以遼河油田榮興屯油田區(qū)塊為研究對象，榮興屯油田區(qū)塊位于遼寧省盤錦市榮興農(nóng)場境內(nèi)。榮幸屯油田區(qū)塊共有36口新井（其中油井29口、注水井7口），總鉆井進尺8.81萬m，配套建設(shè)井場至計轉(zhuǎn)站連接管線0.3km；新建29臺10萬大卡水套加熱爐；鉆井及采油期地面工程均依托現(xiàn)有公輔設(shè)施。榮興屯油田區(qū)塊最大日產(chǎn)油195t。遼河油田屬于典型的非均質(zhì)儲層油田，其整體結(jié)構(gòu)特征為西傾斜的斷背。榮興屯油田區(qū)塊總體上表現(xiàn)為南北較厚，東邊較薄，反映了地貌具有西低東高的特點[6]。地質(zhì)特征見圖1。

圖1遼河油田地者特征圖Fig．1Liaohe oil field characteristics map

2 CO2驅(qū)油效果受儲層非均質(zhì)性影的研究

通過對前人的研究可知，CO2驅(qū)替效果受儲層非均質(zhì)性和層間竄層影響較大。本文以遼河油田榮興屯油田區(qū)塊做為研究對象，基于該區(qū)塊的地質(zhì)特征建立典型的物理模擬模型。通過不斷改變參數(shù)來模擬各種情況下儲層的非均質(zhì)及竄流通道對CO2驅(qū)替效果及采收率的影響。

2.1 CO2驅(qū)油受層間非均質(zhì)性的影響程度

在油田注水開發(fā)過程中，由于受到儲層層間非均質(zhì)性不同的影響。層間干擾、高滲透層突進、層間差異等現(xiàn)象會在一定時間內(nèi)進行注水開發(fā)時產(chǎn)生。因此層間差異的影響會在選擇開發(fā)層系中首先考慮，繼而根據(jù)影響程度選擇進行分層開采[7]。這種影響在二類油層中尤為突出。二類油層具有層數(shù)多、橫向變化快、厚度小、連通性差的特點。通過獲取的遼河油田榮興屯油田區(qū)塊地質(zhì)特征來設(shè)置模擬模型的各種參數(shù)，滲透率在平面上設(shè)置為為均質(zhì)，考慮層間差異，詳細參數(shù)見表1。

表1 模擬參數(shù)Tab．1Simulation parameters

基于本次目標區(qū)塊的孔滲關(guān)系，將獲取的在滲透率變異系數(shù)下的孔隙度、滲透率參數(shù)繪制成條形圖，見圖2?；诓煌哪Ｐ蛥?shù)，模擬在連續(xù)注水的條件下CO2驅(qū)油得到的日產(chǎn)油變化關(guān)系圖見圖3。

圖2不同層間滲透率變異系數(shù)小層平均孔滲設(shè)定情況Fig.2Variation coefficient of permeability of different layers

圖3不同層間非均質(zhì)日產(chǎn)油對比Fig．3Comparison of heterogeneous Nissan oil between different layers

由圖3得知，層間滲透率變異系數(shù)對油的產(chǎn)量影響較大，不同滲透率變異系數(shù)得到的產(chǎn)油結(jié)果也千差萬別[8,9]。層間滲透率變異系數(shù)0.1的模型混穩(wěn)產(chǎn)時間最長。日后由于氣竄的影響，日產(chǎn)量有所下降。當混相帶原油驅(qū)替到達油井井底部位時，日產(chǎn)量回復峰值達到最大值，表明此時的混相驅(qū)效果最好。得到的數(shù)據(jù)表明層間變異系數(shù)的與油井穩(wěn)產(chǎn)時間成反比，說明氣竄時間提前導致了混相帶產(chǎn)量減少。回復峰值隨著產(chǎn)量遞減而降低，說明混相驅(qū)效果減弱。

圖4層間變異系數(shù)與采收率關(guān)系Fig．4Relationship between inter-layer coefficient of variation and recovery

隨著變異系數(shù)的提高，采收率先是逐漸升高，到達一個峰值之后又逐漸降低。變異系數(shù)為0.6時油藏的采收率達到最大值。由此說明，對于非均質(zhì)性油藏，采收率開始隨著其非均質(zhì)性增強而增強，之后又減弱。說明注CO2驅(qū)油的效果依賴變異系數(shù)，選擇二氧化碳驅(qū)油時，應充分考慮到地層的變異系數(shù)。選擇合理的變異系數(shù)來提高CO2驅(qū)油的采收率。

2.2 考慮竄流通道對CO2驅(qū)油效果的影響

原生竄流通道往往存在于非均質(zhì)較強的低滲透儲層中。次生竄流通道會在大規(guī)模注水開發(fā)的情況下形成。竄流通道的發(fā)育程度直接影響到CO2驅(qū)替效果[10,11]。地質(zhì)模型采用圖5所示的物理模型，此模型共包含5個開發(fā)層系。在5個層系中存在一個滲透性較高的竄流層，該層分別模擬竄流薄層厚度分別是0.4、0.6和0.8m的3種情況，竄流薄層厚度分別是0.4、0.6和0.8m時地層的滲透率分別是60、90、120、150、180和300×10-3μm2。不同竄流通道尺寸測得的采收率數(shù)據(jù)對比見圖6。

圖5非均質(zhì)地層物理模型Fig．5Heterogeneous stratigraphic physical model

圖6不同竄流通道尺寸測得的采收率數(shù)據(jù)對比Fig．6Comparison of the recovery rates of different channeling channel sizes

由圖6得知，同一厚度的小層受到不同滲透率影響時呈線性變化規(guī)律，存在一個節(jié)點值。當滲透率超過節(jié)點值后，注入CO2后產(chǎn)生的氣竄現(xiàn)象會變得比較明顯。滲小層地層壓力值與滲透率成反比。較高的地層滲透率會使CO2波及體積迅速下降，進而影響波及效果，最終導致采收率降低。

3 結(jié)論

本文基于不同地層狀態(tài)下儲層非均質(zhì)性及竄流通道對CO2驅(qū)替效果的影響開展模擬研究，根據(jù)不同的算例對比分析可以出以下結(jié)論：

（1）開始隨著儲層非均質(zhì)性與CO2驅(qū)油效果成正比，后來呈現(xiàn)出反比關(guān)系。

（2）在評價竄流通道對CO2驅(qū)替效果的影響過程中發(fā)現(xiàn)：影響程度上存在一個關(guān)于滲透率的節(jié)點值。一旦滲透率超過這個節(jié)點值就會導致嚴重的氣竄現(xiàn)象，影響采收率。但在竄流通道滲透率超過一個特定值之后，采收率又會趨于穩(wěn)定，不再有大幅度的變化。CO2驅(qū)油的最終采收率直接受儲層的非均質(zhì)性影響。

（3）綜上所述，有必要在對油田采取CO2驅(qū)來提高采收率之前有必要對油藏非均質(zhì)性進行系統(tǒng)、客觀的評價，分析目標油藏的適應性，決定是否適合采用CO2驅(qū)來提高采收率[12]。

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Evaluation of carbon dioxide flooding effect based on reservoir heterogeneity*

LIU Bin,LIU Yu-xin
（Northeast Petroleum Uniuesity，Daqing163318,China）

With the increase of exploitation of major oil fields in China,the mining stage basically entered the later stage of high water content.In order to further meet the increasing energy consumption demand and improve the recovery rate,CO2flooding technology gradually People's vision,much of the major oil fields of favor,has become the current oil field to improve oil recovery,one of the important technologies.CO2flooding is affected by many factors,and reservoir heterogeneity is one of the most important factors.In this paper,the influence of reservoir heterogeneity on CO2flooding effect is evaluated,and the method of CO2flooding in heterogeneous reservoir is further improved on the basis of evaluation results.The effect of two heterogeneity on CO2flooding was analyzed,and the influence of two heterogeneity on CO2flooding was evaluated.

CO2flooding;reservoir heterogeneity;enhanced oil recovery;influencing degree

TE357.4

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170540

2017-02-23

國家自然基金項目（No.41602134）；黑龍江省博士后科學基金資助項目（No.LBH-Z15030）；黑龍江省自然科學基金面上項目（No.D2015007）；黑龍江省普通本科高等學校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃（No.UNPYSCT-2015076）；中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技指導計劃（No.2015-01-02）；中國石油科技創(chuàng)新基金研究項目（No.2014D-5006-0103）

劉斌（1981-），男，博士后，教授，主要研究方向：CO2埋存、系統(tǒng)建模等。

柳玉昕（1987-），男，在讀研究生，黑龍江省綏化市人，研究方向：提高采收率。