李蘭蘭 張明龍 朱淼 劉燕紅 馬玲 寇麗穎

(中國石油華北油田分公司合作開發(fā)項目部 河北任丘 062551)

二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在趙118斷塊的研究與應(yīng)用

李蘭蘭 張明龍 朱淼 劉燕紅 馬玲 寇麗穎

(中國石油華北油田分公司合作開發(fā)項目部 河北任丘 062551)

二氧化碳吞吐是一種有效開發(fā)低滲透稠油油藏的開發(fā)方式，二氧化碳氣體可以進入低滲透油藏的空隙中，在高壓作用下溶解在原油中，與原油形成混相，萃取原油中的輕質(zhì)成分，在地層壓力下溶解在原油中，降低原油粘度，增加地層能量，而且二氧化碳溶于地層水形成弱酸，對底層有一定的解堵作用。為了給礦場實施提供有力的理論依據(jù)，首先進行室內(nèi)物理實驗，然后在趙118井進行礦場實施，探討CO2吞吐在趙118斷塊的可行性。

復(fù)雜斷塊；膨脹實驗；混相壓力；CO2吞吐；經(jīng)濟效益

引言

趙118井位于河北省趙縣趙州橋油田趙118斷塊，含油層系為ES4+EK1段，含油面積3Km2，地質(zhì)儲量211.0×104t。該井2001年9月投產(chǎn)，自投產(chǎn)以來，表現(xiàn)天然能量不足，產(chǎn)液量下降快，產(chǎn)能遞減快，平面、層間矛盾突出，2009年12月因低產(chǎn)、高含水封井，累計產(chǎn)油4216m3，產(chǎn)水1191m3。

趙118井在2014年5月進行合作開發(fā)，合作開發(fā)項目部對該井恢復(fù)生產(chǎn)，并對29#層進行二氧化碳吞吐措施，29#層厚度為4.2m，井段為2168.0-2172.2m，該層為中低滲稠油油藏，地層平均滲透率為282.8mD，原油粘度為2879.2mP·s，含有飽和度為49.1%，原始地層壓力21.36MPa。

1 地層原油的膨脹實驗

1.1 實驗條件和設(shè)備

實驗用油：趙118井脫氣原油與煤油配置的模擬油，地層溫度67℃，粘度為2900 mP·s，密度為0.9512 g/cm3，二氧化碳氣體，體積分數(shù)為95%，實驗設(shè)備：高壓物性儀、高溫高壓落球粘度儀、電子天平。

1.2 實驗過程

將一定量配置好的原油放入高壓物性儀PVT筒中，密封并升溫至地層溫度67℃，將摩爾分數(shù)為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的CO2分別注入PVT筒內(nèi)，攪拌均勻，升高壓力測定其飽和壓力。

1.3 實驗結(jié)果分析

1.3.1 注入不同摩爾分數(shù)的CO2后原油的飽和壓力

圖1 原油飽和壓力隨CO2氣體摩爾分數(shù)變化

圖2 原油粘度隨CO2氣體摩爾分數(shù)變化

由圖1可知，原油的飽和壓力從CO2注入量為10%時的4.2MPa上升到注入量90%后的30.1MPa，壓力上升7.16倍。

1.3.2 注入不同摩爾分數(shù)的CO2后原油粘度

由圖2可知，隨著注氣量的增加原油粘度從2879.2mPa·s下降到32mPa·s，粘度下降了98.8%，原油粘度的下降可以增加原油在地層中的流動性，有利于使原油從地層中流出。

1.3.3 注入不同摩爾分數(shù)的CO2后原油體積系數(shù)

由圖3可知，隨著不斷的開采，目前該井幾乎不含氣體，體積系數(shù)為1，在注入CO2后，體積系數(shù)達到1.48，原油的體積膨脹了1.48倍，有利于降低殘余油飽和度，提高采收率。

圖3 原油體積系數(shù)隨CO2氣體摩爾分數(shù)變化

圖4 原油密度隨CO2氣體摩爾分數(shù)變化

1.3.4注入不同摩爾分數(shù)的CO2后原油密度

由圖4可知，注入CO2后，原油密度從開始的0.9512 g/cm3減小到0.7985 g/cm3，減小了16.1%。

1.3.5 注入不同摩爾分數(shù)的CO2后原油氣油比

圖5 氣油比隨CO2氣體摩爾分數(shù)變化

圖6 采收率隨壓力的變化

由圖5可知，注入CO2后，氣油比達到最大值420.5m3/ m3，大量氣體溶解在原油中，而溶解在原油中的氣體在壓力降低、體積增大的過程中有助于原油從地層中流出。

2 地層原油最小混相壓力的確定

2.1 實驗條件和設(shè)備

實驗用油：同上，實驗設(shè)備：恒速恒壓泵、恒溫箱、油氣分離器、壓力傳感器、中間容器、回壓閥、氣體質(zhì)量流量計、細管（長度為18m，內(nèi)徑為3.9mm），細管中填充350目的石英砂，滲透率為300mD。

2.2 實驗過程

將1.2PV配制的原油在地層溫度下飽和到細管中，關(guān)閉閥門，打開CO2氣體驅(qū)替閥門，分別在12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa、22MPa、24MPa、26MPa、28MPa、30MPa、32MPa下驅(qū)替細管中的原油，當(dāng)注入0.75PV的CO2體積后，停止驅(qū)替，計算各壓力下原油采收率。

2.3 混相壓力的確定

通過細管實驗可以確定，趙118井的原油最小混相壓力為25.2MPa。

3 室內(nèi)吞吐實驗

3.1 實驗條件和設(shè)備

實驗用油：同上，實驗設(shè)備：恒溫箱（200℃）、恒速恒壓泵、油氣分離器、壓裂傳感器、手動泵、中間容器、氣體質(zhì)量流量計、真空泵等。

3.2 實驗步驟

實驗步驟主要包括：①測定巖心模型滲透率、孔隙度，飽和地層水；②將巖心恒溫至地層溫度后，將模擬油注入飽和水的巖心，直至流出液全部為油，計算巖心中油水飽和度；③將67℃的CO2在26MPa下從巖心出口端注入621.4cm3（標(biāo)），在注入壓力下保持5min，然后打開出口閥門，使油氣吐出，直到巖心內(nèi)無壓力且沒有流體流出為止，分別計量油、水、氣的體積；④按過程③重復(fù)上述實驗過程，進行5個周期吞吐實驗。

3.3 實驗效果分析

3.3.1 采收率

圖7 采收率隨周期的變化圖

8 氣油比隨周期的變化

由圖7可知，在五個周期的吞吐過程中，累計采收率為20.13%，在前三個周期過程中采收率不斷上升，第三周期后采收率開始下降，前三個周期的累計采收率為16.1%，占總采收率的79.98%，采收率主要貢獻在前三個周期，這是因為在前三個周期中，地層中的原油飽和度相對較高，注入的CO2氣體在高壓下與地層油相容，放噴后壓力降低，體積膨脹，氣體將原油攜帶出地層，隨著吞吐的進行，地層中的原油飽和度降低，注入的氣體無法和原油混溶，因此采收率在三個周期后不斷下降。

3.3.2 氣油比

由圖8可知，在五個吞吐周期中，氣油比在前三個周期較低，平均為82.66m3/m3，而三個周期后氣油比上升較快，達到了572.38 m3/m3，這是因為在前三個周期吞吐過程中采出的原油量較多，而在三個周期后產(chǎn)量下降，注入氣體量不變，所以大部分氣體被采出，導(dǎo)致氣油比上升。

3.3.3 CO2換油率

圖9 換油率隨周期的變化

由圖9可知，在五個周期的吞吐過程中，在第三周期的換油率最高，為1.012L/m3,其次是第二周期，同樣前三個周期的換油率較高，三個周期后換油開始迅速降低。

在五個周期的室內(nèi)吞吐實驗過程中，從累計采收率、周期采收率、氣油比、換油率看，吞吐周期應(yīng)該是前三個周期，但是在現(xiàn)場實施過程中，要從經(jīng)濟效益考慮在三個周期后的過程，以現(xiàn)行油價及施工價格是否還有經(jīng)濟效益，不要盲目的認為三個周期后吞吐就沒有了價值。

4 礦場實驗

CO2在液態(tài)狀態(tài)下運送到趙118井井場，經(jīng)加熱系統(tǒng)將液態(tài)CO2加熱到10℃左右注入井中，第一周期注入壓力為26MPa，注入量為150t，注入速度為3-5t/d，燜井時間隨壓力變化而變化，若燜井期間壓力下降過快，在壓力降至約0MPa可立即開井回采。措施前后效果如表1。

表1 趙118井吞吐效果

在趙118井經(jīng)過五個周期的吞吐后，產(chǎn)量從措施前的日產(chǎn)0.18t上升到2.45t、3.89t、4.21t、2.08t、1.1t，累計增加產(chǎn)量853.21t，有效達296t，增加經(jīng)濟效益200多萬元，經(jīng)過測算三個周期后仍然有一定的經(jīng)濟效益，第五周期產(chǎn)出略高于投入，建議趙118井吞吐五個周期。通過對趙118斷塊的趙118井CO2吞吐實驗效果及經(jīng)濟效益看，CO2吞吐在趙118斷塊是可行的，現(xiàn)已經(jīng)準(zhǔn)備將趙118斷塊的其它情況相似的老井進行CO2吞吐措施，并在合作開發(fā)其它區(qū)塊推廣實施。

5 結(jié)論

（1）原油飽和壓力、粘度、體積系數(shù)、密度、氣油比隨注氣量的增加而增大。

（2）通過細管實驗，該斷塊原油最小混相壓力為25.2MPa。

（3）五個周期的吞吐過程中，前三個周期的采收率、換油率較高，氣油比較低，但三個周期后雖然采收率、換油率較低，而氣油比較高，經(jīng)過礦場實施測算，五個周期以內(nèi)都是有經(jīng)濟效益的。

趙118井在礦場實施效果較好，取得了較好的經(jīng)濟效益，在趙118斷塊正在推廣實施。

[1]姚慧山.創(chuàng)新油田開發(fā)技術(shù)提高低滲透油田開發(fā)效果分析[J].工程技術(shù)，2010，3：108.

[2]寇磊，嚴志虎，姬洪明.稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)技術(shù)研究[J].遼寧化工，2010，39(10)：1076-1078.

[3]王洋，等.氣體輔助蒸汽吞吐研究進展[J].精細石油化工進展，2012，16(6)：6-8.

[4]趙明國，張項宇.芳48區(qū)塊氣取對原油高壓物性的影響[J].西部探礦工程，2005，108：65-66.

[5]許翰元，熊玨.細管實驗法確定最小混相壓力的辦法[J].內(nèi)江科技，2012，6：92-93.

[6]趙明國，張明龍等.特地滲透油田符合熱載體吞吐可行性分析[J].特種油氣藏，2014，1：6-8.