張書勤， 石立華， 康 愷， 王維波， 王仙仙

(1陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院 2玉門油田鉆采工程研究院)

儲層的非均質(zhì)性是影響油氣藏油、氣、水滲流及油氣采收率的主要內(nèi)因，而特低滲透油藏一般儲層非均質(zhì)性強，發(fā)育天然裂縫，具有低孔、低滲、低產(chǎn)等特征，利用常規(guī)注水開發(fā)無法有效動用低滲透儲層[1-4]。CO2驅(qū)能夠降低原油黏度，改善流度比，使原油體積膨脹，降低界面張力等技術在低滲透油田開采方面具有較大的優(yōu)勢，在國內(nèi)外油田具有很好的應用效果，能顯著提高特低滲透非均質(zhì)性油藏采收率，但由于CO2注入后流度比大，波及系數(shù)低，氣體容易沿高滲透帶竄流，導致注入CO2氣體過早突破，大大降低了驅(qū)油效果[5-8]，因此如何解決氣竄問題是CO2驅(qū)油技術在礦場能否成功的關鍵問題[9-11]。國內(nèi)外學者對氣體竄流的抑制方法主要包括氣水交替注入、氣體增稠、泡沫封堵、聚合物凝膠封堵等。然而，對特低滲透非均質(zhì)油藏中CO2驅(qū)的竄逸規(guī)律研究較少[12-13]。本文以目標區(qū)塊典型的油藏條件為基礎，通過物理模擬實驗，研究油藏非均質(zhì)性對氣竄的影響規(guī)律，分析不同階段見氣時間、氣竄時間對采出程度的影響規(guī)律，并在此基礎上采用高強度高性能堵劑乙二胺封堵高滲透層，有效擴大了CO2驅(qū)替的波及體積，改善了CO2驅(qū)油效果，對類似低滲透油藏CO2驅(qū)開發(fā)具有重要的借鑒意義和指導作用。

一、實驗目的及條件

在模擬實際壓力下，設計不同滲透率級差組合，測試不同滲透率級差下的竄逸時間，得到滲透率與CO2竄逸速度的相關性。實驗設備主要包括以下器材：高壓恒速恒壓泵，中間容器1 000 mL 5個，六通閥2個，4.5 cm×4.5 cm巖心夾持器2個，回壓閥，手搖泵，氣液分離裝置，氣體計量裝置，液體收集裝置，傳感器及配套計算機設備等實驗流程如圖1所示。

1.實驗過程

在相同注氣壓力條件下，測試CO2在不同滲透率級差下的氣竄及采出程度。①將巖心烘干，測量長寬高計算視體積；②抽真空飽和地層水和油，計算孔隙體積和含油飽和度；③按圖示1裝置連接好管線，將巖心置于高低滲的巖心夾持器中；④兩組巖心用同樣的入口壓力進，出口端壓力通過回壓閥控制在7 MPa，恒壓泵設定恒定注入壓力，保持恒壓驅(qū)替；⑤出口端連接氣液分離裝置，計量出口端液體與氣體，出口端見氣及氣竄時間，直到出口端不出油，此時停止驅(qū)替，計量出油體積，得到氣驅(qū)采出程度。

圖1 非均質(zhì)驅(qū)替實驗裝置及流程

2. 實驗數(shù)據(jù)與結果分析

采用合注分采進行不同滲透率級差下的CO2驅(qū)替實驗(見表1)，實驗的低滲采用基質(zhì)滲透率，高滲采用不同的滲透率的巖心以形成不同級差，高滲透層達到100 mD以上時，由于巖心的非均質(zhì)性導致氣竄，驅(qū)替少部分原油。在巖心飽和油造縫后，氣體直接沿裂縫竄流，基質(zhì)中的原油無法波及到，氣體在油藏中的波及體積受儲層非均質(zhì)性影響嚴重。在優(yōu)選的實驗壓力下，滲透率級差較小的情況下，總的采出程度隨滲透率級差的增加而降低，當級差大于100以后，采出程度急劇下降，氣竄嚴重，基質(zhì)很難被波及到，采出程度低。因此，封堵裂縫、高滲透層等竄流通道，成為CO2驅(qū)在油藏中采油效果的關鍵[14]。

表1 巖心驅(qū)替數(shù)據(jù)

二、 封堵劑的實驗性能評價

為了擴大CO2驅(qū)替的波及體積，提高CO2驅(qū)油效果，需要對CO2氣竄通道進行封堵，該實驗采用小分子胺體系封堵劑，該物質(zhì)初始黏度低，能夠進入低滲透層CO2氣竄通道，與CO2生成鹽類，從而達到封堵竄流通道，實驗溫度在45℃。實驗設備主要有以下器材：CO2氣源瓶，恒溫箱，恒壓恒速泵，加壓容器等(見圖2)。

圖2 乙二胺靜態(tài)評價裝置圖

圖3 乙二胺突破壓力實驗圖

由圖3可知，在地層條件下，由于離子的架橋作用，使得封堵劑體系黏度增加，有助于銨鹽封堵地層，氣體最終突破壓力在9.5 MPa左右，說明乙二胺對高滲層具有很好的封堵作用，在較大的壓力范圍內(nèi)能夠阻止氣體竄逸。

三、封竄劑與基質(zhì)高滲帶竄流通道適應性評價

模擬實際油藏條件下，利用物理模擬方法，從封堵性能、耐酸性能、注入性能等方面考慮封竄劑，選取不同滲透率進行基質(zhì)滲透率下的注入性能實驗。本實驗所選取的巖心孔隙度為14.44%～17.55%，含油飽和度為56.04%～73.86%，隨著滲透率的增大，氣驅(qū)采出程度增加，呈正相關性；由注入性能適應性評價(表2)看出，不同滲透率巖心在有隔離段塞注入封堵劑乙二胺的封堵效果好于無隔離段塞直接注入封堵劑乙二胺的封堵效果，前者出水量、出油量和采出程度提高幅度更大，效果更好。

表2 注入性能適應性評價

由圖4巖心注入壓力和封堵效果可知，該滲透率下直接注入乙二胺體系較為困難，在注入5～6 mL后，壓力總體成直線上升，說明入口端被封堵，主要是巖心孔隙中CO2與乙二胺發(fā)生反應生成物堵住孔道，阻礙后續(xù)體系的注入，巖心入口端全部被黑色物質(zhì)堵死，乙二胺波及體積小，在端面附近有鹽生成。為降低乙二胺與CO2反應速度，在注入乙二胺之前注入一定量的乙醇作為隔離段塞，注入結束后注入一定量的后續(xù)段塞。

圖4 1.56 mD巖心在0.2 mL/min下的注入曲線

圖5 1.37 mD巖心在0.2 mL/min下的注入壓力曲線

由圖5注入壓力曲線可知，以0.2 mL/min的流速注入時，注入壓力最終平穩(wěn)在12 MPa，說明該滲透率下乙二胺的注入性能良好，巖心氣竄時氣體的穩(wěn)定流速為256 mL/min，封堵后CO2驅(qū)出口端氣竄時的穩(wěn)定流速為38 mL/min，采出水2.5 mL，原油4.6 mL，采出程度增加7 %。隨著滲透率的增加，乙二胺的注入壓力越大，在滲透率為5 mD時加入保護段塞注入0.2 PV時的注入壓力為5.3 MPa，表明乙二胺在高滲層的注入性良好，低滲層難進入。

圖6 氣體封堵率與滲透率關系圖

圖7 采出程度隨滲透率變化關系圖

由圖6、圖7可知，由于乙二胺與孔隙中的CO2生成鹽，封堵住高滲帶，氣竄速度明顯降低，巖心出口端氣竄時氣體的流速平均降低80%，且隨著滲透率的增加，封竄效果更好，擴大了波及體積，在封竄之后的CO2后續(xù)驅(qū)油中，提高采出程度7%～11%，驅(qū)油效果顯著提高。

說明乙二胺在特低滲透裂縫性油藏提高采收率方面具有較好的效果，對類似油田具有一定的指導意義。

四、結論及認識

(1)根據(jù)不同滲透率下的見氣和氣竄時間，滲透率是影響竄逸的主要因素，當滲透率達到一定數(shù)值時，氣驅(qū)效果會明顯降低[15-16]。油藏非均質(zhì)性能極大低降低氣驅(qū)效果，當級差大于100以后，氣竄嚴重，低滲層很難被波及到，采收率很低；封堵裂縫、大孔道等竄流通道，提高波及體積，成為CO2驅(qū)在油藏中采油效果的關鍵。

(2)乙二胺作為基質(zhì)中相對高滲透層的封堵劑，可與CO2反應生成胺基甲酸鹽，能夠穩(wěn)定封堵基質(zhì)中高滲層的竄流。針對裂縫和基質(zhì)中的竄逸，采用兩級封竄可以有效擴大CO2驅(qū)的波及體積，室內(nèi)實驗可提高采收率30%左右。

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