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        中深層油藏注CO2吞吐可行性模擬研究

        2018-05-07 11:29:14劉建儀何靜意唐登濟
        鉆采工藝 2018年2期
        關(guān)鍵詞:泡點增油油量

        劉建儀, 李 牧, 何靜意, 唐登濟

        (1西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室 2西南石油大學石油與天然氣工程學院3中石化西南油氣分公司川東北采氣廠)

        近年來,CO2吞吐提高采收率方法正日益受到重視。2010年,冀東油田首先在稠油油藏采用CO2吞吐控水增油,取得了很好的增油效果[1-5]。2013年冀東油田將CO2吞吐技術(shù)推廣到中深層油藏,其中NBL油田中深層實施CO2吞吐15井次,措施有效率72.7%,階段投入產(chǎn)出比1 ∶1.28。由于對中深層油藏實施CO2吞吐適應條件認識不清,致使CO2吞吐措施有效率和投入產(chǎn)出比并不十分理想。目前國內(nèi)外關(guān)于注氣吞吐的研究主要集中在注入?yún)?shù)的優(yōu)化方面[6-11],而關(guān)于儲層本身性質(zhì)對吞吐效果的影響研究甚少,但儲層本身性質(zhì)往往是決定措施是否可行的關(guān)鍵。本文從中深層油藏地質(zhì)特征和流體性質(zhì)出發(fā),利用數(shù)值模擬軟件建立符合油藏特征的機理模型,研究影響中深層油藏注CO2吞吐效果的油藏特征參數(shù),提出了中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件。

        一、中深層油藏特征

        根據(jù)冀東油田淺層和中深層斷塊地質(zhì)資料和流體資料統(tǒng)計分析(表1),不難發(fā)現(xiàn),相對于淺層而言,中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點。滲透率低表現(xiàn)為原油流體能力弱;氣油比高、飽和壓力高表現(xiàn)為地層壓力易降至泡點以下,飽和原油溶解CO2能力弱;黏度低表現(xiàn)為自噴期采出原油多,剩余油飽和度低。因此,本文選取滲透率、地層壓力和剩余油飽和度作為影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素進行研究,能夠較為全面地反映中深層油藏實施CO2吞吐的特點。

        表1 淺層和中深層儲層物性和原油性質(zhì)對比

        二、模型描述

        根據(jù)中深層油藏特征,建立單井機理模型研究注CO2吞吐效果的影響因素,單井機理模型如圖1所示。模擬研究采用Eclipse油藏模擬軟件,選用單重介質(zhì)三維三相(油氣水)組分模型,模擬區(qū)域半徑150 m,厚13 m,面積7.06×104m2。建立網(wǎng)格系統(tǒng)如下:坐標系統(tǒng):徑向坐標系統(tǒng);網(wǎng)格類型:徑向塊中心網(wǎng)格系統(tǒng);網(wǎng)格平均步長:Δθ=360°,Δr=5 m;縱向上k=7,網(wǎng)格系統(tǒng)規(guī)模:32×1×1。

        采用冀東油田中層L90區(qū)塊地層原油作為模擬流體,原油飽和壓力5.59 MPa,黏度4.6 mPa·s,細管實驗表明,地層條件(94℃)下,CO2與地層原油混相壓力為15 MPa。采用注CO2吞吐屬于三采范疇,注CO2吞吐前后,生產(chǎn)壓差小。因此模型采用定井底流壓生產(chǎn),井底流壓等于吞吐前的地層壓力,吞吐后采出原油量即視為增油量。

        圖1 單井機理模型

        三、敏感因素分析

        1. 儲層滲透率

        采用控制變量法,設計其他因素不變,即孔隙度為20%、剩余油飽和度為0.4、地層壓力為25 MPa,注入量為300 t,注入速度100 t/d,改變地層滲透率(分別為10、20、30、50、100、200、300 mD),比較不同滲透率條件下的吞吐增油效果。由圖2可以看出,增油量隨著地層滲透率的增加而增加,當滲透率增加到50 mD時,增油量增加幅度減緩。說明對于滲透率低的中深層而言,滲透率對增油效果的影響較大。

        2. 地層壓力

        保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、含油飽和度0.4、注入量300 t、注入速度100 t/d,采用L90油樣(泡點壓力5.59 MPa、混相壓力15 MPa)進行模擬,比較地層壓力分別為50、40、25、15、12、10、8、5、3 MPa時不同位置的含油飽和度和增油量,結(jié)果如圖3、圖4所示。

        圖2 增油量隨地層滲透率變化

        圖3 不同地層壓力下不同位置的含油飽和度

        由圖3可以看出,在注氣和燜井過程中,如果注入氣與原油達到混相,注入氣和原油就會在井周圍形成混相油墻。油墻逐漸向外推進,注入氣消耗形成新的油墻,而不能突破油墻進入外圍溶解油中,使其膨脹。在回采過程中,這些氣體回采,起不到回采增油的作用,只起到了向外推油的作用。因此,當?shù)貙訅毫Υ笥诨煜鄩毫?,吞吐增油量隨地層壓力的增加的減小(圖4),應適當采取適度非混相吞吐。

        圖4 不同地層壓力下的增油量

        由圖4可以看出,當注CO2吞吐時地層壓力低于泡點壓力后,吞吐增油量迅速降低。分析認為,地層壓力低于泡點壓力后,伴生氣占據(jù)主要通道上方,脫氣油位于通道下方;注入CO2由于重力超覆首先進入上部伴生氣,填補伴生氣壓縮讓出的空間,而不能波及到更遠處;脫氣原油處于飽和狀態(tài),對CO2溶解能力降低,膨脹增容能量弱。因此,在原油泡點壓力以下實施CO2吞吐效果差,有條件可適度采用注水保持地層能量。

        整體看來,中深層油藏要取得CO2吞吐的較好效果,對地層壓力的要求較為苛刻:地層壓力應適度高于泡點壓力,但不高于混相壓力。同時,CO2從井底向外波及的過程中,每增加一定波及距離,所需注入CO2量呈平方上升(V=πr2h),這說明對于中深儲層而言,地層壓力高,CO2壓縮性大,要波及到更遠的距離,需要注入的CO2量更多。

        3. 剩余油飽和度

        保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、注入量300 t、注入速度100 t/d,改變剩余油飽和度分別為0.25、0.3、0.4、0.5、0.6,比較不同剩余油飽和度下的吞吐增油效果,結(jié)果如圖5所示??梢钥闯觯斒S嘤惋柡投葹?.4時,增油量有較大增加;剩余油飽和度高于0.4后增油量增加幅度減緩。

        圖5 不同剩余油飽和度下的增油量

        圖6 不同含油飽和度下對應盈虧情況

        采用經(jīng)濟指標作為剩余油飽和度的界限標準。注CO2吞吐成本及施工平均費用按1 500元/t計算,原油價格按3 000元/t計算,不同含油飽和度下對應盈虧情況如圖6所示??梢钥闯?,中深層實施CO2吞吐難度較大,要具有經(jīng)濟效益,剩余油飽和度應高于0.4。

        四、結(jié)論

        (1)相對于淺層而言,中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點。滲透率、地層壓力和剩余油飽和度是影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素。

        (2)地層滲透率影響原油的滲流能力,增油量隨著地層滲透率的增加而增加,當滲透率增加到50 mD時,隨著滲透率增加,增油量增加幅度減緩。

        (3)中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件應滿足:地層壓力適度高于泡點壓力,但不高于混相壓力;要取得經(jīng)濟效益,剩余油飽和度應不低于40%。

        (4)對于中深儲層而言,地層壓力高,CO2壓縮性大,要波及到更遠的距離,需要注入更多量的CO2。

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