趙瑞明，張曉宇，王 娜，王 丹，崔茂蕾

1中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊

2中石化石油勘探開發(fā)研究院，北京

1.前言

塔河油田某區(qū)油藏為強邊底水油藏，油藏溫度為115℃，壓力49.5 MPa，地層水礦化度215 g/L，具有底水強度大，油藏溫度、壓力高，地層水礦化度高的特點。在開展油藏注CO2驅(qū)油過程中，需充分考慮底水的影響，掌握CO2在原油-地層水體系中的溶解分配情況[1][2][3]。筆者利用自行研制的高溫、高壓CO2溶解度測定裝置，開展了高溫、高壓條件下CO2在原油和高礦化度地層水兩相中的分配情況，為后續(xù)注CO2提高采收率工作提供了技術(shù)支撐。

2.試驗裝置及樣品

2.1.試驗裝置

該試驗裝置主要承擔流體復(fù)配、氣液分離計量和溫度壓力控制等操作，包括的主要試驗設(shè)備有高溫、高活塞攪拌容器，高壓驅(qū)替泵，氣液分離(干燥)裝置，氣量計，回壓閥和電子天平等[4][5]。試驗流程圖如圖1所示。試驗裝置設(shè)計組裝完成后，進行氣量和液量標定，通過重復(fù)測試，計量誤差控制在5%以內(nèi)，滿足試驗要求。

Figure 1.The schematic diagram of experimental device圖1.試驗裝置示意圖

2.2.試驗樣品

試驗所用的CO2純度為99.99%。試驗所用的水樣是從井礦場取得的同油藏地層水，使用前過濾機械雜質(zhì)。試驗所用水樣的離子分析結(jié)果如表1所示。試驗所用原油為復(fù)配原油，原油和天然氣均取自同油藏。復(fù)配原油與原油藏對比結(jié)果如表2所示。復(fù)配原油滿足試驗要求。

Table 1.The analysis of formation water used in experiments表1.試驗用地層水分析表

Table 2.The analysis of compound crude oil表2.復(fù)配原油分析表

3.試驗方法

3.1.復(fù)配原油的氣油比

利用設(shè)計試驗裝置測定試驗溫度條件下的氣油比。

3.2.地層水的CO2溶解度

利用設(shè)計的試驗裝置配制試驗溫度、壓力下的含過飽和CO2的水溶液，溫度、壓力穩(wěn)定后，由底部排出飽和CO2的地層水，計量注入量、產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量。試驗步驟如下：

1)將一定量的地層水樣轉(zhuǎn)入高溫、高壓活塞攪拌容器中，用增壓CO2并轉(zhuǎn)入活塞攪拌容器中，并將溫度升至試驗所需的溫度。

2)攪拌溶解，調(diào)整活塞容器壓力至試驗溫度壓力條件，且保證地層水溶解CO2達到飽和。

3)利用回壓閥控制試驗壓力，用驅(qū)替泵將配樣器中的飽和地層水排出，經(jīng)過氣液分離裝置，分別計量排出水的體積與相應(yīng)氣體體積，每10 min記錄一次。

3.3.等比例復(fù)配原油和地層水CO2溶解度試驗

1)復(fù)配后原油飽和過量CO2，進行氣液比測定。

2)再注入與剩余液體等體積的地層水，充分接觸，測定該階段地層水中CO2溶解量，進而得到地層水從等體積(等體積是指脫氣原油體積與加入地層水體積相同)飽和CO2復(fù)配原油中獲取CO2的量。

3)計算公式為：

式中：KCO2為CO2在飽和CO2原油加入等體積地層水(脫氣原油體積)體系中的分配系數(shù)，1；CCO2-oil-CH4為飽和CO2復(fù)配原油的氣液比，mL/mL；Coil-CH4為復(fù)配原油氣液比，mL/mL；CCO2-water為飽和CO2原油加入等體積地層水(脫氣原油體積)充分溶解交換后的CO2溶解度，mL/mL。

4.試驗結(jié)果與分析

依托自行設(shè)計的試驗裝置，進行115℃、49.5 MPa條件下的地層水和原油CO2溶解度試驗。為保證數(shù)據(jù)準確，每組試驗均進行2～3次重復(fù)性測量。

4.1.地層水溶解度

試驗過程中，待氣液比穩(wěn)定后開始計量，間隔計量時間為10 min，該階段累計產(chǎn)液120.5 mL，累計產(chǎn)氣3449 mL，平均氣液比28.6 mL/mL，即在115℃、49.5 MPa條件下21.3 g/L礦化度地層水CO2溶解度折算到標準狀況下為28.6 m3/m3。累計產(chǎn)液量-氣液比分布曲線如圖2所示。

Figure 2.The distribution curve of cumulative liquid production-gas-liquid ratio圖2.累計產(chǎn)液量-氣液比分布曲線

4.2.等比例復(fù)配原油和地層水CO2溶解度試驗

試驗過程包含原油復(fù)配及檢測、CO2溶解及檢測、地層水-飽和CO2復(fù)配原油體系中CO2溶解分配及地層水CO2溶解度檢測共3個部分。

1)復(fù)配原油樣品氣油比測試。在110℃、50 MPa條件下配制原油樣品，攪拌至穩(wěn)定后測得的溶解氣油比在120～130 m3/m3之間，平均為125 m3/m3。

2)測定飽和CO2復(fù)配油中的氣油比?；旌弦后w經(jīng)過攪拌至穩(wěn)定后進行汽油比測定，間隔5 min記錄一次產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量，平均氣油比(CO2+ 天然氣)為275 mL/mL (圖3)，因此CO2在復(fù)配原油中的溶解量為150 mL/mL。

3)測定CO2在復(fù)配油-地層水體系中的溶解度。按照油水比為1:1，將地層水注入到飽和CO2的復(fù)配原油(此處原油體積為脫氣原油體積)中，攪拌至穩(wěn)定后測得CO2在水中的溶解率平均在14.8 mL/mL。原油和地層水體系下地層水中CO2溶解率見表3。

Figure 3.The relationship curve of gas-oil ratio of compound crude oil with saturated CO2圖3.飽和CO2的復(fù)配原油氣油比關(guān)系曲線

Table 3.The CO2 solubility in crude oil and formation water system表3.原油和地層水體系下地層水中CO2溶解率

5.結(jié)論

1)通過自行研制的高溫高壓二氧化碳測定裝置可以較好地完成CO2在地層水溶解度試驗和CO2在油水復(fù)配體系中的溶解度試驗。

2)115℃、49.5 MPa條件下的地層水溶解CO2氣體量折算成室溫條件為28.6 m3/m3。

3)115℃、49.5 MPa條件下，復(fù)配原油溶解CO2能力為150 m3/m3(V(脫氣原油)：V(CO2))，隨著地層水的注入，飽和CO2的原油中有10.1%體積的CO2將從油相進入水相。換言之，在油水體積比為1:1的條件下，注入的CO2在油水中的分配系數(shù)為10.1。