復(fù)雜小斷塊油藏CO2驅(qū)室內(nèi)評價研究

李立健 孫雷 李華彥 楊彬 李蒙 紀明強

(1.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610500;2.中石油華北油田公司采油工程研究院，河北 任丘 062550)

目前F油藏的開采方式主要有衰竭方式和注水方式。該油田小斷塊較多，油藏類型有多種，儲層巖性多屬含礫砂巖，地層流體原始溶解氣油比相對較高，油質(zhì)輕且黏度小。除采取注水開發(fā)方式外，利用該油田高含CO2的特點，探索注氣開發(fā)方式以提高油田的采收率［1-2］，是一項具有實際意義的前期技術(shù)研究課題。

本次研究針對該油田L(fēng)9井開展了PVT實驗、細管實驗及長巖心驅(qū)替實驗，分別從相態(tài)配伍性、最小混相壓力與采出程度等方面研究采用注CO2開發(fā)方式提高采收率的可行性［3-6］。

1 研究思路

首先對配制的地層原油進行高壓物性分析，得到原油的飽和壓力、體積系數(shù)、黏度和密度等基本參數(shù);然后通過地層原油體系注CO2驅(qū)流體配伍性相態(tài)實驗研究，明確目標油藏注CO2驅(qū)油過程中的增溶、膨脹、降黏等相態(tài)配伍性;再通過細管實驗確定注CO2的最小混相壓力，以判斷地層條件下注氣能否達到混相或者近混相;最后完成4組長巖心實驗，分別包括衰竭實驗、注水驅(qū)實驗、注CO2驅(qū)實驗、注CO2段塞+水驅(qū)實驗，根據(jù)實驗結(jié)果評價各種驅(qū)替方式，觀察注CO2的驅(qū)替機理。

2 實驗研究

2.1 PVT及注CO2相態(tài)配伍性實驗

實驗流體采用地面分離器取樣的方法獲得，所取得的L井分離器氣和分離器油按照原始地層壓力為21.40 MPa、地層溫度為93.99℃的條件復(fù)配而成，通過HP-6890油相色譜和Agilent-7890A氣相色譜儀分別測定其閃蒸油樣和氣樣組分，最后得到L9井地層流體組成;其中C1含量為27.32%，C2— C6含量為28.76%，C7+含量為43.4%，原油油質(zhì)輕，氣油比偏高。最后根據(jù)泡點壓力實驗、閃蒸實驗、CCE實驗所得實驗數(shù)據(jù)，運用CMG技術(shù)模擬出該井地層原油的相圖(圖1)，相圖包絡(luò)線較寬，臨界點較低，表現(xiàn)出典型黑油特征。

圖1 L9井地層原油p-T相圖

圖2為CO2對原油膨脹系數(shù)和體積系數(shù)的影響曲線。圖2顯示，注入CO2后地層原油膨脹能力增強，隨著注入量的增加，原油不斷溶解CO2，飽和壓力增加，體積系數(shù)增大。當(dāng)CO2注入量達58%時，飽和壓力增加到18.87 MPa，膨脹系數(shù)為1.48，即地層原油膨脹了1.48倍。圖3為 CO2對地層原油黏度的影響曲線。圖3顯示，注入CO2后地層原油的黏度下降較明顯。由此可見，注入

圖2 CO2對原油膨脹系數(shù)和體積系數(shù)的影響曲線

圖4 注CO2的p-X模擬相圖(93.99℃)

2.2 細管實驗

為了更準確地測定L9井地層原油注CO2混相條件，設(shè)計了一項驅(qū)替測試細管實驗。細管直徑為4.4 mm，長度為15 m，孔隙體積為63.2 cm3，孔隙度為27.7%，滲透率為 8.6 μm2。在地層溫度條件下選取5 個壓力點，分別為 15，20，25，30，35 MPa。圖6為CO2注入孔隙體積與采收率關(guān)系曲線?？梢钥闯觯珻O2注入的壓力越高，驅(qū)替效率也越高，在21～22 MPa附近采出程度達到90%，此時可以視作混相驅(qū)。

圖7為CO2注入壓力與采收率關(guān)系曲線。在21.88 MPa的注入壓力下，地層原油的采收率為90%。由此得出結(jié)論:L9井地層原油注CO2細管驅(qū)CO2有利于改善原油的物性，促進增溶降黏驅(qū)油能力。圖4為注CO2的p-X模擬相圖，模擬條件為93.99℃。圖5為注CO2擬三元相圖，模擬條件為21 MPa，93.99℃。圖4、圖5分別描述了注 CO2第一次接觸最小混相壓力為22.3 MPa與多級接觸混相壓力為21.0MPa的相圖。CO2具有良好的配伍性，在地層條件下能達到近混相狀態(tài)或者混相狀態(tài)。替最小混相壓力為21.88 MPa，注CO2在地層條件下能夠達到近混相，從而有效提高采收率。

圖3 CO2對地層原油黏度的影響曲線

圖5 注CO2擬三元相圖(21 MPa，93.99℃)

圖6 CO2注入孔隙體積與采收率關(guān)系曲線

圖7 CO2注入壓力與采收率關(guān)系曲線

2.3 長巖心驅(qū)替實驗

在目前地層條件下進行了4組長巖心實驗，分別為衰竭實驗、注水驅(qū)實驗、注CO2驅(qū)實驗、注CO2段塞+水驅(qū)實驗。表1為L9區(qū)塊長巖心驅(qū)替實驗對比數(shù)據(jù)，圖8為不同開采方式的采出程度對比曲線，圖9為不同開采方式的含水率變化曲線。

表1 L9區(qū)塊長巖心驅(qū)替實驗對比數(shù)據(jù)

圖8 不同開采方式下采出程度對比曲線

圖8主要反映壓力降低過程中采出程度的變化，而衰竭方式?jīng)]有注入任何流體，無壓力降低的過程，因此只對其他3種方式進行比較。圖9主要反映含水率的變化，在此只針對2種水驅(qū)方式進行比較。

比較各組實驗累計采出程度，驅(qū)替效果差別比較明顯:L區(qū)塊長巖心衰竭實驗采出程度最低，注CO2驅(qū)采出程度最高，注CO2段塞+注水驅(qū)方式和注水驅(qū)方式采出程度居中;注 CO2混相壓力為21.88 MPa，在20 MPa壓力下注CO2可以達到近混相驅(qū)，驅(qū)替效率高。在CO2氣源有限的情況下，可考慮注CO2前置段塞+注水驅(qū)替的方式，也可以有效提高地層原油采收率。

圖9 不同開采方式下含水率變化曲線

3 結(jié)語

通過本次研究，得到以下主要結(jié)論:

(1)在PVT及注CO2相態(tài)配伍性試驗中，注CO2能較好地改善原油的物性。隨著CO2的注入，膨脹效果和降黏效果較為明顯，而且在地層壓力下能夠達到混相或者近混相。地層流體與CO2具有良好的配伍性，適合采用注CO2提高采收率。

(2)細管實驗表明，在目前地層壓力18.5 MPa下，注CO2能夠達到近混相驅(qū)狀態(tài)，所以注CO2能夠有效提高原油采收率。

(3)不同注入方式長巖心驅(qū)替實驗顯示，衰竭實驗采出程度最低，注CO2驅(qū)采出程度最高，注CO2段塞+水驅(qū)和水驅(qū)效果居中。由于在目前地層壓力下注CO2可達到近混相驅(qū)，驅(qū)替效率高，在CO2氣源有限的情況下，可考慮采用注CO2段塞+水驅(qū)替的方式。

［1］李士倫，孫雷，郭平，等.再論我國發(fā)展注氣提高采收率技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2006，26(12):30-34.

［2］沈平平，江懷友，陳永武，等.CO2注入技術(shù)提高采收率研究［J］.特種油氣藏，2007，14(3):1-4.

［3］郭平，孫雷，孫良田，等.不同種類氣體注入對原油物性影響研究［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報，2000，22(3):57-61.

［4］李仕倫，張正卿，冉新權(quán)，等.注氣提高石油采收率技術(shù)［M］.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社，2001:11-55.

［5］湯勇.注氣混相及近混相驅(qū)提高原油采收率機理研究［D］.成都:西南石油大學(xué)，2003:25-67.

［6］杜建芬，劉偉，郭平，等.低滲透油藏氣水交替注入能力變化規(guī)律研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，10(5):15-17.