稠油油藏CO2吞吐参数优选室内实验

2013-07-12王飞，王涛

石油化工应用 2013年2期

王飞，王涛

（中海油田服务股份有限公司油田生产研究院，天津 300450）

近年来CO2作为驱替剂广泛应用于三次采油之中，采用CO2吞吐提高采收率技术得到了广泛应用。CO2吞吐提高采收率技术属于非混相驱，主要作用机理包括降低原油粘度、使原油体积膨胀、降低界面张力和油水流度比、溶解气驱、萃取以及酸化解堵等[1]。但每一种机理的作用效果与油藏特征、流体性质和注采条件等相关。近年来，我国在江苏、胜利等油田已开展矿场试验。但由于该项技术在国内尚处于试验阶段，对影响吞吐效果的众多因素有待深入认识[2]。因此，为进一步认识该项技术作用机理，优化施工工艺参数，进行了室内CO2吞吐实验。该室内实验主要模拟结合L油田某区块现场实际，该油田属于普通稠油油藏，砂岩储层孔隙度平均15.4%，渗透率主要分布在2～128 mD，属于中低孔、中低渗储层。由于油水粘度差异，导致水驱油效率低，注水开发效果差。本文根据该实验结果并结合现场，对注入量、循环周期、关井时间及注入速度等主要影响因素进行总结认识，并对L油田下一步提高采收率具有一定的指导意义。

1 室内CO2吞吐实验

1.1 实验设备及流程

实验所用岩心为人造岩心，4.5×4.5×30 cm，渗透率在20 mD左右。实验用油为L油田某区块井口原油和天然气模拟地层原油，实验用水为欧37区块现场污水。实验温度90℃，在此条件下进行CO2吞吐实验。实验流程（见图1）。

图1 CO2吞吐室内实验流程图

（1）将出口端回压调整到地层压力，向岩心注水直到出口端出液为止，使岩心内具有稳定的地层压力。

（2）向岩心内饱和模拟油，直到出口端没有水流出为止，然后关闭所有阀门稳定一段时间。

（3）将出口端回压调整到目前的地层压力，进行衰竭采油，直到不产油为止。

（4）在目前的地层温度和压力下从采出端以恒定速度反向注入CO2，当注入CO2量达到预定倍数孔隙体积时，停止注气。

（5）停止注气后关闭岩心入口端和出口端的阀门，进行焖井，直到预定的焖井时间为止。

（6）调整出口端的回压到目前的井底压力，打开出口端阀门，以较慢的压降速度进行衰竭开采，直到不出油为止。

1.2 实验方案

实验设计不同CO2注入量，不同循环周期和不同关井时间下CO2吞吐对原油采收率的影响。实验方案（见表 1～表 3）。

表1 一次循环下CO2吞吐实验数据

表2 二次循环下CO2吞吐实验数据

表3 三次循环下CO2吞吐实验数据

2 实验结果及分析

2.1 CO2注入量对吞吐效果的影响

注入量是影响CO2吞吐效果比较敏感的参数。保持注入速度和关井时间不变，得出CO2注入量与采收率的关系曲线图（见图2）。

如图2所示，随着CO2注入量的增加，原油采收率不断增加，但采收率增加幅度却有着明显的变化。当注入量小于0.15 PV时，原油采收率随着CO2注入量的增加而急剧增加；当CO2注入量超过0.15 PV时，随着CO2注入量的增加，原油采收率增加的幅度明显减小，基本上保持不变。在确定最佳注入量时，要考虑换油率，因此需要结合换油率来确定CO2的最佳注入量。

图2 CO2注入量与采收率的关系

2.2 循环周期对CO2吞吐效果的影响

实验分别选取0.1 PV、0.15 PV和0.5 PV三个不同的注入量下进行3个周期的吞吐实验。根据实验结果做出不同循环周期下原油采收率的关系曲线（见图 3）。

图3 不同循环次数下CO2注入量与采收率的关系

从实验结果中可以看出，第一个循环周期下CO2吞吐的采收率明显高于后两个周期。当CO2注入量低于0.15 PV时，第二个周期的吞吐采收率依然可以达到7%以上，而第三个周期的采收率则相对较低，基本不会超过5%。而当CO2的注入量超过0.15 PV后，后两个周期的采收率随CO2注入量的增加变化较小，且采收率相对较低，并不适合进行二次和三次吞吐。因此，对于L油田某区块来说，进行CO2吞吐时，若第一个周期的注入量小于0.15 PV，并且剩余油较多时，可以进行第二个周期的吞吐措施，从而在最低的注采成本下，达到最大的经济效益。但一般不进行第三个周期的吞吐措施。

2.3 关井时间对CO2吞吐效果的影响

保持注入量和注入速度不变，研究不同关井时间对CO2吞吐效果的影响，实验结果（见图4）。

图4 不同关井时间下CO2注入量与采收率的关系

从图4中可以看出，不同的关井时间对CO2吞吐的采收率的影响十分微小。这是因为，由于实验所用岩心长度有限，不能模拟CO2向地层深处的侵入以及地层远处原油向井底附近的能量补充，并且岩心中原油含量有限，从而溶解CO2所需的时间也是十分有限，因此该室内实验中焖井时间的影响并不能模拟出现场实际施工中焖井时间对CO2采收率的影响。

根据CO2在原油中的溶解特性以及溶解速率，结合实际的施工经验，并参考其它文献调研[2-3]，确定对于L油田关井时间1～3周为最佳。

2.4 CO2注入量与换油率和采收率的关系

换油率是评价CO2吞吐效果的一个重要指标，根据室内实验数据得出不同CO2注入量下采收率和换油率的关系（见图5和6）。

图5 一次循环下CO2注入量与采收率和换油率的关系

从图5中可以看出，在第一个循环周期中，随着CO2注入量的增加，换油率显著下降，而采收率却有所增加。最佳注入量为0.1 PV，在此注入量下的吞吐效果最为理想，既可以保证CO2吞吐的采收率，又可以使注入的CO2得到充分的利用。

从图6可以看出，第二个和第三个循环周期下的CO2利用率明显低于第一个周期。但根据前面的分析，在注入量为0.15 PV之前，二次循环的采收率依然可以达到7%以上，因此在CO2注入量较低且成本允许的情况下，可以进行第二个周期的吞吐。而从第三个周期的实验数据来看，换油率与采收率均十分的低，注入大量的CO2也不会明显提高吞吐的采收率，因此不易进行第三个周期的吞吐措施。因此，对于L油田某区块可以进行两个周期的吞吐措施，而不适合进行三次吞吐。