储层渗透率对复合热载体吞吐效果的影响

赵明国 ，贾慧敏 ，杨洪羽 ，察兴辰

（1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318；2.中国石油长庆油田公司第六采油厂，陕西 定边 718600）

0 引言

萨北过渡带位于大庆长垣萨尔图油田背斜构造的北部，面积 51.6 km2，地质储量 15 068×104t，分别占大庆油田过渡带地质储量和萨北开发区地质储量的四分之一，具有较大的储量潜力。但是，该过渡带储层非均质性强，原油黏度较大，注水开发含水上升速度快，产量递减速度较快，依靠单纯的提液和常规堵水调剖等技术挖潜难度大［1-3］，聚驱后仍有50%的剩余油未能采出［4-5］。 为此，提出采用混注非凝析气（N2，CO2）作为助剂的蒸汽吞吐［6-10］，即复合热载体吞吐来提高采收率。复合热载体是天然气、原油或煤炭等有机物在完全燃烧后生成的 N2，CO2与水蒸气的混合物［11-12］。其中，CO2注入能力强，渗流阻力低，溶解膨胀性强［13-14］；N2膨胀能大，可以有效补充地层能量，且助排能力强；水蒸气是地层加热的传热介质，但是热能损失大，需要非凝析性气体辅助。

复合热载体吞吐实验目的油层孔隙度为29.5%，渗透率差异较大，平均渗透率339×10-3μm2，垂向非均质严重，为正韵律油藏。原始地层压力为11.63 MPa，目前地层压力11.53 MPa，压力较低，但保持较好。有效油层厚度10 m，砂层厚度较薄。本文针对该区块地质特征，进行复合热载体吞吐室内实验研究，确定储层渗透率对复合热载体吞吐效果的影响，优化复合热载体吞吐周期，以期为大庆油田萨北过渡带提高采收率提供技术支持。

1 实验条件、流程及方法

1.1 实验条件

油：萨北过渡带脱气原油与煤油配制模拟油，45℃下黏度为14.1 mPa·s。水：萨北过渡带油田采出水。复合热载体：75.94%N2+11.31%CO2+12.75%水。岩样：非均质石英砂填充管，70～150，270，320目石英砂按不同比例填充，长度30 cm、直径3.8 cm，基本参数见表1。

表1 非均质管式岩样参数

1.2 实验设备及流程

实验设备及流程如图1所示。

1.3 实验方法

将岩心模型饱和地层水后恒温至地层温度45℃，然后饱和模拟油使岩心中形成束缚水。关闭岩样出口端，将1 612.8 cm3（标准状况下）260℃的复合热载体以21.0 MPa压力注入岩样，并保持2.5 min，然后在7.4 MPa放喷压力下打开进口阀门，使油气吐出，直到岩样内压力降低到放喷压力而且没有流体流出时关闭注入阀门，计量油、水、气的体积。重复上述实验过程，进行5个周期的吞吐实验。

图1 复合热载体吞吐实验流程

2 储层渗透率的影响

2.1 对复合热载体吞吐采收率的影响

如图2所示，在同一生产周期，岩样渗透率越大，采收率越高。由图3可以看出，在相同条件下，渗透率越高，累计采收率越大；4块岩样前3个周期累计采收率为3.67%～7.35%，平均为5.10%。可见，采用复合热载体吞吐可以取得很好的开发效果。

图2 吞吐采收率与渗透率的关系

图3 吞吐累计采收率与渗透率的关系

由图2可知，随着吞吐周期增加，采收率增加，在第2周期达到最高，之后逐渐降低。从第1周期到第5周期，4块岩样在各周期的平均采收率分别占总采收率的 20.64%，24.07%，20.28%，18.34%和 16.67%，第 2周期的贡献率最大，其次为第1和第3周期。因此，单从采收率来看，复合热载体吞吐可选2～5个周期。

储层渗透率越高，注入的复合热载体向地层移动越快，距井越远，波及的范围也越大，使更多的原油受热膨胀、降黏。在生产阶段，地层深部的油不断地向吞吐井运移，吞吐井附近的含油饱和度始终保持较高，因此，采收率比较高。渗透率低的储层渗流能力差，而且受贾敏效应的影响较大，地层深部的油不能及时运移到生产井附近，采收率低。

在第1吞吐周期，复合热载体大多聚集在井筒附近，仅使井筒周围的原油受效，波及范围较小。随着周期增加，受效范围越来越大，增温、气体混相和溶胀作用逐渐发挥出来，采收率也随之增加。但在第3周期后，井筒附近含油饱和度逐渐下降，采收率逐渐降低。

2.2 对复合热载体吞吐含水率的影响

如图4所示：各渗透率岩样的含水率均比较低，前3周期最大含水率为7.41%，前5周期最高含水率仅8.06%；总体而言，在同一吞吐周期，岩石渗透率越高，含水率越大。

总体上看，各周期含水率均较低，而且随着吞吐周期增加，含水率变化幅度也非常小；吞吐前2个周期含水率逐渐上升，从第3个周期开始，含水率逐渐下降。

图4 吞吐含水率与渗透率的关系

复合热载体中水含量较少，采出水主要来源于地层中的束缚水，这是因为复合热载体在作用于地层油的同时，地层中的束缚水也因升温而膨胀，部分束缚水成为自由水［15］。但是，复合热载体对油的作用远远大于对地层水的作用，因此采出液中含水率整体较低。储层渗透率越大，复合热载体波及的范围越大，由于地层水受热膨胀产生的可流动水越多；同时，渗透率越大，流动阻力越小，水的流动能力越强，因此含水率随着渗透率增加而增加。吞吐周期越多，地层温度越高［16］，进一步加强了地层水的膨胀能力，含水率进一步升高；但达到一定周期后，地层温度随着吞吐周期基本不变，同时随地层水的不断采出，地层中含水饱和度减少，含水率略有降低。

2.3 对复合热载体吞吐气油比的影响

在同一吞吐周期，随着渗透率增加，气油比降低，而且，前3周期气油比增加幅度较小，第4周期后气油比明显上升，而且渗透率越低，上升幅度越大（见图5）。从累计气油比来看，渗透率越大，气油比越高；随吞吐轮次增加，气油比上升（见表2）。因此，从气油比来看，复合热载体吞吐以3个周期为宜。

图5 吞吐气油比与渗透率的关系

表2 不同渗透率岩心平均气油比与吞吐周期的关系

由图5可知，随着吞吐周期增加，吞吐储层渗透率越高，注入复合热载体的波及范围越大，气体大部分会溶解在油中，近井地带游离气体较少。对于低渗透储层，注入的复合热载体向地层移动较慢，注入气体集中分布在近井地带，游离气较多，在生产过程中产出的气量较多，因此，随渗透率增加，复合热载体吞吐气油比降低；随井附近的含油饱和度不断减少，气体饱和度逐渐升高，因此，复合热载体吞吐气油比随周期增加而上升。

3 结论

1）在相同吞吐条件下，储层渗透率越高，复合热载体吞吐采收率、含水率越高，气油比越低。

2）随着复合热载体吞吐周期增加，前2个周期采收率、含水率、气油比增加，第3周期开始，采收率、含水率逐渐降低。

3）比较不同渗透率岩样复合热载体吞吐各周期的效果，复合热载体吞吐应选择3个周期。4种不同渗透率岩样，前3个周期平均累计采收率为5.10%，而含水率低于7.41%，气油比低于949 m3/m3，因此，对于萨北过渡带采用复合热载体吞吐是可行的。

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