复杂小断块油藏CO2驱室内评价研究

李立健 孙雷 李华彦 杨彬 李蒙 纪明强

(1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500;2.中石油华北油田公司采油工程研究院，河北 任丘 062550)

目前F油藏的开采方式主要有衰竭方式和注水方式。该油田小断块较多，油藏类型有多种，储层岩性多属含砾砂岩，地层流体原始溶解气油比相对较高，油质轻且黏度小。除采取注水开发方式外，利用该油田高含CO2的特点，探索注气开发方式以提高油田的采收率［1-2］，是一项具有实际意义的前期技术研究课题。

本次研究针对该油田L9井开展了PVT实验、细管实验及长岩心驱替实验，分别从相态配伍性、最小混相压力与采出程度等方面研究采用注CO2开发方式提高采收率的可行性［3-6］。

1 研究思路

首先对配制的地层原油进行高压物性分析，得到原油的饱和压力、体积系数、黏度和密度等基本参数;然后通过地层原油体系注CO2驱流体配伍性相态实验研究，明确目标油藏注CO2驱油过程中的增溶、膨胀、降黏等相态配伍性;再通过细管实验确定注CO2的最小混相压力，以判断地层条件下注气能否达到混相或者近混相;最后完成4组长岩心实验，分别包括衰竭实验、注水驱实验、注CO2驱实验、注CO2段塞+水驱实验，根据实验结果评价各种驱替方式，观察注CO2的驱替机理。

2 实验研究

2.1 PVT及注CO2相态配伍性实验

实验流体采用地面分离器取样的方法获得，所取得的L井分离器气和分离器油按照原始地层压力为21.40 MPa、地层温度为93.99℃的条件复配而成，通过HP-6890油相色谱和Agilent-7890A气相色谱仪分别测定其闪蒸油样和气样组分，最后得到L9井地层流体组成;其中C1含量为27.32%，C2— C6含量为28.76%，C7+含量为43.4%，原油油质轻，气油比偏高。最后根据泡点压力实验、闪蒸实验、CCE实验所得实验数据，运用CMG技术模拟出该井地层原油的相图(图1)，相图包络线较宽，临界点较低，表现出典型黑油特征。

图1 L9井地层原油p-T相图

图2为CO2对原油膨胀系数和体积系数的影响曲线。图2显示，注入CO2后地层原油膨胀能力增强，随着注入量的增加，原油不断溶解CO2，饱和压力增加，体积系数增大。当CO2注入量达58%时，饱和压力增加到18.87 MPa，膨胀系数为1.48，即地层原油膨胀了1.48倍。图3为 CO2对地层原油黏度的影响曲线。图3显示，注入CO2后地层原油的黏度下降较明显。由此可见，注入

图2 CO2对原油膨胀系数和体积系数的影响曲线

图4 注CO2的p-X模拟相图(93.99℃)

2.2 细管实验

为了更准确地测定L9井地层原油注CO2混相条件，设计了一项驱替测试细管实验。细管直径为4.4 mm，长度为15 m，孔隙体积为63.2 cm3，孔隙度为27.7%，渗透率为 8.6 μm2。在地层温度条件下选取5 个压力点，分别为 15，20，25，30，35 MPa。图6为CO2注入孔隙体积与采收率关系曲线。可以看出，CO2注入的压力越高，驱替效率也越高，在21～22 MPa附近采出程度达到90%，此时可以视作混相驱。

图7为CO2注入压力与采收率关系曲线。在21.88 MPa的注入压力下，地层原油的采收率为90%。由此得出结论:L9井地层原油注CO2细管驱CO2有利于改善原油的物性，促进增溶降黏驱油能力。图4为注CO2的p-X模拟相图，模拟条件为93.99℃。图5为注CO2拟三元相图，模拟条件为21 MPa，93.99℃。图4、图5分别描述了注 CO2第一次接触最小混相压力为22.3 MPa与多级接触混相压力为21.0MPa的相图。CO2具有良好的配伍性，在地层条件下能达到近混相状态或者混相状态。替最小混相压力为21.88 MPa，注CO2在地层条件下能够达到近混相，从而有效提高采收率。

图3 CO2对地层原油黏度的影响曲线

图5 注CO2拟三元相图(21 MPa，93.99℃)

图6 CO2注入孔隙体积与采收率关系曲线

图7 CO2注入压力与采收率关系曲线

2.3 长岩心驱替实验

在目前地层条件下进行了4组长岩心实验，分别为衰竭实验、注水驱实验、注CO2驱实验、注CO2段塞+水驱实验。表1为L9区块长岩心驱替实验对比数据，图8为不同开采方式的采出程度对比曲线，图9为不同开采方式的含水率变化曲线。

表1 L9区块长岩心驱替实验对比数据

图8 不同开采方式下采出程度对比曲线

图8主要反映压力降低过程中采出程度的变化，而衰竭方式没有注入任何流体，无压力降低的过程，因此只对其他3种方式进行比较。图9主要反映含水率的变化，在此只针对2种水驱方式进行比较。

比较各组实验累计采出程度，驱替效果差别比较明显:L区块长岩心衰竭实验采出程度最低，注CO2驱采出程度最高，注CO2段塞+注水驱方式和注水驱方式采出程度居中;注 CO2混相压力为21.88 MPa，在20 MPa压力下注CO2可以达到近混相驱，驱替效率高。在CO2气源有限的情况下，可考虑注CO2前置段塞+注水驱替的方式，也可以有效提高地层原油采收率。

图9 不同开采方式下含水率变化曲线

3 结语

通过本次研究，得到以下主要结论:

(1)在PVT及注CO2相态配伍性试验中，注CO2能较好地改善原油的物性。随着CO2的注入，膨胀效果和降黏效果较为明显，而且在地层压力下能够达到混相或者近混相。地层流体与CO2具有良好的配伍性，适合采用注CO2提高采收率。

(2)细管实验表明，在目前地层压力18.5 MPa下，注CO2能够达到近混相驱状态，所以注CO2能够有效提高原油采收率。

(3)不同注入方式长岩心驱替实验显示，衰竭实验采出程度最低，注CO2驱采出程度最高，注CO2段塞+水驱和水驱效果居中。由于在目前地层压力下注CO2可达到近混相驱，驱替效率高，在CO2气源有限的情况下，可考虑采用注CO2段塞+水驱替的方式。

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