稠油油藏自生CO2吞吐油藏参数敏感性研究

2018-07-13何吉波赵海涛李志豪王成强严巧丹

复杂油气藏 2018年2期

何吉波，陈　蕾，赵海涛，薛　伟，李志豪，王成强，严巧丹

(中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳 745100)

CO2吞吐是提高稠油油藏采收率的有效方法，该技术已在国外取得了成功应用[1]。自生CO2技术就是向地层注入化学溶液，使其在油藏条件下反应而释放出CO2气体，该技术克服了常规注CO2过程中，诸如CO2气源、CO2气体运输、CO2注入过程中对设备的腐蚀等不利因素[2～3]。目前，该技术已经在江苏油田稠油油藏进行了现场试验，并取得了一定的效果[4]。自生CO2吞吐是一种新型的提高稠油采收率方法，国内已经有很多学者就其增油机理做了大量研究[5～7]，但缺少相关的油藏适应性研究。本文通过数值模拟方法，利用正交试验对稠油油藏的含油饱和度、平均地层压力、储层渗透率和储层有效厚度等油藏参数进行敏感性分析，旨在为稠油油藏自生CO2吞吐的现场应用提供理论支撑。

1　数值模拟方法

1.1　机理模型建立

根据实际油藏，建立自生CO2吞吐平面径向机理模型，油藏顶深1 168 m，平均地层温度59 ℃，孔隙度20%。地层原油粘度200.3 mPa·s，饱和压力2.03 MPa，原始气油比6.98 m3/m3。模型网格数98(20×1×7)，x方向网格步长为4～50 m，z方向网格步长根据实际油藏厚度建立，总厚度31.4 m，有效厚度22.4 m。岩石骨架体积热容量2.35×106J/(m3·°C)，岩石热传导系数为6.6×105J/(m·d·°C)，油相热传导系数为8.305×103J/(m·d· °C)，水相热传导系数5.35×105J/(m·d·°C)。

1.2　流体相态

使用相态分析软件winprop，对流体的等组成膨胀、注气膨胀、多次脱气、饱和压力以及单次闪蒸等实验数据进行计算拟合，得到能够代表真实储层流体的状态方程参数(见表1)。本次模拟通过对重质组分的劈分和重新归并，将油相组分最终划分为6个模拟组分：CO2(2.46%)、N2～CH4(10.70%)、C2～C6(1.05%)、C7～C12(8.20%)、C13～C24(48.50%)和C25～C36(29.50%)。

表1　肖8井不同流速对应的不同产气量

1.3　反应参数模拟计算

自生CO2反应体系有单液法和双液法两种，单液法是通过向地层中注入可分解盐溶液，该盐溶液在地层条件下受热分解生成CO2气体。双液法是通过向地层中注入低浓度酸和盐溶液，在地层条件下两者发生化学反应，生成可溶性盐溶液和CO2气体[8]。本文自生CO2反应采用双液法，选用生气剂为SY1与SY2，反应方程式如下：

(1)

图1体系平均压力拟合曲线

自生CO2的反应参数主要有生气速度、反应活化能和反应焓，其中生气速度为生气反应在地层温度和压力条件下的反应速度，通过对室内实验拟合得到。自生CO2反应的活化能和反应焓通过建立反应动力学和热力学模型计算而得到。根据室内生气评价实验，建立数值模型拟合生气反应速度，拟合的主要参数是体系的压力变化，拟合曲线如图1。通过拟合得到的反应频率因子为0.14，通过计算得到热力学参数，计算出反应活化能为38 150J/mol，反应焓为45 140 J/mol。

2　结果与讨论

2.1　油藏敏感参数模拟计算

选择模拟预测一年。生气剂注入量250 t(SY1150 t，SY2100 t)，注入速度300 m3/d，生气剂摩尔浓度0.8 mol/L，焖井时间10 d。

在所建基础模型的基础上，以预测期内的累产油为评价指标，研究含油饱和度、地层压力、储层有效厚度、储层渗透率等油藏敏感参数对自生CO2吞吐效果的影响。

2.1.1含油饱和度

在基础模型的基础上，选择地层压力20 MPa，储层渗透率50×10-3μm2，储层有效厚度30 m，模拟计算含油饱和度分别为20%～70%时的累产油(见图2)。由图2可知，随着含油饱和度的增加，累产油逐渐增加，其中含油饱和度20%～35%属于弱敏感区，该范围内随着含油饱和度的增加，累产油增加缓慢；含油饱和度35%～45%属于高敏感区，该范围内随着含油饱和度的增加，累产油迅速增加；含油饱和度高于45%之后，属于不敏感区域，该范围内随着含油饱和度的增加，累产油几乎不增加。

图2累产油与含油饱和度关系曲线

2.1.2地层压力

在基础模型的基础上，选择含油饱和度40%，储层渗透率50×10-3μm2，储层有效厚度30 m，模拟计算地层压力分别为5～30 MPa时的累产油。由图3可知，储层渗透率与累产油呈近线性关系，地层压力越高，累产油越高。

图3累产油与地层压力关系曲线

2.1.3储层渗透率

在基础模型的基础上，选择含油饱和度40%，地层压力20 MPa，储层有效厚度30 m，模拟计算储层渗透率分别为(10～300)×10-3μm2时的累产油。由图4可知，储层渗透率与累产油呈对数关系，储层渗透率越高，累产油越高。

图4累产油与储层渗透率关系曲线

2.1.4储层有效厚度

在基础模型的基础上，选择含油饱和度40%，地层压力20 MPa，储层渗透率50×10-3μm2，模拟计算储层有效厚度分别为5～30 m时的累产油(见图4)。由图4可知，储层有效厚度与累产油呈线性关系，储层有效度厚度越高，累产油越高。

图4累产油与储层有效厚度关系曲线

2.2　对比分析

利用正交试验进行油藏参数敏感性对比分析，以模拟预测一年的累产油为试验指标，用A、B、C、D分别代表含油饱和度、地层压力、储层渗透率和储层有效厚度4个因素，确定5个水平设计正交表，各因素水平见表2，正交试验结果见表3和表4。利用极差分析正交试验结果，计算出不同因素不同水平所对应的试验指标和K、平均值K、平均值极差R，平均极差的大小代表不同因素的敏感程度。

由表4可知，极差顺序A>D>C>B，说明影响稠油油藏自生CO2吞吐的油藏参数顺序是：含油饱和度>储层有效厚度>储层渗透率>地层压力。