蒲玉娥，劉 濱，2，徐 贏，潘有軍，董 明

(1.中油吐哈油田公司，新疆 哈密 839009;2.中國地質(zhì)大學，北京 100083)

三塘湖油田馬46井區(qū)低滲透油藏CO2吞吐開發(fā)研究與應用

蒲玉娥1，劉 濱1，2，徐 贏1，潘有軍1，董 明1

(1.中油吐哈油田公司，新疆 哈密 839009;2.中國地質(zhì)大學，北京 100083)

三塘湖油田馬46井區(qū)儲層物性差、原油黏度高、自然產(chǎn)能低。為獲得有效產(chǎn)能，進行了CO2吞吐開采方式研究。通過注CO2原油體系膨脹實驗結合數(shù)值模擬研究對該油藏進行了CO2吞吐可行性研究和吞吐參數(shù)優(yōu)選。CO2吞吐礦場試驗和跟蹤評價顯示CO2吞吐在馬46井區(qū)已見到較好效果。

低滲透稠油油藏;CO2吞吐;參數(shù)優(yōu)選;礦場試驗;三塘湖油田

引 言

馬46井區(qū)位于牛圈湖區(qū)塊與牛東區(qū)塊之間的斜坡部位，構造位置位于三塘湖盆地馬朗凹陷西北部的牛圈湖構造帶和馬北構造帶上。滲透率平均值為15.6×10－3μm2，滲透率主值分布區(qū)間為1×10－3～10 ×10－3μm2，屬低滲儲層。

該井區(qū)西山窯組油藏中部溫度為35.7℃，油藏壓力系數(shù)為0.71～0.98，屬異常低壓系統(tǒng)。原油密度(20℃)為0.898 8～0.950 9 g/cm3，地面原油黏度(50℃)為121～1 616 mPa·s;凝固點為20℃，含蠟量為8.42%，瀝青質(zhì)含量為0.38%，為普通稠油。

試油結果表明，馬46井區(qū)侏羅系西山窯組油藏常規(guī)試油無自然產(chǎn)能，壓裂改造也僅為低產(chǎn)。從目前試采動態(tài)來看，該井區(qū)原油黏度高，單井生產(chǎn)動態(tài)表現(xiàn)為儲層供給不足、單井產(chǎn)量低。為有效提高單井產(chǎn)能，開展了CO2吞吐礦場試驗，取得了一定的認識和效果。

1 CO2吞吐方案設計

1.1 室內(nèi)實驗研究及擬合

注CO2原油體系膨脹實驗是確定CO2吞吐增產(chǎn)機理的基礎［1］。對馬46井原油進行了注CO2原油體系膨脹實驗，得出馬46井原油在注入不同物質(zhì)的量濃度CO2后的物性變化數(shù)據(jù)(表1)。

表1 馬46井注CO2原油體系膨脹實驗數(shù)據(jù)

當CO2注入量由0增加到55.62%時，原油標準壓力下黏度由303.51 mPa·s降低到23.48 mPa·s，降低了92.3%，原油膨脹系數(shù)增大了0.175倍。實驗表明馬46井注入CO2后，降黏、體積膨脹和溶解氣驅(qū)作用都很明顯，CO2吞吐可望取得好的增產(chǎn)效果。

采用CMG狀態(tài)方程多相平衡軟件WinProp進行流體相態(tài)參數(shù)擬合，通過回歸計算使模擬計算與各實驗數(shù)據(jù)相一致。在參數(shù)擬合過程中對原油性質(zhì)和流動性質(zhì)影響較大的飽和壓力、等組成膨脹、原油注氣膨脹和流體黏度等實驗進行了擬合。各實驗擬合效果較好，可有效表征普通稠油注CO2的流體相態(tài)特征變化結果。

1.2 CO2吞吐參數(shù)優(yōu)選

模型以吞吐井為中心，考慮到區(qū)塊可能的實際最小井距及單井吞吐可能波及的范圍，模型外邊界取220 m，采用正交矩形網(wǎng)格系統(tǒng)，平面上劃分為11×11個網(wǎng)格，網(wǎng)格步長為20 m;縱向上劃分采用測井成果解釋表中的7個小層，模型中采用的參數(shù)主要來源于單井基礎資料。應用CMG三維三項多組分數(shù)值模擬軟件GEM，重點模擬計算周期注入量、注入速度、悶井時間、返排速度等參數(shù)，采用累計增油量和換油率作為評價參數(shù)［2－5］。

1.2.1 周期注氣量

為了確定CO2周期注入量對產(chǎn)油量的影響，對100～300 t不同周期注入量進行模擬計算，對比相應的累計增油量和換油率，結果見圖1。從圖1可以看出，在其他條件相同的前提下，初期隨著CO2周期注入量的增加，換油率逐步增大。當CO2周期注入量在150～250 t時，換油率趨于穩(wěn)定;大于250 t以后，隨著周期注入量的增加換油率反而降低，說明隨著CO2累計注入量的增加，CO2利用率逐漸降低。因此確定合理的CO2周期注入量為150 ～250 t。

圖1 周期注入量對CO2吞吐效果的影響

1.2.2 注入速度

國內(nèi)外文獻均指出注入速度越大對CO2吞吐效果越有利。CO2注入速度越快，越容易形成指進，使CO2進入油藏深部接觸更多的原油，通過延長悶井時間讓 CO2充分溶解混合［6－7］。

模擬計算了不同CO2注入速度與增油量和換油率的關系(圖2)，當注入速度大于40 t/d時，換油率隨著注入速度的增加而趨于穩(wěn)定，當注入速度大于60 t/d以后，換油率不再隨著注入速度的增加而增加。因此確定合理的注入速度為40～60 t/d，在井況和儲層條件允許的前提下，可保持較高的注入速度。

1.2.3 悶井時間

CO2注入地層后，需關井一段時間悶井。悶井時間過短造成注入的CO2不能與原油充分接觸而影響原油膨脹效果，悶井時間過長導致CO2向油藏邊界擴散而影響到油井近井區(qū)能量的儲存，因此存在一個最佳浸泡期［8］。

圖2 注入速度對CO2吞吐效果的影響

合理浸泡時間應根據(jù)油井的地質(zhì)條件及CO2驅(qū)替和溶解情況，在實踐中取得可靠的資料再定。目前還沒有統(tǒng)一的悶井時間計算方法，一般認為浸泡期的最長時間不應超過CO2達到邊界的時間，以免CO2溢出邊界形成資源浪費。從CO2到達邊界時間模擬結果來看(圖3)，當周期注入量為150～250 t時，合理的悶井時間為30～45 d。

圖3 CO2到達邊界時間

1.2.4 返排速度

理論上，在返排初期放噴過程中，氣壓控制越高，對油井的生產(chǎn)是有益的。但實際情況并非如此，井口壓力控制過高，返排速度過小會造成吞吐井噴氣時間長，吞吐效果差。相反，當氣體返排速度較大時，噴氣時間短，見油時間早，效果較好。因此，在放噴排液階段，應合理控制放噴速度，盡可能提高放噴速度，放噴到不出后轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)。模擬結果表明(圖4)，當返排速度大于10 m3/d時，隨著返排速度的增加換油率迅速增大，當返排速度大于20 m3/d時，隨著返排速度的增加，累計增油量和換油率增加不明顯。因此確定合理的返排速度為10～20 m3/d。

圖4 返排速度對CO2吞吐效果的影響

2 CO2吞吐試驗效果評價

為探索馬北區(qū)塊低滲透油藏CO2吞吐提高單井產(chǎn)量的可行性，2010年6月至11月，根據(jù)井況和儲層條件優(yōu)選出了4口井進行CO2吞吐礦場試驗［9］。從實施效果分析，4口井均取得了一定的增油效果。

2.1 CO2吞吐降黏作用

CO2注入油藏后，在地層溫度下迅速氣化，極易溶于原油，并能大幅度降低原油黏度。在地層條件下，壓力越高CO2在原油中的溶解度就越高，原油的黏度降低越顯著［10］。因此進行了CO2吞吐前后黏溫數(shù)據(jù)對比。

湖220井吞吐前后黏度變化表明注入CO2后，CO2溶解于原油，地面原油黏度由1 202 mPa·s下降到571.9 mPa·s，下降了52.4%，降黏效果明顯。

2.2 CO2吞吐增油作用

截至2010年11月底，CO2吞吐累計增油144 m3。湖220井和馬北103井經(jīng)過2個周期CO2吞吐，由原來的無產(chǎn)能分別提高至平均日產(chǎn)油1.0 m3/d和0.6 m3/d。對馬46井和牛東101井實施CO2吞吐后，平均日產(chǎn)油分別提高至0.74 m3/d和1.50 m3/d。

總體上說馬46井區(qū)CO2吞吐試驗取得了一定的效果。但是吞吐后日產(chǎn)水平仍相對較低，除地層壓力低、原油黏度高、儲層物性差等油藏條件影響外，分析仍存在以下2點原因:①地層溫度偏低，降低了CO2的溶解量和原油流動性，由于CO2的臨界壓力只有7.3 MPa，液態(tài)CO2汽化，容易造成冷傷害;②作業(yè)時間滯后，貽誤了CO2吞吐的最佳時機，影響了最終的吞吐效果。

3 結論

(1)注氣膨脹實驗研究結果表明馬46井注入CO2后的降黏、體積膨脹和溶解氣驅(qū)作用很明顯，CO2吞吐可望取得好的增產(chǎn)效果。

(2)CO2吞吐效果隨著CO2注入量的增加而變好，但當注入量達到一定值后，換油率略有降低，說明隨著CO2累計注入量的增加，CO2利用率逐漸降低。

(3)CO2吞吐過程中應快速把CO2注入油藏，CO2注入速度越快越容易形成指進，使CO2進入油藏的深部接觸更多的原油。

(4)從馬46井區(qū)礦場試驗看，CO2吞吐取得了一定的增油效果，其降黏效果較為明顯。

［1］龐進，孫雷，孫良田，等.WC54井區(qū)CO2單井吞吐強化采油室內(nèi)實驗及數(shù)值模擬研究［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2006，29(2):44 －48.

［2］張艷玉，崔紅霞，韓會軍，等.低滲透油藏天然氣驅(qū)提高采收率數(shù)值模擬研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2005，12(4):61 －63.

［3］李士倫，張正卿，冉新權，等.注氣提高石油采收率技術［M］.成都:四川科學技術出版社，2001:173－179.

［4］鞠斌山，等.CO2吞吐效果的影響因素分析［J］.石油大學學報:自然科學版，2002，26(1):43－45.

［5］張國強，孫雷，孫良田，等.小斷塊油藏單井CO2吞吐強化采油注氣時機及周期注入量優(yōu)選［J］.特種油氣藏，2007，14(1):69 －72.

［6］周正平，等.低滲透油藏CO2吞吐效果分析［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22(5):53－54.

［7］戰(zhàn)菲，宋考平，尚文濤，等.低滲透油藏單井CO2吞吐參數(shù)優(yōu)選研究［J］.特種油氣藏，2010，17(5):70－72.

［8］吳文有，張麗華，陳文彬.CO2吞吐改善低滲透油田開發(fā)效果可行性研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20(6):51－53.

［9］蔡秀玲，周正平，杜風華.CO2單井吞吐技術的增油機理及應用［J］.石油鉆采工藝，2002，24(4):45－46.

［10］于云霞.CO2單井吞吐增油技術在油田的應用［J］.鉆采工藝，2004，27(1):89 －90.

Research and application of CO2huff and puff for the low permeability reservoir in the Ma 46 well block of the Santanghu oilfield

PU Yu － e1，LIU Bin1，2，XU Ying1，PAN You － jun1，DONG Ming1
(1．Tuha Oilfield Company，PetroChina，Hami，Xinjiang839009，China;

2．China University of Geosciences，Beijing100083，China)

The Ma 46 well block in the Santanghu oilfield has poor reservoir property，high oil viscosity and low natural energy．CO2huff and puff has been studied in order to obtain effective productivity．The research involves feasibility study and parameter optimization of CO2huff and puff for this reservoir through performing CO2injection experiment in conjunction with numerical simulation．The field test and follow －up assessment of CO2huff and puff has shown good result in the Ma 46 well block．

low permeability heavy oil reservoir;CO2huff and puff;parameter optimization;field test;Santanghu oilfield

TE348

A

1006－6535(2011)05－0086－03

20110106;改回日期20110325

中石油股份公司項目“牛圈湖特低滲低流度復雜油藏有效開發(fā)配套技術研究與試驗”(2009－D－2404－01)。

蒲玉娥(1966－)，女，工程師，2005年畢業(yè)于中國石油大學資源勘查專業(yè)，主要從事油田開發(fā)研究工作。

編輯 孟凡勤