劉建儀， 李 牧， 何靜意， 唐登濟

(1西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室 2西南石油大學石油與天然氣工程學院3中石化西南油氣分公司川東北采氣廠)

近年來，CO2吞吐提高采收率方法正日益受到重視。2010年，冀東油田首先在稠油油藏采用CO2吞吐控水增油，取得了很好的增油效果[1-5]。2013年冀東油田將CO2吞吐技術(shù)推廣到中深層油藏，其中NBL油田中深層實施CO2吞吐15井次，措施有效率72.7%，階段投入產(chǎn)出比1 ∶1.28。由于對中深層油藏實施CO2吞吐適應(yīng)條件認識不清，致使CO2吞吐措施有效率和投入產(chǎn)出比并不十分理想。目前國內(nèi)外關(guān)于注氣吞吐的研究主要集中在注入?yún)?shù)的優(yōu)化方面[6-11]，而關(guān)于儲層本身性質(zhì)對吞吐效果的影響研究甚少，但儲層本身性質(zhì)往往是決定措施是否可行的關(guān)鍵。本文從中深層油藏地質(zhì)特征和流體性質(zhì)出發(fā)，利用數(shù)值模擬軟件建立符合油藏特征的機理模型，研究影響中深層油藏注CO2吞吐效果的油藏特征參數(shù)，提出了中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件。

一、中深層油藏特征

根據(jù)冀東油田淺層和中深層斷塊地質(zhì)資料和流體資料統(tǒng)計分析(表1)，不難發(fā)現(xiàn)，相對于淺層而言，中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點。滲透率低表現(xiàn)為原油流體能力弱；氣油比高、飽和壓力高表現(xiàn)為地層壓力易降至泡點以下，飽和原油溶解CO2能力弱；黏度低表現(xiàn)為自噴期采出原油多，剩余油飽和度低。因此，本文選取滲透率、地層壓力和剩余油飽和度作為影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素進行研究，能夠較為全面地反映中深層油藏實施CO2吞吐的特點。

表1 淺層和中深層儲層物性和原油性質(zhì)對比

二、模型描述

根據(jù)中深層油藏特征，建立單井機理模型研究注CO2吞吐效果的影響因素，單井機理模型如圖1所示。模擬研究采用Eclipse油藏模擬軟件，選用單重介質(zhì)三維三相(油氣水)組分模型，模擬區(qū)域半徑150 m，厚13 m，面積7.06×104m2。建立網(wǎng)格系統(tǒng)如下：坐標系統(tǒng)：徑向坐標系統(tǒng)；網(wǎng)格類型：徑向塊中心網(wǎng)格系統(tǒng)；網(wǎng)格平均步長：Δθ=360°，Δr=5 m；縱向上k=7，網(wǎng)格系統(tǒng)規(guī)模：32×1×1。

采用冀東油田中層L90區(qū)塊地層原油作為模擬流體，原油飽和壓力5.59 MPa，黏度4.6 mPa·s，細管實驗表明，地層條件(94℃)下，CO2與地層原油混相壓力為15 MPa。采用注CO2吞吐屬于三采范疇，注CO2吞吐前后，生產(chǎn)壓差小。因此模型采用定井底流壓生產(chǎn)，井底流壓等于吞吐前的地層壓力，吞吐后采出原油量即視為增油量。

圖1 單井機理模型

三、敏感因素分析

1. 儲層滲透率

采用控制變量法，設(shè)計其他因素不變，即孔隙度為20%、剩余油飽和度為0.4、地層壓力為25 MPa，注入量為300 t，注入速度100 t/d，改變地層滲透率(分別為10、20、30、50、100、200、300 mD)，比較不同滲透率條件下的吞吐增油效果。由圖2可以看出，增油量隨著地層滲透率的增加而增加，當滲透率增加到50 mD時，增油量增加幅度減緩。說明對于滲透率低的中深層而言，滲透率對增油效果的影響較大。

2. 地層壓力

保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、含油飽和度0.4、注入量300 t、注入速度100 t/d，采用L90油樣(泡點壓力5.59 MPa、混相壓力15 MPa)進行模擬，比較地層壓力分別為50、40、25、15、12、10、8、5、3 MPa時不同位置的含油飽和度和增油量，結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖2 增油量隨地層滲透率變化

圖3 不同地層壓力下不同位置的含油飽和度

由圖3可以看出，在注氣和燜井過程中，如果注入氣與原油達到混相，注入氣和原油就會在井周圍形成混相油墻。油墻逐漸向外推進，注入氣消耗形成新的油墻，而不能突破油墻進入外圍溶解油中，使其膨脹。在回采過程中，這些氣體回采，起不到回采增油的作用，只起到了向外推油的作用。因此，當?shù)貙訅毫Υ笥诨煜鄩毫螅掏略鲇土侩S地層壓力的增加的減小(圖4)，應(yīng)適當采取適度非混相吞吐。

圖4 不同地層壓力下的增油量

由圖4可以看出，當注CO2吞吐時地層壓力低于泡點壓力后，吞吐增油量迅速降低。分析認為，地層壓力低于泡點壓力后，伴生氣占據(jù)主要通道上方，脫氣油位于通道下方；注入CO2由于重力超覆首先進入上部伴生氣，填補伴生氣壓縮讓出的空間，而不能波及到更遠處；脫氣原油處于飽和狀態(tài)，對CO2溶解能力降低，膨脹增容能量弱。因此，在原油泡點壓力以下實施CO2吞吐效果差，有條件可適度采用注水保持地層能量。

整體看來，中深層油藏要取得CO2吞吐的較好效果，對地層壓力的要求較為苛刻：地層壓力應(yīng)適度高于泡點壓力，但不高于混相壓力。同時，CO2從井底向外波及的過程中，每增加一定波及距離，所需注入CO2量呈平方上升(V=πr2h)，這說明對于中深儲層而言，地層壓力高，CO2壓縮性大，要波及到更遠的距離，需要注入的CO2量更多。

3. 剩余油飽和度

保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、注入量300 t、注入速度100 t/d，改變剩余油飽和度分別為0.25、0.3、0.4、0.5、0.6，比較不同剩余油飽和度下的吞吐增油效果，結(jié)果如圖5所示?？梢钥闯?，當剩余油飽和度為0.4時，增油量有較大增加；剩余油飽和度高于0.4后增油量增加幅度減緩。

圖5 不同剩余油飽和度下的增油量

圖6 不同含油飽和度下對應(yīng)盈虧情況

采用經(jīng)濟指標作為剩余油飽和度的界限標準。注CO2吞吐成本及施工平均費用按1 500元/t計算，原油價格按3 000元/t計算，不同含油飽和度下對應(yīng)盈虧情況如圖6所示?？梢钥闯觯猩顚訉嵤〤O2吞吐難度較大，要具有經(jīng)濟效益，剩余油飽和度應(yīng)高于0.4。

四、結(jié)論

(1)相對于淺層而言，中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點。滲透率、地層壓力和剩余油飽和度是影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素。

(2)地層滲透率影響原油的滲流能力，增油量隨著地層滲透率的增加而增加，當滲透率增加到50 mD時，隨著滲透率增加，增油量增加幅度減緩。

(3)中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件應(yīng)滿足：地層壓力適度高于泡點壓力，但不高于混相壓力；要取得經(jīng)濟效益，剩余油飽和度應(yīng)不低于40%。

(4)對于中深儲層而言，地層壓力高，CO2壓縮性大，要波及到更遠的距離，需要注入更多量的CO2。

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