水驅(qū)油藏CO2驅(qū)最小混相壓力變化規(guī)律研究

毛洪超 聶法健 王振華

（中國(guó)石化中原油田分公司 河南濮陽(yáng) 457001）

目前，二氧化碳（CO2）驅(qū)是國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的三次采油方法，也是氣驅(qū)中增油量最多的三次采油技術(shù)。驅(qū)替壓力是影響驅(qū)替效果的重要因素，只有當(dāng)驅(qū)替壓力高于最小混相壓力時(shí)，才能達(dá)到混相、大幅提高采收率。確定混相壓力的常用方法有實(shí)驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)公式法和狀態(tài)方程法。

目前國(guó)內(nèi)外用于測(cè)量最小混相壓力的油樣都是取得原始油，沒(méi)有考慮水驅(qū)過(guò)程中地層剩余油組成和性質(zhì)的變化。而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明，油藏經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期水驅(qū)后，地層剩余油性質(zhì)發(fā)生變化，如輕烴組分減少、原油密度上升、飽和壓力提高等。

本研究通過(guò)多組長(zhǎng)細(xì)管驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，確定濮城沙一下油藏原始油與水驅(qū)剩余油最小混相壓力，并分析最小混相壓力變化規(guī)律及機(jī)理，對(duì)其它高含水油藏確定氣驅(qū)最小混相壓力也有參考價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法

室內(nèi)測(cè)定最小混相壓力的方法主要有細(xì)管實(shí)驗(yàn)法、升泡儀法、蒸汽密度法、界面張力消失法，其中細(xì)管實(shí)驗(yàn)法最為準(zhǔn)確和可靠，是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)和通用的測(cè)定最小混相壓力的方法。

實(shí)驗(yàn)步驟包括：①配制油樣；②長(zhǎng)細(xì)管飽和原油；③恒壓注CO2驅(qū)替；④逐步提高壓力重復(fù)驅(qū)替過(guò)程，直到采收率一驅(qū)替壓力曲線(xiàn)上出現(xiàn)拐點(diǎn)。

選擇3種具有代表性的油樣開(kāi)展最小混相壓力研究，分別為原始地層油、水驅(qū)剩余油、水驅(qū)采出油。樣品組成見(jiàn)表1。

表1 驅(qū)替原油樣品組成

本次實(shí)驗(yàn)采用的長(zhǎng)細(xì)管混相儀，主要為1個(gè)內(nèi)徑為0.47cm、長(zhǎng)12.5m、裝有140～230目的有孔玻璃砂（孔隙體積112cm3、滲透率約為5μm2、孔隙率為35%）的長(zhǎng)細(xì)管。實(shí)驗(yàn)樣品為中原油田濮城沙一下油藏所取井口油氣樣配制而成，油藏條件與油藏流體組成見(jiàn)表1中1#油樣。

選取至少4個(gè)驅(qū)替壓力樣本，其中要求有2個(gè)壓力點(diǎn)采出程度大于90%、2個(gè)壓力點(diǎn)采出程度小于90%。驅(qū)替過(guò)程盡可能保持恒速驅(qū)替，不同壓力下的注入體積由校正后的泵直接計(jì)量，當(dāng)注入體積為1.2PV時(shí)，結(jié)束驅(qū)替過(guò)程。

2 長(zhǎng)細(xì)管動(dòng)態(tài)最小混相壓力試驗(yàn)

本試驗(yàn)首先測(cè)量了5組原始油不同驅(qū)替壓力下的原油采收率（表2）。實(shí)驗(yàn)表明，隨驅(qū)替壓力的升高，CO2驅(qū)采出程度隨之提高。繪制壓力與采收率關(guān)系曲線(xiàn)（圖1），采出程度曲線(xiàn)上存在明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此轉(zhuǎn)折點(diǎn)代表驅(qū)替機(jī)理的變化，壓力大于轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，為混相驅(qū)。濮城沙一下原始油CO2驅(qū)最小混相壓力約為18.42MPa，驅(qū)替壓力在最小混相壓力時(shí)注入1.2PV CO2采出程度為92.2%。

表2 不同驅(qū)替壓力下的原油采收率表

圖1 不同壓力下細(xì)管試驗(yàn)注入壓力與采出程度

濮城沙一下油藏為特高含水油藏，水驅(qū)開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，地層剩余油組成和性質(zhì)已發(fā)生變化。為研究特高含水最小混相壓力的數(shù)值及變化特征，在原始油細(xì)管實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了水驅(qū)剩余油、水驅(qū)采出油最小混相壓力實(shí)驗(yàn)（表3、表4）。

表3 水驅(qū)剩余油不同驅(qū)替壓力下的原油采收率表

表4 水驅(qū)采出油不同驅(qū)替壓力下的原油采收率表

由試驗(yàn)可知，水驅(qū)剩余油、水驅(qū)采出油隨驅(qū)替壓力的升高，CO2驅(qū)采出程度也隨之提高，但與原始油相比，相同驅(qū)替壓力下，采出程度略有下降。繪制壓力與采收率關(guān)系曲線(xiàn)，最小混相壓力分別為18.91MPa、22.24MPa，最小混相壓力時(shí)采出程度分別為90.63MPa、90.61MPa。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 水驅(qū)后剩余油組成發(fā)生變化

油田注水開(kāi)發(fā)會(huì)改變地下原油組成和性質(zhì)，持續(xù)水驅(qū)過(guò)程中，采出程度逐步增加，采出原油的密度、黏度逐步升高，原油平均分子量增大,芳烴減少；非烴、瀝青質(zhì)增加，原油組分發(fā)生顯著變化。

3.2 水驅(qū)后油藏最小混相壓力上升

最小混相壓力大小受原油組成與性質(zhì)、油藏溫度等因素影響。具體而言，隨原油密度上升、最小混相壓力上升；輕烴含量上升、最小混相壓力上升；原油中的甲烷的存在影響最小混相壓力。另外，油藏溫度也對(duì)最小混相壓力具一定影響，本文不作討論。

3種油樣原油組成與性質(zhì)均發(fā)生了變化（表5）：密度上升，C2～C6含量下降，C7+含量由52.97%上升至54.41%。同時(shí)，最小混相壓力由18.4MPa升至18.9MPa，注CO2的采收率由92.2%下降到90.6%。

表5 驅(qū)替原油樣品特征

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)對(duì)比分析水驅(qū)前后地層油組成、性質(zhì)變化特征以及多組長(zhǎng)細(xì)管驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了水驅(qū)前后油藏CO2驅(qū)最小混相壓力，總結(jié)出提高采收率幅度變化規(guī)律。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐也證明，油藏經(jīng)水驅(qū)開(kāi)發(fā)后，原油組成及性質(zhì)發(fā)生變化，最小混相壓力上升，且在各自最小混相壓力下CO2驅(qū)采收率下降。因此，對(duì)于特高含水油藏最小混相壓力測(cè)量應(yīng)當(dāng)基于水驅(qū)剩余油，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

[1]國(guó)殿斌，房倩，聶法健等.水驅(qū)廢棄油藏CO2驅(qū)提高采收率技術(shù)研究[J].斷塊油氣田報(bào)，2012：19（2）：1-6

[2]李中超，杜利，王進(jìn)安等.水驅(qū)廢棄油藏注二氧化碳驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2012,34（5）：1-6

[3]李士倫,張正卿,冉新權(quán)等.注氣提高石油采收率技術(shù)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,2001.

[4]李玉桓，曹革新，楊濟(jì)學(xué).水驅(qū)油物模試驗(yàn)及原油在水驅(qū)過(guò)程中組分變化的分析研究[J].錄井技術(shù)，2000,11（3）:42-49.