碳酸鹽巖儲層中蒸汽驅機制研究

倪維一（遼河油田勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010）

碳酸鹽巖儲層中蒸汽驅機制研究

倪維一
（遼河油田勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010）

在碳酸巖稠油儲層進行蒸汽驅涉及復雜的開采工藝。技術難點之一是蒸汽突破裂縫網導致的波及效率降低。另外，蒸汽、鹽水、巖石三者相互作用，引發嚴重的礦物溶解。針對上述問題，本文進行了一項室內試驗。試驗使用了10個巖心，選用的原油重度為14API，分別進行了吸滲、蒸汽驅和降壓測試。結果表明，目標碳酸鹽巖儲層中蒸汽驅開采機制包括：吸滲、粘性減弱、壓降導致的伴生蒸汽，以及膨脹機制。當巖石加熱到接近200℃時，吸滲成為主要開采機制。增加的吸滲采收率非常依賴于高溫礦物溶解，這導致潤濕性朝強親水性方向改變。在剩余油飽和度下的蒸汽驅替之后，伴生蒸汽仍能增加原油采出量，采收率達可達17%-32%（本文涉及的采收率，全部基于原始地質儲量OOIP，下同）。 CT掃描和污水地球化學分析觀察到了顯著的礦物溶解。CT圖象分析表明，礦物溶解使得晶簇的大小增加了2到5倍。由于這些晶簇主要通過微裂縫連通，在那里發生礦物溶解效應可以忽略不計，因此，礦物溶解不會增加有效滲透率。

碳酸巖稠油儲層；蒸汽驅；吸滲

一、測試內容

試驗選定的碳酸鹽儲層巖石樣本，滲透率在121md～317md、孔隙度40.1%～50.9%。CT掃描表明，樣本有許多晶簇，直徑0.11mm～3mm，通過微孔和微裂縫連通。本試驗主要針對以下方面：自由吸滲、強制吸滲、熱膨脹、蒸汽驅和壓降。

1 自由吸滲。巖心夾持器的出口關閉，入口接受水注入，速率0.1cm3/min。巖心的端面和巖心夾持器的三通閥之間的開放空間，用來模擬一個裂縫，厚度大約0.2mm。水自由流過巖心端面。當溫度超過90℃時，在水流下游應用回壓，以避免蒸發。在等溫和非等溫條件下分別進行了自由吸滲測試。二者區別在于，等溫條件下，巖心得到預熱。

2 強制吸滲。水從巖心夾持器入口注入，將原油驅離巖心夾持器出口。該測試僅在等溫條件下進行。

熱膨脹。當巖心夾持器受熱，從儲層溫度（40℃）到200℃時，巖心夾持器的出口開放，并測試原油熱膨脹帶來的產出量。通過保持凈上覆壓力恒定，避免了熱巖石的壓實。

3 蒸汽驅。在等溫和非等溫條件下進行了蒸汽驅。前者在蒸汽驅開始前，巖心已被加熱至200℃。后者在儲層溫度（40℃）條件下開始了蒸汽注入，直至巖心被加熱到200℃，注入速率恒定，為0.1cm3/分。

4 壓降。該測試在含水飽和度和剩余油飽和度條件下進行。前者將水飽和度大約為10%的巖心加熱到200℃來達到等溫均衡。孔隙壓力突然從350psia降到大氣壓。此時測量以地下發生蒸汽為驅替方式的石油產量。后者在200℃下，巖心受熱水或蒸汽驅替，至剩余油飽和度。然后孔隙壓力突然從350psia下降到大氣壓，以使現場產生的蒸汽。

二、測試結果

1 溫度對自由吸滲的影響。測試過程中，我們觀察到了非常少量的水吸滲。自由吸滲方式的采收率為8.5%～20%；平均采收率僅為12.3%。因此，目標碳酸鹽巖儲層的潤濕性基本上可以判斷為油濕。

在地層初始溫度（40℃）條件下進行吸滲測試時，我們發現，當水吸滲停止，溫度也快速上升。為了避免水蒸發，應用了比測試溫度下水飽和壓力高100psi的回壓。自由吸滲的采收率隨溫度變化而變化，對應關系為：40℃時為20%，100℃時為36%，150℃時為40%，200℃時為49.5%。

2 溫度對強制吸滲的影響。在40℃、150℃、200℃條件下進行了強制吸滲測試。在0.1cm3/min的恒定水注入速率下，測量的橫跨巖心的壓降大約是12psi （40℃）、1.5psi（150℃）、0.5psi （200℃）。結果表明，對于強制吸滲，溫度的增加并不能顯著增加采收率。溫度從40℃上升到200℃，最終采收率僅從32%上升到40%。

3 200℃下的壓降。在200℃下的自由吸滲或強制吸滲過程完成時，該測試轉換為壓降測試。回壓在30～60min內快速減少到大氣壓水平，這使得巖心內部出現蒸發。只要孔隙壓力降至飽和壓力以下（小于230psi），蒸汽便快速產生，同時還可產生大量小油滴。大多數原油在30～60min內產出。平均采收率提高了17%～32%。結果顯示，甚至在孔隙壓力降到大氣壓水平之后，產量仍持續了數小時。結果還表明，壓降產生的采收率增量取決于剩余油飽和度。更高的油飽和度帶來更高的采收率增量（大約為32%）。來自以初始水飽和度為開端的壓降產生的采收率為接近60%；大多數原油均在前300min內產出，這意味著對于選定的重油碳酸鹽巖來說，壓降是一種非常有效的開采機制。

4 200℃下的壓降產生的巖石壓實。對于溫度上升環境下的逆流自由吸滲和并流強制吸滲來說，巖石壓實可以忽略，這是由于不涉及到氣相；液體壓縮率（對于油和水來說，小于10cm/psi）非常小。但是，對于壓力下降測試，觀察到了巖石壓實作用。測量的結果顯示測試巖心的最大壓實是巖心孔隙體積的大約5%～7%。因此，通過壓降的石油采收率包括來自巖石壓實的10%。

5 蒸汽驅。主要進行了兩種蒸汽驅測試。第一個測試，巖心預熱到40℃，溫度230℃的蒸汽持續注入巖心來加熱巖心。在蒸汽注入的前6個小時，巖心溫度逐漸增加到 200℃；第二個測試，巖心加熱到 200℃然后注入蒸汽。第一種蒸汽驅帶來的石油采收率為63%，第二種為52%。這主要是由于微裂縫為注入蒸汽的運移提供了有效路徑。

6 熱膨脹。當溫度從40℃增加到200℃時，膨脹作用帶來的采收率也得到測量。幾個熱膨脹測試表明，如果不應用其它開采工藝，測得的采收率大約為18%～12%。該結果與溫度上升條件下的密度測量基本一致。

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[2]孫仁遠，等.蒸汽驅對低滲透稠油油藏巖心潤濕性的影響[J].特種油氣藏，2013（07） .

[3]劉曉玲，等.碳酸鹽巖油藏提高采收率技術研究應用進展[J].應用化工，2012 （07） .

P631.4

A

倪維一（1982—），男，吉林四平人，遼河油田勘探開發研究院，碩士，專業：英國語言文學。