二氧化碳驅對儲集層巖石滲透率影響的室內研究

李旭航，羅威

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

二氧化碳驅對儲集層巖石滲透率影響的室內研究

李旭航，羅威

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

二氧化碳驅油提高采收率技術在部分油田取得了不錯的效果，但二氧化碳驅也存在輸出管線結垢現象。為了研究二氧化碳驅過程中，是否在地層也會結垢的問題，通過制作人工巖心，將滲透率相近的幾塊巖心進行排列組合放入巖心夾持器內進行巖心流動實驗來模擬二氧化碳從注入井驅替到生產井的過程，從而判斷二氧化碳驅是否在地層產生結垢現象。實驗發現，二氧化碳驅替后，大部分巖心滲透率升高，只有小部分巖心滲透率有所下降。檢測驅替后液體中易發生沉淀的鈣、鎂離子含量發現，鈣含量都高于地層水中鈣的含量，鎂離子含量變化不大。所以，二氧化碳驅替后儲層巖石滲透率大部分升高，只有少部分巖石滲透率由于壓力降低沉淀析出或顆粒運移導致滲透率下降。

二氧化碳驅；人工巖心；滲透率；結垢

隨著油田開發進行到后期，產量下降，產水率逐漸升高，需采取更有效的三次采油技術提高采收率。二氧化碳驅作為一種提高采收率技術在國內外部分油田取得了不錯的效果［1－3］。二氧化碳從注入井注入可與地層流體或注入水反應生成碳酸，使地層原始pH發生改變，會溶蝕注入井周圍的碳酸鹽膠結物或碳酸鹽巖，從而增加滲透率［4］；但隨著二氧化碳向生產井驅替，壓力逐漸降低，二氧化碳濃度也會有所降低，這樣也許會使之前溶解的沉淀在生產井井底附近析出［5］，從而降低生產井周圍地層滲透率，對油井生產造成不利影響。因此，需要對二氧化碳驅過程中對地層影響進行研究分析。

1 研究思路

目前國內外對二氧化碳驅替的室內研究都是以一塊巖心為基礎，對其進行二氧化碳驅替，測量其驅替前后的滲透率再分析是否驅替過后會發生沉淀［6－8］。但此方法并不能完整的反應從注入井到生產井這一整體的驅替過程，不能清楚的反映二氧化碳驅替后儲層結垢位置。所以本文通過用幾塊巖心組合來模擬從注入井到生產井的地層狀態，對二氧化碳驅替前后每塊巖心滲透率進行測量，來研究二氧化碳驅替前后地層是否結垢導致滲透率降低，如果出現結垢，對結垢位置進行研究。

2 實驗過程

2.1 制作人工巖心

制作碳酸鈣含量占30%的低滲透人工巖心4塊（長度為1 cm～2 cm）。

制作過程：先配置膠溶液，由環氧樹脂、聚酰胺樹脂和四氯化碳按1∶1∶10的比例配置；將巖心粉（搗碎的天然巖心）、碳酸鈣和高嶺土按一定比例（見表1）混合，將事先配置好的膠溶液加入其中并拌均勻后放入制作巖心的裝置中加壓10 min后取出，放入烘箱以106℃烘烤，80 h后取出即可。

表1 制作人工巖心組分及各成分含量

2.2 巖心流動實驗

（1）將制作好的四塊人工巖心分別抽真空后飽和標準鹽水（由氯化鈉、無水氯化鈣和六水氯化鎂配置，各離子含量見表2）。

表2 標準鹽水中各離子濃度

（2）分別測量每塊巖心的液測滲透率，再將四塊巖心按滲透率由大到小排列，從巖心夾持器入口端放入，測其整體滲透率。

（3）四塊巖心及巖心組合滲透率測完以后，繼續用標準鹽水驅替，同時向其注入二氧化碳，調節控制高壓驅替泵的流量及二氧化碳氣瓶壓力，保證水氣交替注入。驅替9 d，每天從出口端取一瓶樣50 mL，檢測樣品中鈣離子含量。

（4）9 d后將四塊巖心取出，抽真空后再測量液測滲透率及組合滲透率，觀察通入二氧化碳前后巖心滲透率變化情況（見表3和圖1）。

表3 二氧化碳驅替前后各巖心滲透率大小

圖1 CO2驅替前后滲透率變化情況

圖2 鈣離子變化曲線圖

2.3 對產出液中鈣、鎂離子含量進行測定

由于地層流體中也含有鈣、鎂離子，制作的人工巖心中也含有碳酸鈣，如果產出液中鈣、鎂離子含量發生變化，則說明沉淀溶解或有沉淀析出。這里使用電感耦合等離子體發射光譜儀來測量鈣、鎂離子含量，鎂離子含量基本不變，產出液鈣離子變化情況（見表4和圖2）。

表4 產出液鈣離子變化情況

3 結論

二氧化碳驅替前后的四塊巖心滲透率都發生了變化，前兩塊巖心滲透率都明顯升高，第三塊巖心滲透率基本不變，最后一塊巖心滲透率有所降低；產出液鈣離子含量隨二氧化碳驅替成上升趨勢；由巖心滲透率變化情況和鈣離子濃度變化情況分析可得：二氧化碳驅替過程中，與碳酸鈣和水反應生成了碳酸氫鈣，使入口端兩塊巖心滲透率升高，出口端兩塊巖心滲透率不變及降低的原因有兩種可能發生的情況：（1）隨著二氧化碳向出口端驅替，壓力降低，二氧化碳濃度降低使之前生成的碳酸氫鈣又有部分沉淀了出來；（2）生成的碳酸氫鈣并未發生沉淀，而是由于驅替過程中導致前兩塊巖心中的固相顆粒發生運移，在后面兩塊原始滲透率較低的巖心小孔道中停留發生堵塞，導致滲透率略微降低。

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Laboratory study of carbon dioxide flooding impact on resevoir rock permeability

LI Xuhang，LUO Wei
（College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

Carbon dioxide flooding EOR technology has achieved good results in some field，but also but also existing CO2flooding output pipeline scaling phenomenon.By making artificial cores to simulate the the process of carbon dioxide flooding from the injection well to the production wells to study the formation scaling problems during carbon dioxide flooding. It was found that，after carbon dioxide flooding，most of the cores permeability increased，only a small part of the cores permeability declined.After detecting calcium ion and magnesium ion in displacement liquid found that calcium concentrations are higher than the original one and magnesium ion content changed little.So，after carbon dioxide flooding reservoir rock permeability increased most，only a small part of the rock permeability decreased because of the declined pressure or particle migration.

carbon dioxide flooding；artificial core；permeability；scaling

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.010

TE357.45

A

1673-5285（2015）08-0038-03

2015－04-09