C O2驅(qū)竄逸影響因素研究

周 迅

（中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南濮陽(yáng) 457001）

C O2驅(qū)竄逸影響因素研究

周 迅

（中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南濮陽(yáng) 457001）

氣竄已成為制約CO2驅(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大波及范圍、提高采收率的重要因素。采用理論計(jì)算、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究了中原油田濮城沙一下油藏CO2驅(qū)竄逸機(jī)理，包括CO2竄逸影響因素、CO2與油水的擴(kuò)散傳質(zhì)作用及溶解規(guī)律。利用長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，分析了驅(qū)替壓差、油藏非均質(zhì)性、溫度和開(kāi)發(fā)方式對(duì)CO2竄逸的影響規(guī)律。CO2竄逸速度主要受驅(qū)替壓差、溫度、壓力、以及油藏非均質(zhì)性、注入方式等因素的影響，研究這些因素對(duì)竄逸速度的影響程度，可以為科學(xué)的封竄提供依據(jù)。

CO2驅(qū)竄逸；影響因素；注入方式

1 影響因素

基于濮城沙一下油藏條件，選用長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)方法，模擬了不同因素對(duì)CO2竄逸的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。實(shí)驗(yàn)儀器：包括高壓恒壓恒速泵，壓力傳感器，中間容器，填砂管，回壓閥，恒溫箱，CO2氣源等。人造巖心規(guī)格為Φ3.8cm×100cm，原油及實(shí)驗(yàn)用水取自產(chǎn)出油及注入水，溫度為82.5℃，壓力為18MPa。

圖1 長(zhǎng)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程示意圖

實(shí)驗(yàn)步驟：①物理模型為填砂巖心，幾何尺寸：Φ3.8cm×100cm；②將模型抽真空，查漏，抽真空后12h內(nèi)真空度沒(méi)有變化時(shí)，開(kāi)始后續(xù)實(shí)驗(yàn)；③氣測(cè)模型滲透率；④調(diào)節(jié)恒溫箱至實(shí)驗(yàn)溫度，開(kāi)泵注水，水測(cè)滲透率；⑤開(kāi)始調(diào)節(jié)入口壓力至實(shí)驗(yàn)壓力，待氣體壓力穩(wěn)定后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；⑥開(kāi)泵至恒壓狀態(tài)，使得入口壓力以恒定狀態(tài)注入，同時(shí)開(kāi)始?jí)毫ΡO(jiān)測(cè)；待各測(cè)壓點(diǎn)壓力平衡后停止實(shí)驗(yàn)，記錄時(shí)間及壓力變化。

1.1 驅(qū)替壓差對(duì)CO2竄逸的影響

模擬了不同驅(qū)替壓差（0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.8MPa）下CO2竄逸時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，控制壓差對(duì)抑制氣竄具有顯著作用。隨著驅(qū)替壓差增加，竄逸時(shí)間明顯變快，但存在一個(gè)拐點(diǎn)。

從不同滲透率巖心見(jiàn)氣時(shí)間來(lái)看，滲透率對(duì)竄逸速度影響很大，0.1MPa下高滲巖心2 047×10-3μm2，氣竄時(shí)間7.18min，而中滲巖心217×10-3μm2，氣竄時(shí)間265.4min，說(shuō)明在相同驅(qū)替壓差下，氣竄速度隨滲透率增加而快速增加。

因此，現(xiàn)場(chǎng)控制氣竄的一個(gè)有效方法是合理控制生產(chǎn)壓差，保持生產(chǎn)壓差低于拐點(diǎn)壓差。若超過(guò)拐點(diǎn)壓差，通過(guò)控制壓差來(lái)抑制氣竄效果變差，需采用其他方法控制氣竄。

1.2 溫度對(duì)CO2竄逸的影響

模擬了不同溫度（20℃、40℃、60℃、82.5℃）下CO2竄逸時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同一驅(qū)替壓差下，溫度升高，竄逸時(shí)間變快。其原因是溫度升高后，CO2分子動(dòng)能增加，且氣液黏度均降低，這兩方面均利于CO2在地層油水中的擴(kuò)散，從而使得竄逸速度加快。

1.3 壓力對(duì)竄逸速度的影響

將注入和產(chǎn)出口壓差穩(wěn)定在0.1MPa，模型溫度恒定在82.5℃，回壓設(shè)定在0.1MPa、1MPa、2MPa、4MPa開(kāi)展注CO2實(shí)驗(yàn)，觀察CO2在出口的竄逸時(shí)間和在巖心中的壓力平衡時(shí)間。巖心滲透率為217×10-3μm2，共開(kāi)展了4組驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。

從壓力與竄逸時(shí)間關(guān)系來(lái)看，同一驅(qū)替壓差下，壓力升高，竄逸時(shí)間變快，說(shuō)明壓力升高后，有更多的CO2溶解于地層水中，由于濃度差導(dǎo)致的CO2在地層水中的擴(kuò)散加劇，從而使得竄逸速度加快。同時(shí)，壓力升高也會(huì)使得氣、液黏度升高，二者共同作用的結(jié)果使得壓力對(duì)竄逸速度產(chǎn)生一定影響，但相對(duì)有限。

1.4 油藏非均質(zhì)性對(duì)CO2竄逸的影響

采用雙管并聯(lián)方法，模擬了不同滲透率級(jí)差（2倍、5倍、10倍）下CO2竄逸時(shí)間，其中中滲管巖心滲透率為217×10-3μm2，高滲管巖心滲透率分別為395×10-3μm2、1016×10-3μm2、2 047×10-3μm2。

三種不同級(jí)差下竄逸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著滲透率級(jí)差的加大，高滲層見(jiàn)氣的時(shí)間迅速縮短，從級(jí)差2倍的42min降低到級(jí)差10倍時(shí)的9.8min，見(jiàn)氣時(shí)間縮短了4倍，而中滲管見(jiàn)氣時(shí)間延長(zhǎng)。

因此要從見(jiàn)氣時(shí)間和產(chǎn)氣量?jī)煞矫妫C合分析油藏非均質(zhì)性對(duì)氣竄產(chǎn)生的影響及氣竄程度。

1.5 注入方式對(duì)CO2竄逸的影響

模擬了不同滲透率巖心內(nèi)CO2驅(qū)、水氣交替、水驅(qū)等開(kāi)發(fā)方式對(duì)CO2竄逸的控制程度，其中中滲巖心滲透率為217×10-3μm2，高滲巖心滲透率為2 047×10-3μm2。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水/氣交替注入過(guò)程中，注水壓力上升較明顯，注氣壓力上升速度則較低，驅(qū)替壓差呈現(xiàn)波段增壓特征。但在2～3個(gè)水氣交替周期后，注氣壓力也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。由于氣/水界面的大量產(chǎn)生，毛管阻力迅速增大，注氣壓力逐步升高，因此水氣交替可作為控制CO2竄逸的一種有效方法。但隨著滲透率的增加，水氣交替驅(qū)控制氣竄的效果開(kāi)始下降。

2 結(jié)束語(yǔ)

生產(chǎn)壓差控制在拐點(diǎn)以內(nèi)可較好地控制CO2竄逸速度；對(duì)于見(jiàn)氣時(shí)間較慢的油層，應(yīng)當(dāng)結(jié)合吸氣量綜合判別油藏的見(jiàn)效和氣竄程度；油藏非均質(zhì)程度弱油藏，可考慮較為經(jīng)濟(jì)的水氣交替方式控制CO2竄逸。

[1] 李士倫，郭平，王仲林，等.中低滲透油藏注氣提高采收率理論及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

S t u d y o n I n f l u e n c i n g F a c t o r s o f C O2F l o o d i n g

Zhou Xun

Gas channeling has become an important factor restricting the further expansion of CO2flooding and improving oil recovery.In this paper，the mechanism of CO2fl ooding in the Pucheng sand reservoir of Zhongyuan Oilf i eld is studied by theoretical calculation，indoor experiment and numerical simulation method，including CO2influx influencing factors，diffusion and mass transfer of CO2and oil and water，and dissolution laws.The effects of displacement pressure，reservoir heterogeneity，temperature and development mode on CO2channeling were analyzed by using long core fl ooding experiment.The velocity of CO2is mainly affected by the factors such as displacement pressure，temperature，pressure，reservoir heterogeneity and injection mode.It is possible to study the inf l uence of these factors on the speed of channeling.

CO2fl ooding；inf l uencing factor；injection mode

TE357.4

A

1003-6490（2017）08-0231-02

2017-06-13

周迅（1988—），男，湖北安陸人，工程師，主要從事調(diào)剖堵水、氣驅(qū)提高采收率工作。