龍虎泡油田高臺子致密油層CO2驅實驗研究

商琳琳

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

致密油層滲透率低，常規水驅注入難度大，波及效率低，因此，CO2氣驅采油被廣泛應用于低滲透油層的開采。CO2驅油機理比注水復雜得多[1-3]，CO2在原油中溶解后，原油黏度和密度降低，而體積增大，地層流體界面張力降低，驅替阻力減小。此外，CO2溶于原油中能發揮溶解氣驅作用，溶于水生成的碳酸氫鹽可以提高碳酸巖的滲透率和注入能力[4-7]。

1 高臺子致密油層地質特征

大慶外圍的龍虎泡油田高臺子儲層巖性以含泥粉砂巖為主，長石和巖屑含量高，石英含量較低，成分成熟度和結構成熟度均低[8-9]。儲層砂巖的碎屑成分主要為石英、長石和巖屑，且含有一定量的碳酸鹽顆粒，石英含量20%～37%，長石含量23%～41%，巖屑含量14%～35%。

高臺子油層排替壓力分布區間較大，一般為11.0～26.0 MPa，少數為1.0～3.0 MPa，反映低滲透儲層注水開發時注水壓力高。儲層最大孔喉半徑為1.176 μm ，孔隙中值半徑平均0.073 7 μm。高臺子儲層屬于差、較差儲層，孔隙類型主要為粒間孔。儲層孔隙度主要為9.35%～16.75%，平均11.87%；滲透率主要為（0.1～1.23）×10-3μm2，平均為 0.6×10-3μm2。儲層原油黏度1.46 mPa·s，原油密度為0.755 g/cm3，體積系數1.233，原始氣油比68，原始飽和壓力8.9 MPa[10]。

2 室內實驗

2.1 地層流體注CO2膨脹實驗

利用高壓配樣器將脫氣原油和天然氣配制成地層油，使其高壓物性參數與地層的原始參數相同。將配制的地層油從高壓配樣器內轉至PVT釜內，并將油樣的壓力升高至地層壓力，恒溫至地層溫度，向PVT釜內注入CO2，攪拌均勻后，測定PVT釜內原油高壓物性參數。接著繼續注入氣體，重復原油高壓物性參數的測定。

注入CO2后，原油的飽和壓力升高。CO2注入量越大，則飽和壓力上升的越高，原油中溶解氣量也逐漸增大。隨著 CO2注入量的增加，原油體積系數和膨脹系數變大，黏度下降較為明顯（表1）。

隨著 CO2含量的增加，原油密度逐漸減小，那么儲層油流動性會增加；原油體積膨脹也有利于殘余油飽和度降低，從而提高原油采收率。

2.2 最小混相壓力測定

在實驗溫度和實驗壓力下，被驅出油的體積是由產出的分離液體體積乘以原油的體積系數計算出來的。采收率定義為采出油體積和飽和油體積之比，由此可計算注入1.2倍孔隙體積時的采收率。

改變CO2注入壓力，逐漸增加CO2注入量，累計達到 1.2倍左右孔隙體積時采收率與 CO2注入量的關系見圖1。可以看出，隨著CO2注入量的增加，累計采收率也逐漸增加，而CO2注入量增加到一定量后，采收率提高幅度緩慢，氣油比迅速上升（圖2）。

表1 J27塊模擬油注CO2膨脹實驗結果

圖1 不同注入壓力下累積采收率與CO2注入量關系

圖2 不同注入壓力下氣油比與CO2注入量關系

將不同注入壓力下最終采收率與相應注入壓力進行交匯，可見交匯曲線存在明顯的轉折點。根據最小混相壓力（MMP）測定標準，結合交會圖版，得到高臺子油層注CO2驅油的最小混相壓力為22.45 MPa，高于原始地層壓力20.1 MPa（圖3）。

圖3 注氣1.2 PV時采收率與壓力關系

2.3 CO2驅油實驗

實驗巖心為大慶齊家南地區金 27井區天然巖心，具體參數見表2。

實驗拼接巖樣1和巖樣2長度為24 cm左右的巖心得出在不同壓力下的實驗數據（表3）。

表2 巖樣基礎物性參數

表3 CO2混相和非混相驅油實驗結果

由表3可以看出，當驅替壓力低于21.5MPa時，巖樣2的最終采收率較高，分析認為巖樣1滲透率較低，孔隙及孔喉半徑較小，在較低的驅替壓力下波及系數小，采收率較低。當驅替壓力高于21.5 MPa時，巖樣1突破時采收率高于巖樣2，分析認為主要原因是巖樣1滲透率低、滲流阻力大，驅替壓差更大，比高滲透巖心更容易達到混相。高壓時CO2更充分地進入更微觀的孔喉之中，CO2驅隨著注入壓力增加，換油率增加，即混相驅的換油率高于非混相驅。CO2注入能力隨驅替壓力提高而增加，當驅替壓力超過混相壓力以后， CO2注入能力快速提高，高滲透的巖心注入能力明顯高于低滲透巖心。

3 結論與認識

（1）CO2注入后，原油的飽和壓力升高，原油溶解氣量數逐漸增大，原油的體積系數、膨脹系數變大，原油黏度下降較為明顯，原油的密度也逐漸減小，收縮率增大。

（2）根據最小混相壓力（MMP）測定標準，結合交會圖版，得到高臺子油層注 CO2驅油的最小混相壓力為22.45 MPa。

（3）當驅替壓力高于混相壓力時，低滲透率巖心滲流阻力大，驅替壓差更大，比高滲透巖心更容易達到混相，最終采收率高于高滲透率巖心。

（4）當驅替壓力達到混相以后，CO2注入能力迅速提高，采收率比非混相提高9%以上。