低滲透油藏注二氧化碳綜合評價

王紫雪 中原油田濮城采油廠 河南范縣 457500

隨著石油工業發展，油氣田開發難度越來越大。目前，油田一次、二次采油技術僅能采出原始地質儲量的1/3左右，大約還有2/3的原油仍然滯留在地下而形成“困油”，也就是我們通常所說的“剩余油”【1】。目前提高采收率技術主要是改善二次采油和強化采油，即EOR/IOR。EOR技術主要包括熱采、注氣、化學驅、微生物驅等，其中注二氧化碳提高采收率技術尤為突出，而化學驅提高采收率技術的應用主要集中在我國【2】。因此，探索低滲透油藏注二氧化碳驅油機理、驅油效果以及現場如何合理高效的實施二氧化碳注氣開發具有重要意義。

二氧化碳驅油機理分析研究

二氧化碳在原油中具有很好的溶解性，在原油中的溶解度隨壓力的上升而上升 隨溫度的升高和原油分子量的增加而下降。相同條件下二氧化碳在原油中的溶解度比在水中的溶解度高3～9倍，因而即使在低壓下二氧化碳也是一種很好的非混相驅注入劑。而在高壓下，二氧化碳則是一種很好的混相驅注入劑。二氧化碳的溶解氣驅作用、混相驅替、膨脹原油作用、降低原油粘度、碳酸水提高巖石滲透率等作用都會有助于提高原油采收率。

當原油中的二氧化碳溶解氣飽和后，能夠大大降低原油粘度。在地層條件下，壓力越高，二氧化碳在原油中溶解度就越大，則原油粘度就降低越顯著。當二氧化碳溶于原油后，可使原油粘度下降到原粘度的1/10～1/100。二氧化碳溶解在重質原油中引起的粘度下降幅度比二氧化碳溶解在輕質原油中引起的粘度下降幅度大得多。原油粘度降低時，原油流動能力增加，從而提高了原油產量。

大量的二氧化碳溶于原油和水，將使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，試驗表明，二氧化碳在油田注入水中的溶解度為5 %（質量），而在原油中的溶解度為15%（質量） 由于大量二氧化碳溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s，使原油體積增加了17.2%，同時也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度將提高20%以上，同時也降低了水的流度。因為碳酸化后，油和水的流度趨向靠近，所以改善了油與水流度比，擴大了波及體積。

二氧化碳易溶于水，起三個作用：

①使水的粘度有所增加，當注入粘度較高的水時，由于水的流動性降低，從而使水、油粘度比例隨著油的流動性增大而變小。

②二氧化碳水溶液能與巖石的碳酸鹽成分發生反應， 并使其溶解， 從而提高儲集層的滲透率性能，使注入水的吸收能力增強。

③可降低油水界面的表面張力，從而提高驅油效率。

二氧化碳在原油中可以充分溶解，使原油的體積大幅度膨脹，一般可增加10%～100%，原油體積膨脹的大小，不但取決于原油分子量的大小，而且也取決于二氧化碳的溶解量。這種膨脹作用對驅油非常重要。

水驅后留在油層中的殘余油與膨脹系數成反比，即膨脹越大，油層中殘留的油量越少，殘余油飽和度越小。

溶解的油滴將水擠出孔隙空間，使水濕系統形成一種排水而不是吸水過程，泄油的相對滲透率曲線高于他們自動吸油相對滲透率曲線，形成一種在任何給定飽和度條件下都有利的油流動環境。

最小混相壓力取決于二氧化碳的純度、原油組分和油藏溫度。最小混相壓力隨著油藏溫度的增加而升高 隨著原油中C5以上組分分子量的增加而升高 受二氧化碳純度（雜質含量）的影響，如果雜質臨界溫度低于二氧化碳的臨界溫度，則最小混相壓力減小，反之，如果雜質的臨界溫度高于二氧化碳的臨界溫度，則最小混相壓力增大。

非混相二氧化碳驅油機理是建立在二氧化碳溶于原油而導致原油特性改變的基礎上。為了最大限度地降低原油的粘度和增加原油體積，以獲得最佳驅油效率，必須在油藏溫度和壓力條件下，有足夠的時間使二氧化碳飽和原油。但地層油藏條件非常復雜，注入的二氧化碳很難與油藏中原油完全混合好。多數情況下，分子的擴散過程很緩慢，特別是水相將油相與二氧化碳氣相隔開時，水相阻礙了二氧化碳分子向油相中的擴散并且完全抑制了輕質烴從油相釋放到二氧化碳中。因此，必須有足夠的時間才能使二氧化碳分子充分擴散到油中。

二氧化碳易溶于水，溶有二氧化碳的水稱為碳酸水，碳酸水按溶解的二氧化碳量不同而呈現不同酸性。二氧化碳在純水中溶解度隨溫度的升高而減少，隨二氧化碳氣體壓力的升高而增加，當壓力達到7MPa以后，二氧化碳在水中的溶解度呈增加趨緩。碳酸化的原油和水，不僅改善了原油和水的流度比，還有利于抑制粘土膨脹。碳酸水能與油藏的碳酸鹽反應，使注入井周圍滲透率提高。可見碳酸鹽巖油藏更有利于二氧化碳驅油。另外，二氧化碳水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解除無機垢堵塞、疏通油流通道，恢復單井產能。

建立油藏三維定量化地質模型就是把油藏的各種開發地質特征在空間的分布定量的描述出來，其重點是儲層系數的三維分布，它能夠揭示儲層的非均質特征，指導油田開發生產工作。由油田提供的典型區塊地質構造圖和井位圖，建立一個區塊模型，小層數據表中靜態資料（包括有效厚度、滲透率、孔隙度）的確定是根據每一個小層的資料，然后利用有效厚度加權平均值求得的

（1）對于不同的氣驅方式，與水驅相比，階段采出程度都有不同的增加，即連續氣驅和水氣交替驅的開發效果都比水驅開發效果好。建議水驅后直接轉為連續二氧化碳驅較好。

（2）對于氣體不同驅替方式，通過技術指標優選，可以得出：

a、對于連續二氧化碳驅替，注氣開發的時間越早，開發效果越好。

b、對于二氧化碳連續驅替，生產井井底壓力較小時，開發效果越好。

c、對于二氧化碳連續驅替，注氣速度越高，階段采出程度越高，開發效果較好。