CO2吞吐采油效果影響因素分析

摘要：在注氣采油時使用CO2可促進原油粘度降低，有效作用于原油輕質組分，對相關組分進行汽化與萃取，從而促進高效優質采油。CO2吞吐采油中應重點分析相關性影響因素，從而優化采油工藝。本文分析了CO2吞吐采油的應用特點和優勢，并探討油層中主要介質、自由氣和流體配伍與采油效果的相關性。

關鍵詞：采油技術;吞吐采油;CO2注氣采油;采收率

前言：

氣舉采油是常見采油方法。油井自噴的前提是地層供給能量充足，使井底原油可被舉升至地面，當此種供給能量不足時，必須在井底人為注氣加壓，促進原油噴出。CO2是優選氣體，具有顯著優勢。但在實際注氣采油中，應用CO2的效果易受一些因素影響穩定性。

1注氣采油中CO2的應用特點與優勢

注氣采油中，常規氣體對混相壓力要求較高，而CO2要求較低，同時通過CO2注入可抑制原油體積膨脹，降低原油粘度，顯著提高采收率。相關研究表明，CO2注氣采收率超過90%[1]。在CO2吞吐采油中受諸多因素影響。在此過程中，油層流體性質、孔隙介質、介質間相互影響、介質與施工流體的相互影響等都會影響采油質量。加強施工工藝優化和技術控制是改善采油效果的必要手段。在采用增產措施促進油層高效率產油時，對油層會造成不良影響。采用CO2吞吐促進增產，可改善采油效率，提高采油率，氣體和原油間發生作用，導致原油重質組分（如瀝青質、膠質）溶解紊亂并沉積于油層孔隙，避免油層滲透率過高。

2采油效果相關性因素

2.1油層組分影響

對注氣采油存在直接影響的因素是油層組分，其中以油層流體性質與孔隙介質為主。采用CO2注氣采油方案，可解決原油粘度過高問題，促進原油膨脹噴出，混相處理原油，造成油層溫度下降，降低油層流體pH值，同時會消極影響原油瀝青質、膠質穩定溶解，生成油垢，破壞油層。油層被破壞后，油層滲透性會發生改變且難以恢復。環境溫度對原有粘度有直接影響。當油層滲透性較高時，其孔隙較大且具有較好流通性。原油組分溶解紊亂后，有機微粒析出，在油體流動時裹挾微粒流出油層，故而不會嚴重破壞儲層。但是部分油層滲透性較低，重質組分析出后沉積在油層孔隙中造成油流通道發生堵塞，短期內降低油層滲透率。

在進行CO2吞吐采油模擬實驗中，選擇（2.3×10-3）μm2的低滲巖心作為實驗對象，實驗表明，在吐油時較易發生巖心堵塞[2]。當實驗對象更換為高滲巖心時，油層滲透性可見小幅度降低，與低滲巖心實驗相比影響較弱。低滲巖心采油吞吐實驗中，當原油瀝青質、膠質具有較低含量時，也不易出現重度堵塞。分析其原因，瀝青質、膠質成分中存在極性物質，該物質可生成特殊液體層附著于巖石孔隙表面，通常被稱為原油邊界層，其特點是粘度高、流動性差。邊界層厚度與瀝青質、膠質含量正相關。相關調查顯示，稠油瀝青質、膠質含量通常高于常規油層，部分含量高于50%。相反，低滲透油層具有更高含量的邊界層原油。邊界層原油主要成分為膠質等重質組分，將CO2注入原油層后，有機物質加速沉淀和析出，在孔隙表面發生沉積。在低滲油田中具有較小的滲流孔隙，即使有機沉淀較少也可能造成油流通道堵塞。原油溫度敏感性與自身粘度相關。通常情況下，當原始粘度較高時，升溫過程中粘度更易顯著降低。當溶解壓力一致時，在不同原油匯總CO2具有不同降粘作用。粘度越高的原油在經由CO2溶解后，粘度越會顯著降低。綜上，油層與流體性質共同對CO2吞吐效果產生影響。

2.2油層自由氣

自由CO2氣體存在的前提是在CO2吞吐反排周期中恢復近油井帶油溫，同時井底壓力較之CO2注入階段溶解壓力更低，或者原油、CO2混相壓力高于井底壓力。分析油儲地下剖面結構，油層遠端至井底處為壓降漏斗形態，導致壓力最低值發生在井底部位。受此影響，CO2自由氣飽和度與井底遠近距離負相關，而與滲油率正相關。不僅如此，近井區域氣體流動速度較快，發生高速碰撞，導致粘性流動受損，損失附加壓力，也被稱為渦流損失。CO2吞吐反排周期中，組分發生劇烈變化，不適用于常規井壓、產油量相關性研究。相關研究表明，產油量與巖心脫氣損失負相關，當生產壓差基本穩定時，可通過巖心出口端增壓的方法提高CO2溶解壓力，進而提高產油量。

2.3施工流體配伍

油層傷害來源分析顯示，其中重要因素之一是化學流體未優質配伍，導致出現沉淀，然后損傷油層。在采用CO2吞吐采油前應清洗油井，根據油井實際情況決定是否有預處理液使用必要性。部分油井需要先將CO2注入，然后替換為頂替液。在上述處理環節中，存在一個共同問題，即油層流體、巖石配伍控制。相關文獻表明，在進行上述操作時應防止注入酸性流體。原有重質組分含量較高時，一旦接觸酸性流體，極易生成沉淀并造成地層堵塞，致使滲透率損失提升，降低CO2吞吐作用。在進行流體注入操作時，應使其接近于油井地層水礦化度，預防油層中滲入低礦化度水。低礦化度水進入油層中會促使油層巖石內粘土礦物發生膨脹，并導致油層滲透率縮小。

結論：

綜上所述，在探討CO2吞吐機理時主要采用礦場實地研究和實驗室分析手段。通過探討施工流體配伍情況、油層空間自由氣含量、流體性質、孔隙介質、原油組分含量和測試實驗壓力等，定位CO2吞吐采油相關性因素。經分析認為，吞吐效果和原油組分含量負相關，壓力下降會造成CO2脫氣，進而消極影響采油量。

參考文獻

[1]羅永成，孫靈輝，吳振凱等.基于擴散系數變化的致密儲層水平井CO2吞吐產能預測模型[J].科學技術與工程，2021，21（09）：3588-3594.

[2]錢衛明，林剛，王波等.底水驅稠油油藏水平井多輪次CO_2吞吐配套技術及參數評價——以蘇北油田HZ區塊為例[J].石油地質與工程，2020，34（01）：107-111.

作者簡介：張冰（1985年4月-），男，漢族，河北省黃驊市人，本科學歷，工程師，研究方向：油氣田開發。