低滲透油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力預(yù)測(cè)研究

鄭 強(qiáng),程林松,黃世軍,祝春生

(教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué),北京 102249)

低滲透油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力預(yù)測(cè)研究

鄭 強(qiáng),程林松,黃世軍,祝春生

(教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué),北京 102249)

注 CO2提高低滲透油藏采收率研究中,最小混相壓力是 CO2驅(qū)過程中的重要參數(shù)。以國(guó)內(nèi)某低滲透油藏流體為研究對(duì)象,在室內(nèi)相態(tài)實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用多級(jí)接觸和多因素回歸分析方法,考慮原油組分和溫度,建立適合目標(biāo)油藏實(shí)際的 CO2最小混相壓力預(yù)測(cè)公式。與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式相比,該公式提高了典型區(qū)塊最小混相壓力的預(yù)測(cè)精度,為現(xiàn)場(chǎng)確定最小混相壓力提供了簡(jiǎn)單、可靠的計(jì)算方法,為低滲透油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力的預(yù)測(cè)提供了新的思路。

低滲透油藏;CO2驅(qū);最小混相壓力;預(yù)測(cè)

引 言

國(guó)內(nèi)低滲透油氣田石油地質(zhì)儲(chǔ)量豐富,在低滲透儲(chǔ)量中動(dòng)用和未動(dòng)用的儲(chǔ)量幾乎各占一半[1]。目前,中國(guó)注水開發(fā)油田綜合含水已在 81%以上,有的達(dá) 90%以上[2]。與水相比,CO2的注入能力大,不受礦化度的影響,可有效降低原油黏度,尤其在水敏性低滲透油藏中優(yōu)勢(shì)更為明顯[3]。最小混相壓力是低滲透油藏注 CO2開發(fā)重要參數(shù)。目前,最小混相壓力的確定主要有室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算等方法。細(xì)長(zhǎng)管實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最小混相壓力的一種常用、準(zhǔn)確的方法,缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗費(fèi)大;理論計(jì)算主要是運(yùn)用前人回歸的大量經(jīng)驗(yàn)公式來預(yù)測(cè)最小混相壓力,雖然計(jì)算方便快捷,但精度低[4]。因此,需要結(jié)合具體油藏條件,重新建立適合目標(biāo)區(qū)塊的最小混相壓力計(jì)算方法。

1 油藏流體相態(tài)數(shù)值擬合

PVT擬合的目的是：用相態(tài)分析軟件對(duì)室內(nèi)等組分膨脹實(shí)驗(yàn)和注 CO2膨脹實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算擬合,得到可代表真實(shí)儲(chǔ)層流體特性的狀態(tài)方程參數(shù)。這些參數(shù)是組分模型中油、氣性質(zhì)計(jì)算的基礎(chǔ)[5]。目標(biāo)油藏物性參數(shù)為：油藏原始地層壓力為 21.26 MPa,地層溫度為 108.4℃,飽和壓力為10.41 MPa,溶解氣油比為 35.9,地層原油密度為0.746 g/cm3,地面脫氣原油密度為 0.843 g/cm3,地層原油黏度為 1.67 mPa·s。

對(duì)地層井流物進(jìn)行劈分歸并。一般情況下,將油藏流體劃分成 4～10個(gè)組分,就足以滿足擬合精度的需要[6]。經(jīng)多次擬合計(jì)算,最終將所有地層原油全組分合并為 CO2、C1+N2、C2-6、C7+4個(gè)擬組分。通過對(duì)流體泡點(diǎn)壓力、溶解氣油比、原油黏度、液相密度和油相體積系數(shù)進(jìn)行擬合,得到了符合真實(shí)流體相態(tài)特征的擬組分模型。其狀態(tài)方程參數(shù)場(chǎng)見表 1。

表 1 油藏流體擬組分狀態(tài)方程參數(shù)場(chǎng)

2 最小混相壓力計(jì)算方法對(duì)比與分析

自 20世紀(jì) 70年代以來,發(fā)展了眾多預(yù)測(cè) CO2最小混相壓力的經(jīng)驗(yàn)公式。該研究選用 Glaso、Alston、Silva和 Yuan4種計(jì)算方法來預(yù)測(cè) CO2驅(qū)最小混相壓力。

2.1 Glaso考慮中間組分對(duì) CO2最小混相壓力的影響

(1)油中 C2-C6餾分的摩爾質(zhì)量百分比大于18%時(shí),關(guān)系式為：

式中：fRF為 C2-C6的摩爾分?jǐn)?shù),%。

2.2 Alston關(guān)聯(lián)式

式中：MC5+為 C5+的相對(duì)分子質(zhì)量;Xvol為揮發(fā)成分(如 N2和 C1)的摩爾數(shù),mol;Xint為中間烴 (C2-4、CO2和 H2S)的摩爾數(shù) ,mol。

2.3 Silva關(guān)聯(lián)式

其關(guān)系式為：

式中：Wi為組分 i的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Ci為組分 i的碳原子數(shù);Ki為組分 i在富 CO2相和富油相間的分配系數(shù);F為質(zhì)量組成參數(shù)。

2.4 Yuan等人關(guān)聯(lián)式

其關(guān)系式為：

式中：a1～a10分別為回歸系數(shù);PC2-6為 C2-C6的質(zhì)量摩爾分?jǐn)?shù),%。

由現(xiàn)場(chǎng)提供的細(xì)長(zhǎng)管實(shí)驗(yàn)可知,油藏流體在油藏溫度下的 CO2最小混相壓力為 27.90 MPa。以上經(jīng)驗(yàn)公式法的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表 2。

可見,對(duì)于同一油藏流體,不同的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果相差較大,而且誤差較大 (至少 15.94%)。

3 最小混相壓力的計(jì)算新方法

考慮到實(shí)際油藏組分和油藏溫度的變化對(duì)最小混相壓力的影響,選擇 C1+N2、C2-6、C7+和 T 4個(gè)參數(shù)為回歸變量,利用多次接觸方法,應(yīng)用相態(tài)預(yù)測(cè)不同組分含量及不同溫度條件下 CO2的最小混相壓力。

3.1 數(shù)據(jù)體準(zhǔn)備

考慮 5個(gè)不同組分流體,分別在 80.0、90.0、100.0、108.4、120.0℃等不同溫度條件下進(jìn)行 CO2最小混相壓力的測(cè)試。不同流體組分含量見表 3,計(jì)算結(jié)果見表 4。

表 4 不同流體組分不同溫度下最小混相壓力計(jì)算結(jié)果

3.2 最小混相壓力計(jì)算新方法

選取擬合公式的形式,以上述計(jì)算結(jié)果作為樣本,進(jìn)行回歸計(jì)算,得到適合典型區(qū)塊的最小混相壓力回歸公式。以 C1+N2、C2-6、C7+和溫度 T為擬合變量,最小混相壓力與各變量為指數(shù)關(guān)系,則公式的基本形式為：

整個(gè)擬合的相關(guān)系數(shù)為 0.971 5,精度較高,擬合公式能夠反映樣本數(shù)值規(guī)律。因此,適合本油藏條件的 CO2最小混相壓力的計(jì)算公式為：

公式的適用條件：甲烷的摩爾含量自在 15%～35%之間,油藏溫度在 80～120℃之間。在油藏組分和油藏溫度下,公式計(jì)算結(jié)果為 27.86 MPa,與細(xì)管實(shí)驗(yàn)誤差僅為 0.13%,很好地預(yù)測(cè)了 CO2驅(qū)的最小混相壓力。

4 結(jié) 論

(1)目前的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果偏差較大,誤差至少為 15.94%。

(2)在精確相態(tài)擬合基礎(chǔ)上,新預(yù)測(cè)公式誤差僅為 0.13%,預(yù)測(cè)精度高,可以用于同類油藏 CO2驅(qū)最小混相壓力的預(yù)測(cè)。

[1]陳鐵龍 .三次采油概論 [M].北京：石油工業(yè)出版社,2000：40-73.

[2]張旭,劉建儀,易洋,等 .注氣提高采收率技術(shù)的挑戰(zhàn)與發(fā)展[J].特種油氣藏,2006,13(1)：6-9.

[3]祝春生,程林松 .低滲透油藏 CO2驅(qū)提高原油采收率評(píng)價(jià)研究[J].鉆采工藝,2007,30(6)：55-60.

[4]郝永卯,陳月明,于會(huì)利 .CO2驅(qū)最小混相壓力的測(cè)定與預(yù)測(cè)[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(6)：64-66.

[5]李仕倫,張正卿,冉新權(quán) .注氣提高石油采收率技術(shù)[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社,2001：153-160.

[6]AliDanesh.油藏流體的 PVT與相態(tài) [M].北京：石油工業(yè)出版社,2000：222-232.

Prediction of the m in imum m iscibility pressure of CO2-flooding for low permeability reservoir

ZHENGQiang,CHENGLin-song,HUANG Shi-jun,ZHU Chun-sheng
(MOE Key Laboratory,China University of Petroleum,Beijing102249,China)

Theminimum miscibility pressure is an importantparameter in CO2-flooding for low permeability reservoir.A prediction formula of CO2MMP is established for a low permeability reservoir in China based on laboratory experiments on phase behavior,usingmultiple contact and multiple regression analysiswith consideration of crude oil composition and temperature.Compared to traditional empirical formula,this formula has improved the prediction accuracy ofMMP,is simpler andmore reliable,and can be applied to similar low per meability reservoirs.

low permeability reservoir;CO2-flooding;minimum miscibility pressure;prediction

TE348;TE357.4

A

1006-6535(2010)05-0067-03

20100127;改回日期：20100308

國(guó)家“973”項(xiàng)目“溫室氣體提高石油采收率的資源化利用及地下埋存”(2006CB705808)

鄭強(qiáng) (1983-),男,2003年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué) (北京)石油天然氣工程學(xué)院在讀碩士研究生,主要研究方向?yàn)橛筒毓こ獭?/p>

編輯姜 嶺