注CO2開發(fā)油藏氣竄特征及影響因素研究

李景梅 （中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng)257015）

1 地質(zhì)概況及生產(chǎn)現(xiàn)狀

高89－1塊位于東營(yíng)凹陷博興洼陷金家－正理莊－樊家鼻狀構(gòu)造帶中部，埋深2800～3200m，平均孔隙度12.5%，滲透率4.7×10－3μm2，屬低孔特低滲薄互層儲(chǔ)層。地面原油密度0.8623g/cm3，平均地面粘度11.83mPa·s。該油藏是以巖性控制為主、構(gòu)造控制為輔的層狀構(gòu)造巖性油藏。含油面積4.1km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量247×104t。

2009年正式注氣至今，累增油達(dá)1.2×104t，增產(chǎn)效果明顯，但氣竄現(xiàn)象較為明顯，表現(xiàn)為隨氣體突破后，油氣比迅速攀升，產(chǎn)量遞減幅度增大。如高891－7井，當(dāng)采出端見(jiàn)到對(duì)應(yīng)注氣井高89－4井和高89－16井的注入氣后，氣油比及產(chǎn)出氣中CO2含量逐漸攀升，油井產(chǎn)量快速下降。為降低氣竄的不利影響，進(jìn)一步提高注氣開發(fā)效果，有必要對(duì)氣竄的影響控制因素做深入研究。

2 氣竄類型及模式

2.1 室內(nèi)試驗(yàn)

高89－1塊混相區(qū)域壓力28.9MPa，近混相區(qū)域壓力23～28MPa。分別開展了壓力為26.0MPa和31MPa的長(zhǎng)巖心驅(qū)替試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)混相驅(qū)和非混相驅(qū)時(shí)氣竄特征和提高采收率效果[1～4]。長(zhǎng)巖心驅(qū)替試驗(yàn)表明：相同注入體積情況下混相驅(qū)采收率明顯高于非混相驅(qū)；混相驅(qū)和非混相驅(qū)見(jiàn)氣規(guī)律不同，非混相驅(qū)見(jiàn)氣早，但氣油比緩慢增加；混相驅(qū)見(jiàn)氣晚，但見(jiàn)氣后氣油比就比較高 （圖1）。

2.2 氣竄類型及氣油比變化模式

生產(chǎn)井氣油比變化規(guī)律可以較好地指示氣竄發(fā)生、發(fā)展等過(guò)程。因此，基于試驗(yàn)區(qū)高89－1塊實(shí)際油藏資料建立了高89－1塊油藏概念模型，分別模擬了CO2驅(qū)替過(guò)程中不同地層壓力 （如30、25、18MPa）時(shí)氣油比變化規(guī)律，并提出了3種氣油比變化模式，即混相驅(qū)模式、近混相驅(qū)模式和非混相驅(qū)模式。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以根據(jù)氣油比變化特征判斷區(qū)塊注CO2驅(qū)替模式和地層壓力情況，采取有針對(duì)性措施提高注CO2開發(fā)效果。

圖1 CO2注入孔隙倍數(shù)與氣油比、采收率關(guān)系曲線

2.2.1 混相驅(qū)模式

注CO2開發(fā)過(guò)程中，當(dāng)注入井至生產(chǎn)井的地層壓力均大于油藏混相壓力時(shí)，油藏能夠達(dá)到混相?？蓪⒆⑷刖辽a(chǎn)井之間流體分為3個(gè)區(qū)：CO2區(qū)、混相區(qū)、注氣前的原始油區(qū)，氣油比在不同區(qū)變化規(guī)律不同。注CO2開發(fā)時(shí)，CO2前緣與地層油接觸并發(fā)生混相，形成混相帶，隨著注氣井不斷注氣，混相驅(qū)條帶與生產(chǎn)井附近的地層油一起被驅(qū)替到井底而被開采出來(lái)。在混相帶到達(dá)生產(chǎn)井井底之前，氣油比基本保持在原始?xì)庥捅雀浇?；?dāng)混相帶前緣到達(dá)到井底時(shí)，氣油比會(huì)逐漸增加；隨著混相帶被完全采出，注入氣體突破，氣油比大幅度上升。

2.2.2 近混相驅(qū)模式

當(dāng)注入井近井地帶地層壓力大于油藏混相壓力而生產(chǎn)井附近地層壓力小于CO2驅(qū)混相壓力時(shí)，只有注入井附近地層油能達(dá)到混相?？蓪⒆⑷刖辽a(chǎn)井之間流體分為4個(gè)區(qū)：CO2區(qū)、混相區(qū)、非混相區(qū)、原始油區(qū)。該模式下氣油比變化規(guī)律與混相驅(qū)模式主要區(qū)別在于氣油比在非混相條帶與混相條帶之間存在一個(gè)平臺(tái)，分析認(rèn)為，這是由于混相區(qū)和非混相區(qū)之間CO2存在一個(gè)比較穩(wěn)定的溶解度區(qū)間。目前，特低滲透油藏CO2多為近混相驅(qū)模式，這是由于特低滲油藏在開發(fā)初期均采用壓裂彈性開發(fā)，因此生產(chǎn)井附近地層壓力下降快，難以達(dá)到混相條件。

2.2.3 非混相驅(qū)模式

當(dāng)注入井至生產(chǎn)井之間地層壓力小于油藏混相壓力時(shí)，為CO2非混相驅(qū)?？蓪⒆⑷刖辽a(chǎn)井之間流體分為3個(gè)區(qū)：CO2區(qū)、非混相區(qū)、原始油區(qū)。注CO2開發(fā)過(guò)程中，當(dāng)非混相區(qū)前緣到達(dá)生產(chǎn)井井底，由于地層油中溶解了一部分CO2，因此油井氣油比開始升高；當(dāng)非混相帶被完全采出，注入氣體開始完全突破。

2.3 氣竄的影響因素

2.3.1 儲(chǔ)層滲透率的影響

從滲透率對(duì)氣竄的影響看 （圖2），儲(chǔ)層滲透率（K）大，氣體超覆現(xiàn)象明顯，氣竄越嚴(yán)重。

2.3.2 平面非均質(zhì)性的影響

從平面非均質(zhì)性對(duì)氣竄的影響看 （圖3），高滲透率（K）方向CO2注氣井與采油井之間的氣竄速度明顯快于低滲透率方向。

2.3.3 裂縫的影響

裂縫對(duì)CO2驅(qū)的影響較大，影響CO2驅(qū)的波及范圍，尤其是裂縫平行于注采方向時(shí)，氣竄嚴(yán)重，波及范圍明顯減小，注氣效果變差 （圖4）。從預(yù)測(cè)的驅(qū)油效果來(lái)看，裂縫方向與注采方向斜交 （成45°）15年末注CO2采出程度為30.1%，而裂縫方向與注采方向平行情況下的15年末注CO2采出程度僅為23.2%。

圖2 不同滲透率對(duì)氣竄的影響

圖3 平面非均質(zhì)性對(duì)氣竄的影響

圖4 裂縫對(duì)氣竄的影響

3 應(yīng)用實(shí)例

圖5 氣油比變化曲線

圖6 無(wú)因次產(chǎn)能變化曲線

高89－1塊注氣開發(fā)后，不同區(qū)域生產(chǎn)井氣油比和產(chǎn)能變化特征不同[5，6]，從該區(qū)塊北部的高89－9井和南部的高891－7井生產(chǎn)氣油比和無(wú)因次產(chǎn)能變化曲線 （圖5、6）來(lái)看，高89－9井見(jiàn)氣晚，無(wú)因次產(chǎn)能較高；而高891－7井見(jiàn)氣早，無(wú)因次產(chǎn)能較低。高89－9井目前氣油比達(dá)400m3/m3以上，該井氣油比變化符合近混相驅(qū)模式特征，表明該區(qū)地層壓力位于近混相壓力區(qū)間內(nèi)。同時(shí)從注氣試驗(yàn)區(qū)實(shí)測(cè)地層壓力 （表1）來(lái)看，高89－9井附近地層壓力較高，實(shí)測(cè)壓力30.1MPa，滿足CO2驅(qū)混相條件；高891－7井附近地層壓力較低，實(shí)測(cè)壓力24.1MPa，屬于近混相狀態(tài) （近混相范圍：23～28MPa），與根據(jù)氣油比變化判斷的結(jié)果一致。

表1 高89－1塊注CO2試驗(yàn)區(qū)地層壓力測(cè)試結(jié)果表

氣竄會(huì)造成生產(chǎn)井產(chǎn)量下降，CO2產(chǎn)出量升高。注氣開發(fā)過(guò)程中，對(duì)于初期小規(guī)模氣竄可通過(guò)注采調(diào)控方法來(lái)降低氣油比，即通過(guò)周期性采油和關(guān)停部分注采敏感井，調(diào)整地下壓力場(chǎng)及滲流場(chǎng)來(lái)延緩氣竄。對(duì)于注氣后期出現(xiàn)的大量氣竄可以通過(guò)油水井調(diào)堵措施來(lái)控制氣竄，提高氣驅(qū)開發(fā)效果。

4 結(jié) 論

1）基于最低混相壓力試驗(yàn)和概念模型的數(shù)值模擬，提出了3種氣油比變化模式，即：混相驅(qū)、近混相驅(qū)和非混相驅(qū)模式，為深入研究氣竄奠定了基礎(chǔ)。

2）利用3種氣油比變化模式對(duì)氣竄影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，儲(chǔ)層滲透率、非均質(zhì)性和裂縫對(duì)氣竄均有明顯影響。

3）3種氣油比變化模式對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)判斷氣竄類型和地層壓力范圍并采取針對(duì)性措施有重要的指導(dǎo)作用。

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