特低滲透油藏注氣數(shù)值模擬研究

【摘要】特低滲透油藏因其儲層物性差、非均質(zhì)性嚴重，在開發(fā)過程中存在注水困難的問題。為了研究油藏注氣可行性，利用數(shù)值模擬軟件，在擬合室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上展開了5種模擬方案，即不補充能量衰竭、注水驅(qū)、注氣驅(qū)（CO2、N2及干氣驅(qū)）。研究結(jié)果表明：油藏彈性能較低，依靠彈性能采出程度只有4.1%；同時控制流線和等壓線是穩(wěn)定變化的，水驅(qū)前緣均勻推進，導(dǎo)致了注水模擬結(jié)果偏高；在注氣補充能量中，3種純氣驅(qū)的采出程度比純水驅(qū)的采出程度高，其中在模擬結(jié)束時，注CO2驅(qū)采出程度最高，為49.31%。

【關(guān)鍵詞】特低滲透油藏；可行性；數(shù)值模擬；注氣驅(qū)；采出程度

1、前言

與中高滲透油藏相比，低滲透油藏因其儲層物性差、非均質(zhì)性嚴重，導(dǎo)致注水開發(fā)難度大[1]，而國內(nèi)外研究表明注氣提高采收率技術(shù)在提高低滲透油藏采收率方面具有非常好的應(yīng)用前景[2]。近年來我國注氣開發(fā)，取得了突飛猛進的發(fā)展，在吐哈葡北油田、溫米油田溫五區(qū)塊、長慶靖安、江蘇富民、及吉林新立等礦場試驗的成功實施，都取得了顯著效果，說明注氣提高采收率技術(shù)在低滲透油藏有廣泛應(yīng)用。室內(nèi)注氣評價研究[3]主要是通過物理模擬和數(shù)值模擬手段進行，研究包括注氣類型、注氣方式、注氣壓力等方面研究。本次研究選取油藏埋藏深度為1405～1580m，儲層物性差，低壓、低孔、特低滲復(fù)合圈閉砂巖油藏，其滲透率低，地層流體粘度較高，且地飽壓差小，油藏天然水體很小，邊水不活躍，油藏能量難以有效補充。針對所選特低滲透油藏的特點，使用ECLIPSE數(shù)值模擬軟件建立特低滲油藏三維三相油藏數(shù)值模擬模型。結(jié)合三維三相油藏數(shù)值模擬模型，進行長巖心驅(qū)替實驗和注氣膨脹實驗的擬合，然后分別進行自然衰竭、注純水驅(qū)、純N2驅(qū)、純CO2驅(qū)、烴類干氣驅(qū)，并分析各種驅(qū)替方式的驅(qū)油效率、驅(qū)替過程中的動態(tài)特征，為油藏選擇合理的開采方式提供依據(jù)。

2、油藏數(shù)值模擬

2.1精細地質(zhì)模型的建立

根據(jù)所選特低滲油藏的特點，使用ECLIPSE數(shù)值模擬軟件軟件建立儲層地質(zhì)模型。根據(jù)所選特低滲油藏的靜態(tài)參數(shù)，將研究區(qū)縱向上作為3個模擬層，網(wǎng)格數(shù)目為60×42×3=7560。模型的主要參數(shù)有：所選油藏中部埋深為1520m，原始地層壓力為11.05MPa，油層厚度為6.2m，平均孔隙度為11.9%，平均滲透率為7.8×10-3μm2，地層原油粘度為20mPa.s，原始含油飽和度為0.56[4]。

2.2地層流體相態(tài)參數(shù)擬合

利用Eclipse軟件對油藏的原油高壓物性進行組分擬合處理，將組分分為7個擬組分（表1），重點擬合原油物性影響大的參數(shù)（飽和壓力、氣油比、密度、粘度等參數(shù)）（表2），還有擬合注入氣體膨脹實驗（圖1-圖3）。

3、模擬結(jié)果與分析

在整個模擬過程中，注采井均采用定井底流壓控制（2.0MPa）生產(chǎn)，最大注入井井底流壓35MPa（最大壓力為模擬區(qū)塊實際破裂壓力），模擬時間為20年。在模擬中總共設(shè)計了5種模擬方案，即不補充能量衰竭、注水驅(qū)、注氣驅(qū)（CO2、N2及干氣驅(qū)）。

3.1衰竭模擬結(jié)果

在不補充能量情況下即不注氣或不注水條件下，利用油藏本身降壓膨脹的彈性能量進行衰竭方式開采。在模擬結(jié)果中，預(yù)測5年采出程度為3.99%，在模擬時間10年后的采出程度為4.10%，采出程度增加幅度較小，從圖4（模擬5年含油飽和度分布圖）和圖5（模擬10年后含油飽和度分布圖）中可看出模擬時間5年到模擬時間10年的含油飽和度變化較小，且衰竭結(jié)束時模型中含油飽和度還比較高。由于儲層滲透率低及原油地下粘度較高（原始地層條件下的原油粘度值為20mPa.s，原油脫氣后粘度會增大），滲流阻力大，油不易流動，因此衰竭式開采產(chǎn)量很低，采出程度較低。

3.2各驅(qū)替方式模擬結(jié)果

在模擬中設(shè)計了4種注入方案：水驅(qū)、CO2驅(qū)、N2驅(qū)及干氣驅(qū)。圖6是各種驅(qū)替方式（水驅(qū)、CO2驅(qū)、N2驅(qū)及干氣驅(qū)）的模擬結(jié)果對比。從圖6中可看出，注水模擬過程中，采出程度在注水初期上升較快，在中后期上升幅度變慢，預(yù)測10年后的采出程度為28.51%，模擬結(jié)束后的采出程度為36.74%，水驅(qū)模擬的采出程度偏高，可能與建立的理想地質(zhì)模型有關(guān)，在模擬過程中，控制流線和等壓線是穩(wěn)定變化的，水驅(qū)前緣均勻推進。從圖5中還可看出，在各個模擬時間點下，模擬結(jié)果顯示出三種氣驅(qū)的采出程度比水驅(qū)的采出程度高，同時，三種氣驅(qū)相比，CO2驅(qū)采出程度最高，其次為干氣驅(qū)，采出程度最低是N2驅(qū)。在模擬結(jié)束時，CO2驅(qū)的采出程度比水驅(qū)的采出程度高出14.16%，N2驅(qū)采出程度比水驅(qū)采出程度高出5.72%，干氣驅(qū)采出程度比水驅(qū)的采出程度高出11.23%，在模擬結(jié)束時，CO2驅(qū)的采出程度比N2驅(qū)和干氣驅(qū)的采出程度分別高出8.43%、2.87%。原因可能是三種氣體中，CO2與原油之間的界面張力最小，在原油中溶解度最大，導(dǎo)致原油體積膨脹最大，增加了原油彈性能，降粘幅度最大，增加原油流動性，利于減少殘余油飽和度。因此，在三種氣驅(qū)中，CO2驅(qū)采出程度最高。從圖7中可看出，純水驅(qū)、純CO2驅(qū)、純N2驅(qū)和干氣驅(qū)的注入壓力變化趨勢均相同，注入壓力都是先呈持續(xù)升高趨勢，后則持續(xù)下降，下降到一定壓力后保持不變，但由于油藏的滲透率較低，原油黏度較大，驅(qū)替啟動壓力較高。

4、結(jié)論

（1）油藏彈性能較低，依靠彈性能采出程度只有4.1%，同時控制流線和等壓線是穩(wěn)定變化的，水驅(qū)前緣均勻推進，導(dǎo)致了注水模擬結(jié)果偏高。

（2）在注氣補充能量開發(fā)中，注氣驅(qū)能獲得較高的采出程度，其中CO2驅(qū)采出程度最高，為49.31%。

參考文獻

[1]郭平，李士倫，杜志敏等.低滲透油藏注氣提高采收率評價[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，2002，24（5）：46-50

[2]曹學(xué)良，郭平，楊學(xué)峰等.低滲透油藏注氣提高采收率前景分析[J].天然氣工業(yè)，2006，26 （3）：100-102

[3]郭平，劉建儀，李士倫等.提高采收率的注氣實驗評價體系[J].新疆石油地質(zhì)，2002，23（5）：408-409

[4]熊健，郭平.CO2非混相驅(qū)注氣參數(shù)優(yōu)化研究[J].新疆石油科技，2012，26（2）：56-59

作者簡介

白宏基：男；單位：大慶技師學(xué)院；畢業(yè)院校：華東石油學(xué)院，本科；研究方向：采油工程，教育管理；藉貫：黑龍江省林口縣。