延長油田低滲油藏長巖心二氧化碳吞吐參數(shù)優(yōu)化

黃小亮，賈新峰，周 翔，鄭善平，嚴文德，袁迎中（.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶40；.加拿大里賈納大學(xué)工程系，里賈納S4S0A，加拿大；.中國石油新疆油田分公司采油一廠，新疆克拉瑪依84000）

延長油田低滲油藏長巖心二氧化碳吞吐參數(shù)優(yōu)化

黃小亮1，賈新峰2，周 翔2，鄭善平3，嚴文德1，袁迎中1
（1.重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶401331；2.加拿大里賈納大學(xué)工程系，里賈納S4S0A2，加拿大；3.中國石油新疆油田分公司采油一廠，新疆克拉瑪依834000）

以延長油田低滲油藏長巖心為實驗樣品，研究CO2吞吐中周期注入量、燜井時間、壓力衰竭速度、注氣方式和注氣速度等對低滲油藏開發(fā)效果的影響。實驗分析得出：CO2吞吐過程中，第一周期在整個CO2吞吐過程中起關(guān)鍵作用；第一周期應(yīng)當燜井到壓力穩(wěn)定再開井生產(chǎn)，之后的吞吐周期無需等壓力穩(wěn)定后再開井生產(chǎn)；適當?shù)偷淖馑俣饶軌蜉^好地克服油藏非均質(zhì)性的影響，減弱氣體指進給油藏開采帶來的負面影響。

延長油田；低滲油藏；CO2吞吐；實驗研究；參數(shù)優(yōu)化

CO2吞吐作為提高單井產(chǎn)油量的方法已得到廣泛應(yīng)用，向油藏中注入CO2具有降低原油黏度、增加流體流度、使原油膨脹和促使原油組分蒸發(fā)的作用，可達到提高原油產(chǎn)量的目的[1-5]。目前國內(nèi)外對CO2吞吐已經(jīng)有大量的研究：①采用人造或普通巖心進行室內(nèi)實驗，評價優(yōu)化其吞吐參數(shù)[6-11]；②應(yīng)用油藏工程結(jié)合數(shù)值模擬方法進行CO2吞吐參數(shù)優(yōu)化和影響因素研究[12-16]。然而，低滲油藏存在非均質(zhì)性強、滲流機理復(fù)雜等特殊性，采用人造或普通巖心做室內(nèi)實驗、用油藏工程結(jié)合數(shù)值模擬方法論證其參數(shù)的合理性尚存在一定的局限性：①人造巖心多為均質(zhì)，難以模擬儲集層的非均質(zhì)性；②普通短巖心長度不足，不能完全反映CO2吞吐對油藏波及范圍的影響程度；③油藏工程結(jié)合數(shù)值模擬方法不能完全真實表現(xiàn)CO2吞吐過程中的滲流機理。因此，本文采用長巖心CO2吞吐實驗的方法，對CO2吞吐參數(shù)進行優(yōu)化，為低滲油藏開發(fā)提供參考。

1 CO2吞吐實驗

采用延長油田長巖心進行CO2吞吐實驗，巖心總長度983.7 mm，平均直徑25.38 mm，平均滲透率48.0 mD，巖心孔隙體積95.8 mL，飽和油體積63 mL，含油飽和度65.8%，束縛水飽和度34.2%，原油密度0.85 g/cm3，巖心按布拉法則排序。實驗流程分4個步驟：裝入巖心、飽和巖心、注氣和采出（圖1）。所使用的地層原油，由分離器氣和油罐油按氣油比2 m3/t配制（在壓力6.58 MPa條件下），注氣用純度99.99%的CO2氣體。CO2吞吐長巖心實驗參數(shù)優(yōu)化方案見表1.

2 CO2吞吐實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

針對油藏開發(fā)需求，研究CO2吞吐對油藏的開發(fā)效果，設(shè)計了9組實驗（表1）。通過實驗結(jié)果綜合分析CO2周期注入量、燜井時間、壓力衰竭速度、注氣方式、注氣速度和混合N2注入等因素對CO2吞吐效果影響。

圖1 長巖心CO2吞吐實驗裝置示意

表1 延長油田長巖心CO2吞吐實驗方案及實驗結(jié)果

2.1 CO2周期注入量對CO2吞吐效果的影響

通過對比實驗1、實驗2和實驗3的結(jié)果，分析CO2周期注入量對CO2吞吐效果的影響。實驗1、實驗2和實驗3周期注入量分別為0.1 PV，0.2 PV和0.3 PV，比較3個實驗的第1周期：①模型最大壓力隨CO2注入體積增加而增加，實驗1、實驗2和實驗3最大壓力分別為8.60 MPa，11.37 MPa和13.96 MPa（表1）；②平均采油速度隨CO2注入體積增加而增加，實驗1、實驗2和實驗3平均采油速度分別為0.029 g/min，0.032 g/min和0.035 g/min（圖2）；③采出程度隨CO2注入體積增加而增加，實驗1、實驗2和實驗3采出程度分別為13.20%，14.28%和15.91%.

實驗表明，CO2吞吐過程中，注氣量越大，壓力越大，CO2更容易與原油融合，使得CO2的萃取、原油的膨脹作用增強，利于采出程度的提高。

圖2 延長油田長巖心CO2周期注入量與采油速度關(guān)系曲線

2.2 燜井時間對CO2吞吐效果的影響

通過對比實驗3和實驗4的結(jié)果，分析不同燜井時間對CO2吞吐效果的影響。實驗3的燜井時間為燜井至壓力達到穩(wěn)定，實驗4的燜井時間是60 min，從表1可以得出：①燜井時間對實驗3和實驗4中CO2吞吐第1和第2周期的采出程度都有較大影響，尤其是對第1周期的影響更大，實驗3中，CO2吞吐第1和第2周期的采出程度分別為15.91%和7.49%；實驗4吞吐第1和第2周期的采出程度分別為13.78%和7.06%，實驗3和實驗4的第1周期采出程度相差2.13%，相差較大；②燜井時間對CO2吞吐第3、第4和第5周期采出程度影響較小，采出程度基本一致。

實驗結(jié)果表明，CO2吞吐第1周期原油在近井地帶聚集，當注入CO2時，氣體推動附近的原油向模型內(nèi)運移，使得原油在CO2的溶解、膨脹作用下向油井方向流動。后續(xù)的生產(chǎn)周期，近井地帶的含油飽和度迅速下降，注入的CO2快速擴散，所需要的燜井時間相對減少。因此，在現(xiàn)場應(yīng)用施工的過程中，CO2吞吐第1周期應(yīng)當燜井至壓力穩(wěn)定再生產(chǎn)，而后的吞吐周期根據(jù)實際情況確定燜井時間，無需等到壓力穩(wěn)定才開井生產(chǎn)。

2.3 壓力衰竭速度對CO2吞吐效果的影響

通過對比實驗3和實驗5的結(jié)果，分析不同壓力衰竭速度對CO2吞吐效果的影響。實驗3和實驗5的壓力衰竭速度分別為3.0 MPa/h和1.5 MPa/h，從表1可以得出：實驗5的前2個生產(chǎn)周期采出程度和累計采出程度均高于實驗3，較低的壓力衰竭速度得到更高的采出程度。

2.4 注氣方式對CO2吞吐效果的影響

通過對比實驗3和實驗6的結(jié)果，分析定量注氣和定壓注氣對CO2吞吐效果的影響（表2）。

由表2可見，實驗3采用定量注氣，每個周期的注氣量均為0.3 PV，實驗6采用定壓注氣，每個周期的最大壓力都達到11.37 MPa.從5個周期累計采出程度來看，實驗3的累計采出程度達到31.53%；實驗6的累計采出程度是24.80%.從氣油比來看，實驗3的總氣油比為814，而實驗6的總氣油比達到1 028，兩個實驗的累計注氣量相當。因此，定量注氣比定壓注氣具有明顯的優(yōu)越性。

表2 注氣方式對CO2吞吐效果的影響

2.5 注氣速度對CO2吞吐效果的影響

通過對比實驗6和實驗7的結(jié)果，分析注氣速度對CO2吞吐效果的影響。實驗6和實驗7注氣速度分別為12 mL/min和8 mL/min，從表1可以得出：僅在第3周期，實驗6的采出程度高于實驗7，在其他周期，實驗7的累計采出程度均高于實驗6.表明在較小的注氣速度下，CO2吞吐能夠較好地克服模型非均質(zhì)性的影響，減弱氣體指進給油藏開采帶來的負面影響，使CO2能夠更好地與原油接觸。因此，適當?shù)亟档妥馑俣葘μ岣卟沙龀潭仁怯幸娴模瑫r還要綜合考慮生產(chǎn)周期等對經(jīng)濟效益的影響，實驗7比實驗6的生產(chǎn)時間延長了24%，為了進一步確定出實際生產(chǎn)中最佳注氣速度，需要綜合考慮經(jīng)濟效益的影響。

2.6 混合N2注入對CO2吞吐效果的影響

混合N2注入主要從以下兩方面考慮：①經(jīng)濟方面，CO2的市場價格高于N2，為了節(jié)約開采成本，提高經(jīng)濟效益，考慮用N2來代替部分CO2；②N2在原油中的溶解度遠遠低于CO2，注入N2后可以使油藏保持一定的能量。通過對比實驗8和實驗9的實驗結(jié)果，分析注入混合氣對吞吐效果的影響（表3）。①第1周期內(nèi)，實驗9的模型壓力和采出程度均高于實驗8，實驗9在注入0.1 PV的CO2后緊接著注入0.1 PV的N2，前期注入的CO2被后續(xù)注入的N2推向模型深處，使得CO2的作用半徑加大，深處的原油在CO2的溶解、膨脹作用下向生產(chǎn)井流動。②第2個生產(chǎn)周期，實驗9在注入0.1 PV的CO2后又注入0.2 PV的N2，前期注入的CO2被后續(xù)注入的N2推向模型深處，CO2的作用半徑加大，深處的原油在CO2的萃取作用下離開束縛水界面向生產(chǎn)井流動。同時由于總體積的增加，提高了模型的壓力，采出程度得到提高。③對第3周期來說，雖然實驗8和實驗9的注氣量相同，模型壓力近似相等，但是實驗8注入0.4 PV的CO2，能夠和油藏內(nèi)部的剩余油充分接觸，采出程度高于實驗9注入0.1 PV的CO2后再注入0.3 PV的N2的情況，由于現(xiàn)場實際考慮到經(jīng)濟可行性以及最大收益率的問題，實驗8消耗0.4 PV的CO2，而實驗9僅消耗0.1 PV的CO2.實驗9的經(jīng)濟利潤要高于實驗8，因此，用N2代替部分CO2是可行的。

表3 混入N2對CO2吞吐效果影響

3 結(jié)論

（1）CO2吞吐過程中，第1周期對整個CO2吞吐效果來說，都起到關(guān)鍵的作用。CO2注入量越大，壓力越大，CO2越容易與原油融合，使得CO2的萃取、原油的膨脹作用增強，利于提高原油采出程度。

（2）燜井時間對吞吐第1周期的采出程度影響較大，在現(xiàn)場應(yīng)用施工的過程中，第1周期應(yīng)當燜井到壓力穩(wěn)定后再開井生產(chǎn)，而后的周期根據(jù)實際情況安排燜井時間，無需等到壓力穩(wěn)定即可開井生產(chǎn)。

（3）CO2吞吐過程中，在較小的注氣速度下，能夠較好地克服模型非均質(zhì)性的影響，減弱氣體指進給油藏開采帶來的負面影響，使得CO2能夠更好地與原油接觸。適當?shù)亟档妥馑俣葘μ岣卟沙龀潭仁怯幸娴?，但實際生產(chǎn)過程中需要綜合考慮經(jīng)濟效益的影響，以確定最佳的注氣速度。

（4）在其他條件相同的情況下，適當?shù)偷乃ソ咚俣?、定量注氣和混合N2的注入有利于提高CO2吞吐開發(fā)效果。

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Optimization of Long Core CO2Huff?n?Puff Experimental Parameters in Low Permeability Reservoir,Yanchang Oilfield

HUANG Xiaoliang1,JIA Xinfeng2,ZHOU Xiang2,ZHENG Shanping3,YAN Wende1,YUAN Yingzhong1
(1.College of Oil and Gas Engineering,ChongqingUniversity of Science and Technology,Chongqing 401331,China; 2.Department of Engineering,ReginaUniversity,ReginaS4S0A2,Canada; 3.No.1 Production Plant,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China)

By experiment of long core samples from low permeability reservoir in Yanchang oilfield,the effects of cyclic injection volume, soak time,pressure decline rate,gas injection process and gas injection rate on low?permeability reservoir development by CO2huff?n?puff process were studied.The results show that the first cyclic CO2huff?n?puff is the key of production,its soak time should keep stable pres?sure followed by opening well for production,after which the production can be conducted without keeping stable pressure at any cycle. And appropriate low gas?injection rate may well overcome the influence of the model heterogeneity,hence reducing the negative impact of gas fingeringon reservoir exploitation.

Yanchangoilfield;low permeability reservoir;CO2huff?n?puff;experimental study;parameter optimization

TE357.42

A

1001-3873（2015）03-0313-04

10.7657/XJPG20150312

2015-02-09

2015-04-03

黃小亮（1982-），男，四川仁壽人，講師，油氣藏工程，（Tel）13618270563（E-mail）huiti@163.com.