基于儲(chǔ)層非均質(zhì)性評(píng)價(jià)二氧化碳驅(qū)油效果*

劉斌，柳玉昕

（東北石油大學(xué),黑龍江大慶163318）

油田化學(xué)

基于儲(chǔ)層非均質(zhì)性評(píng)價(jià)二氧化碳驅(qū)油效果*

劉斌，柳玉昕

（東北石油大學(xué),黑龍江大慶163318）

隨著中國(guó)各大油田開(kāi)采力度的加大，開(kāi)采階段基本都進(jìn)入了含水率較高的后期階段，為了進(jìn)一步滿足日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi)需求、提高采收率，CO2驅(qū)油技術(shù)逐漸走入人們的視野，備受各大油田的青睞，成為目前油田上提高采收率的重要技術(shù)之一。CO2驅(qū)油效果受眾多因素影響，油藏非均質(zhì)性是其中一個(gè)非常重要的因素。本文基于油藏非均質(zhì)性對(duì)CO2驅(qū)油效果的影響程度做出評(píng)價(jià)，并在評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善非均質(zhì)油藏CO2驅(qū)油方法。重點(diǎn)分析了兩種非均質(zhì)性對(duì)CO2驅(qū)油效果的影響，評(píng)價(jià)了兩種非均質(zhì)性對(duì)CO2驅(qū)油效果的影響程度。

CO2驅(qū)油；儲(chǔ)層非均質(zhì)性；提高采收率；影響程度

隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷深入，層間矛盾逐步暴露，油層的動(dòng)用程度不斷降低。我國(guó)北部地區(qū)油田是多層砂巖油田，層間矛盾以及層內(nèi)矛盾是造成油田開(kāi)發(fā)效果逐步變差的主要原因。由于油田構(gòu)造高部位層數(shù)相對(duì)較多，層間矛盾是縱向上的主要矛盾，油田構(gòu)造低部位由于層數(shù)相對(duì)較少且單層厚度較大，層內(nèi)矛盾是遏制油田開(kāi)發(fā)水平的主要矛盾。同時(shí)對(duì)于注水開(kāi)發(fā)油田，由于原油粘度高，油水流度比大，加之地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，使注入水突進(jìn)現(xiàn)象更加明顯，含水率快速上升。而且我國(guó)大部分陸上油田都已經(jīng)進(jìn)入含水率較高的開(kāi)采階段，水驅(qū)不能起到穩(wěn)油控水的效果[1-5]。鑒于水驅(qū)的諸多弊端，新型的CO2驅(qū)油逐漸成為全國(guó)各大油田提高采收率的新方法。CO2驅(qū)是一種相當(dāng)新的提高原油采收率的工藝方法，在保證我國(guó)油田原油穩(wěn)產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。由于CO2驅(qū)油受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響較大，本文重點(diǎn)研究油藏非均質(zhì)性對(duì)CO2驅(qū)油效果的影響程度。并且對(duì)影響程度做出評(píng)價(jià)，進(jìn)而在評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善非均質(zhì)油藏CO2驅(qū)油方法。

1 目標(biāo)區(qū)塊特征

本文以遼河油田榮興屯油田區(qū)塊為研究對(duì)象，榮興屯油田區(qū)塊位于遼寧省盤(pán)錦市榮興農(nóng)場(chǎng)境內(nèi)。榮幸屯油田區(qū)塊共有36口新井（其中油井29口、注水井7口），總鉆井進(jìn)尺8.81萬(wàn)m，配套建設(shè)井場(chǎng)至計(jì)轉(zhuǎn)站連接管線0.3km；新建29臺(tái)10萬(wàn)大卡水套加熱爐；鉆井及采油期地面工程均依托現(xiàn)有公輔設(shè)施。榮興屯油田區(qū)塊最大日產(chǎn)油195t。遼河油田屬于典型的非均質(zhì)儲(chǔ)層油田，其整體結(jié)構(gòu)特征為西傾斜的斷背。榮興屯油田區(qū)塊總體上表現(xiàn)為南北較厚，東邊較薄，反映了地貌具有西低東高的特點(diǎn)[6]。地質(zhì)特征見(jiàn)圖1。

圖1遼河油田地者特征圖Fig．1Liaohe oil field characteristics map

2 CO2驅(qū)油效果受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影的研究

通過(guò)對(duì)前人的研究可知，CO2驅(qū)替效果受儲(chǔ)層非均質(zhì)性和層間竄層影響較大。本文以遼河油田榮興屯油田區(qū)塊做為研究對(duì)象，基于該區(qū)塊的地質(zhì)特征建立典型的物理模擬模型。通過(guò)不斷改變參數(shù)來(lái)模擬各種情況下儲(chǔ)層的非均質(zhì)及竄流通道對(duì)CO2驅(qū)替效果及采收率的影響。

2.1 CO2驅(qū)油受層間非均質(zhì)性的影響程度

在油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于受到儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性不同的影響。層間干擾、高滲透層突進(jìn)、層間差異等現(xiàn)象會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)時(shí)產(chǎn)生。因此層間差異的影響會(huì)在選擇開(kāi)發(fā)層系中首先考慮，繼而根據(jù)影響程度選擇進(jìn)行分層開(kāi)采[7]。這種影響在二類(lèi)油層中尤為突出。二類(lèi)油層具有層數(shù)多、橫向變化快、厚度小、連通性差的特點(diǎn)。通過(guò)獲取的遼河油田榮興屯油田區(qū)塊地質(zhì)特征來(lái)設(shè)置模擬模型的各種參數(shù)，滲透率在平面上設(shè)置為為均質(zhì)，考慮層間差異，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 模擬參數(shù)Tab．1Simulation parameters

基于本次目標(biāo)區(qū)塊的孔滲關(guān)系，將獲取的在滲透率變異系數(shù)下的孔隙度、滲透率參數(shù)繪制成條形圖，見(jiàn)圖2?；诓煌哪Ｐ蛥?shù)，模擬在連續(xù)注水的條件下CO2驅(qū)油得到的日產(chǎn)油變化關(guān)系圖見(jiàn)圖3。

圖2不同層間滲透率變異系數(shù)小層平均孔滲設(shè)定情況Fig.2Variation coefficient of permeability of different layers

圖3不同層間非均質(zhì)日產(chǎn)油對(duì)比Fig．3Comparison of heterogeneous Nissan oil between different layers

由圖3得知，層間滲透率變異系數(shù)對(duì)油的產(chǎn)量影響較大，不同滲透率變異系數(shù)得到的產(chǎn)油結(jié)果也千差萬(wàn)別[8,9]。層間滲透率變異系數(shù)0.1的模型混穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)。日后由于氣竄的影響，日產(chǎn)量有所下降。當(dāng)混相帶原油驅(qū)替到達(dá)油井井底部位時(shí)，日產(chǎn)量回復(fù)峰值達(dá)到最大值，表明此時(shí)的混相驅(qū)效果最好。得到的數(shù)據(jù)表明層間變異系數(shù)的與油井穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間成反比，說(shuō)明氣竄時(shí)間提前導(dǎo)致了混相帶產(chǎn)量減少?；貜?fù)峰值隨著產(chǎn)量遞減而降低，說(shuō)明混相驅(qū)效果減弱。

圖4層間變異系數(shù)與采收率關(guān)系Fig．4Relationship between inter-layer coefficient of variation and recovery

隨著變異系數(shù)的提高，采收率先是逐漸升高，到達(dá)一個(gè)峰值之后又逐漸降低。變異系數(shù)為0.6時(shí)油藏的采收率達(dá)到最大值。由此說(shuō)明，對(duì)于非均質(zhì)性油藏，采收率開(kāi)始隨著其非均質(zhì)性增強(qiáng)而增強(qiáng)，之后又減弱。說(shuō)明注CO2驅(qū)油的效果依賴(lài)變異系數(shù)，選擇二氧化碳驅(qū)油時(shí)，應(yīng)充分考慮到地層的變異系數(shù)。選擇合理的變異系數(shù)來(lái)提高CO2驅(qū)油的采收率。

2.2 考慮竄流通道對(duì)CO2驅(qū)油效果的影響

原生竄流通道往往存在于非均質(zhì)較強(qiáng)的低滲透儲(chǔ)層中。次生竄流通道會(huì)在大規(guī)模注水開(kāi)發(fā)的情況下形成。竄流通道的發(fā)育程度直接影響到CO2驅(qū)替效果[10,11]。地質(zhì)模型采用圖5所示的物理模型，此模型共包含5個(gè)開(kāi)發(fā)層系。在5個(gè)層系中存在一個(gè)滲透性較高的竄流層，該層分別模擬竄流薄層厚度分別是0.4、0.6和0.8m的3種情況，竄流薄層厚度分別是0.4、0.6和0.8m時(shí)地層的滲透率分別是60、90、120、150、180和300×10-3μm2。不同竄流通道尺寸測(cè)得的采收率數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖6。

圖5非均質(zhì)地層物理模型Fig．5Heterogeneous stratigraphic physical model

圖6不同竄流通道尺寸測(cè)得的采收率數(shù)據(jù)對(duì)比Fig．6Comparison of the recovery rates of different channeling channel sizes

由圖6得知，同一厚度的小層受到不同滲透率影響時(shí)呈線性變化規(guī)律，存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)值。當(dāng)滲透率超過(guò)節(jié)點(diǎn)值后，注入CO2后產(chǎn)生的氣竄現(xiàn)象會(huì)變得比較明顯。滲小層地層壓力值與滲透率成反比。較高的地層滲透率會(huì)使CO2波及體積迅速下降，進(jìn)而影響波及效果，最終導(dǎo)致采收率降低。

3 結(jié)論

本文基于不同地層狀態(tài)下儲(chǔ)層非均質(zhì)性及竄流通道對(duì)CO2驅(qū)替效果的影響開(kāi)展模擬研究，根據(jù)不同的算例對(duì)比分析可以出以下結(jié)論：

（1）開(kāi)始隨著儲(chǔ)層非均質(zhì)性與CO2驅(qū)油效果成正比，后來(lái)呈現(xiàn)出反比關(guān)系。

（2）在評(píng)價(jià)竄流通道對(duì)CO2驅(qū)替效果的影響過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：影響程度上存在一個(gè)關(guān)于滲透率的節(jié)點(diǎn)值。一旦滲透率超過(guò)這個(gè)節(jié)點(diǎn)值就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的氣竄現(xiàn)象，影響采收率。但在竄流通道滲透率超過(guò)一個(gè)特定值之后，采收率又會(huì)趨于穩(wěn)定，不再有大幅度的變化。CO2驅(qū)油的最終采收率直接受儲(chǔ)層的非均質(zhì)性影響。

（3）綜上所述，有必要在對(duì)油田采取CO2驅(qū)來(lái)提高采收率之前有必要對(duì)油藏非均質(zhì)性進(jìn)行系統(tǒng)、客觀的評(píng)價(jià)，分析目標(biāo)油藏的適應(yīng)性，決定是否適合采用CO2驅(qū)來(lái)提高采收率[12]。

［1］陳傳民.二氧化碳驅(qū)油［J］.內(nèi)蒙古石油化工,2014，53-54.

［2］楊建軍.泡沫增強(qiáng)聚合物體系研究［D］.西安石油學(xué)院碩士論文，2002.

［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，2007，17-18.

［4］羅文波，朱迎輝，廖意，等.CO2驅(qū)提高采收率技術(shù)研究進(jìn)展［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2011，15-17.

［5］朱煥來(lái).二類(lèi)油層非均質(zhì)性評(píng)價(jià)方法研究［D］.大慶石油學(xué)院碩士論文，2004.

［6］張景，韓靜，丁洋海，等.油藏非均質(zhì)性對(duì)CO2驅(qū)效果影響研究［J］.遼寧化工，2010，59-61.

［7］陳鐵龍.三次采油概論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.40-73.

［8］金佩強(qiáng).二氧化碳驅(qū)［J］.中外科技情報(bào)，2004，（30）：466-474.

［9］李士倫，郭平，孫雷.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司油氣田開(kāi)發(fā)工作會(huì)議論文集（1999上冊(cè)）［C］.北京：石油工業(yè)出版社，1999：79-82.

［10］陳永生.油田非均質(zhì)對(duì)策論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.4-5.

［11］谷麗冰，李治平，侯秀林.二氧化碳驅(qū)引起的儲(chǔ)層物性改變的實(shí)驗(yàn)室研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2007，（29）：14-16．

［12］文玉蓮，杜志敏，郭肖.裂縫性油藏注氣提高采收率技術(shù)進(jìn)展［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（27）：20-22.

Evaluation of carbon dioxide flooding effect based on reservoir heterogeneity*

LIU Bin,LIU Yu-xin
（Northeast Petroleum Uniuesity，Daqing163318,China）

With the increase of exploitation of major oil fields in China,the mining stage basically entered the later stage of high water content.In order to further meet the increasing energy consumption demand and improve the recovery rate,CO2flooding technology gradually People's vision,much of the major oil fields of favor,has become the current oil field to improve oil recovery,one of the important technologies.CO2flooding is affected by many factors,and reservoir heterogeneity is one of the most important factors.In this paper,the influence of reservoir heterogeneity on CO2flooding effect is evaluated,and the method of CO2flooding in heterogeneous reservoir is further improved on the basis of evaluation results.The effect of two heterogeneity on CO2flooding was analyzed,and the influence of two heterogeneity on CO2flooding was evaluated.

CO2flooding;reservoir heterogeneity;enhanced oil recovery;influencing degree

TE357.4

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170540

2017-02-23

國(guó)家自然基金項(xiàng)目（No.41602134）；黑龍江省博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.LBH-Z15030）；黑龍江省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（No.D2015007）；黑龍江省普通本科高等學(xué)校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃（No.UNPYSCT-2015076）；中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技指導(dǎo)計(jì)劃（No.2015-01-02）；中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金研究項(xiàng)目（No.2014D-5006-0103）

劉斌（1981-），男，博士后，教授，主要研究方向：CO2埋存、系統(tǒng)建模等。

柳玉昕（1987-），男，在讀研究生，黑龍江省綏化市人，研究方向：提高采收率。