CO2吞吐采油效果影響因素分析

摘要：在注氣采油時使用CO2可促進(jìn)原油粘度降低，有效作用于原油輕質(zhì)組分，對相關(guān)組分進(jìn)行汽化與萃取，從而促進(jìn)高效優(yōu)質(zhì)采油。CO2吞吐采油中應(yīng)重點(diǎn)分析相關(guān)性影響因素，從而優(yōu)化采油工藝。本文分析了CO2吞吐采油的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢，并探討油層中主要介質(zhì)、自由氣和流體配伍與采油效果的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：采油技術(shù);吞吐采油;CO2注氣采油;采收率

前言：

氣舉采油是常見采油方法。油井自噴的前提是地層供給能量充足，使井底原油可被舉升至地面，當(dāng)此種供給能量不足時，必須在井底人為注氣加壓，促進(jìn)原油噴出。CO2是優(yōu)選氣體，具有顯著優(yōu)勢。但在實(shí)際注氣采油中，應(yīng)用CO2的效果易受一些因素影響穩(wěn)定性。

1注氣采油中CO2的應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)勢

注氣采油中，常規(guī)氣體對混相壓力要求較高，而CO2要求較低，同時通過CO2注入可抑制原油體積膨脹，降低原油粘度，顯著提高采收率。相關(guān)研究表明，CO2注氣采收率超過90%[1]。在CO2吞吐采油中受諸多因素影響。在此過程中，油層流體性質(zhì)、孔隙介質(zhì)、介質(zhì)間相互影響、介質(zhì)與施工流體的相互影響等都會影響采油質(zhì)量。加強(qiáng)施工工藝優(yōu)化和技術(shù)控制是改善采油效果的必要手段。在采用增產(chǎn)措施促進(jìn)油層高效率產(chǎn)油時，對油層會造成不良影響。采用CO2吞吐促進(jìn)增產(chǎn)，可改善采油效率，提高采油率，氣體和原油間發(fā)生作用，導(dǎo)致原油重質(zhì)組分（如瀝青質(zhì)、膠質(zhì)）溶解紊亂并沉積于油層孔隙，避免油層滲透率過高。

2采油效果相關(guān)性因素

2.1油層組分影響

對注氣采油存在直接影響的因素是油層組分，其中以油層流體性質(zhì)與孔隙介質(zhì)為主。采用CO2注氣采油方案，可解決原油粘度過高問題，促進(jìn)原油膨脹噴出，混相處理原油，造成油層溫度下降，降低油層流體pH值，同時會消極影響原油瀝青質(zhì)、膠質(zhì)穩(wěn)定溶解，生成油垢，破壞油層。油層被破壞后，油層滲透性會發(fā)生改變且難以恢復(fù)。環(huán)境溫度對原有粘度有直接影響。當(dāng)油層滲透性較高時，其孔隙較大且具有較好流通性。原油組分溶解紊亂后，有機(jī)微粒析出，在油體流動時裹挾微粒流出油層，故而不會嚴(yán)重破壞儲層。但是部分油層滲透性較低，重質(zhì)組分析出后沉積在油層孔隙中造成油流通道發(fā)生堵塞，短期內(nèi)降低油層滲透率。

在進(jìn)行CO2吞吐采油模擬實(shí)驗(yàn)中，選擇（2.3×10-3）μm2的低滲巖心作為實(shí)驗(yàn)對象，實(shí)驗(yàn)表明，在吐油時較易發(fā)生巖心堵塞[2]。當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象更換為高滲巖心時，油層滲透性可見小幅度降低，與低滲巖心實(shí)驗(yàn)相比影響較弱。低滲巖心采油吞吐實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)原油瀝青質(zhì)、膠質(zhì)具有較低含量時，也不易出現(xiàn)重度堵塞。分析其原因，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)成分中存在極性物質(zhì)，該物質(zhì)可生成特殊液體層附著于巖石孔隙表面，通常被稱為原油邊界層，其特點(diǎn)是粘度高、流動性差。邊界層厚度與瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量正相關(guān)。相關(guān)調(diào)查顯示，稠油瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量通常高于常規(guī)油層，部分含量高于50%。相反，低滲透油層具有更高含量的邊界層原油。邊界層原油主要成分為膠質(zhì)等重質(zhì)組分，將CO2注入原油層后，有機(jī)物質(zhì)加速沉淀和析出，在孔隙表面發(fā)生沉積。在低滲油田中具有較小的滲流孔隙，即使有機(jī)沉淀較少也可能造成油流通道堵塞。原油溫度敏感性與自身粘度相關(guān)。通常情況下，當(dāng)原始粘度較高時，升溫過程中粘度更易顯著降低。當(dāng)溶解壓力一致時，在不同原油匯總CO2具有不同降粘作用。粘度越高的原油在經(jīng)由CO2溶解后，粘度越會顯著降低。綜上，油層與流體性質(zhì)共同對CO2吞吐效果產(chǎn)生影響。

2.2油層自由氣

自由CO2氣體存在的前提是在CO2吞吐反排周期中恢復(fù)近油井帶油溫，同時井底壓力較之CO2注入階段溶解壓力更低，或者原油、CO2混相壓力高于井底壓力。分析油儲地下剖面結(jié)構(gòu)，油層遠(yuǎn)端至井底處為壓降漏斗形態(tài)，導(dǎo)致壓力最低值發(fā)生在井底部位。受此影響，CO2自由氣飽和度與井底遠(yuǎn)近距離負(fù)相關(guān)，而與滲油率正相關(guān)。不僅如此，近井區(qū)域氣體流動速度較快，發(fā)生高速碰撞，導(dǎo)致粘性流動受損，損失附加壓力，也被稱為渦流損失。CO2吞吐反排周期中，組分發(fā)生劇烈變化，不適用于常規(guī)井壓、產(chǎn)油量相關(guān)性研究。相關(guān)研究表明，產(chǎn)油量與巖心脫氣損失負(fù)相關(guān)，當(dāng)生產(chǎn)壓差基本穩(wěn)定時，可通過巖心出口端增壓的方法提高CO2溶解壓力，進(jìn)而提高產(chǎn)油量。

2.3施工流體配伍

油層傷害來源分析顯示，其中重要因素之一是化學(xué)流體未優(yōu)質(zhì)配伍，導(dǎo)致出現(xiàn)沉淀，然后損傷油層。在采用CO2吞吐采油前應(yīng)清洗油井，根據(jù)油井實(shí)際情況決定是否有預(yù)處理液使用必要性。部分油井需要先將CO2注入，然后替換為頂替液。在上述處理環(huán)節(jié)中，存在一個共同問題，即油層流體、巖石配伍控制。相關(guān)文獻(xiàn)表明，在進(jìn)行上述操作時應(yīng)防止注入酸性流體。原有重質(zhì)組分含量較高時，一旦接觸酸性流體，極易生成沉淀并造成地層堵塞，致使?jié)B透率損失提升，降低CO2吞吐作用。在進(jìn)行流體注入操作時，應(yīng)使其接近于油井地層水礦化度，預(yù)防油層中滲入低礦化度水。低礦化度水進(jìn)入油層中會促使油層巖石內(nèi)粘土礦物發(fā)生膨脹，并導(dǎo)致油層滲透率縮小。

結(jié)論：

綜上所述，在探討CO2吞吐機(jī)理時主要采用礦場實(shí)地研究和實(shí)驗(yàn)室分析手段。通過探討施工流體配伍情況、油層空間自由氣含量、流體性質(zhì)、孔隙介質(zhì)、原油組分含量和測試實(shí)驗(yàn)壓力等，定位CO2吞吐采油相關(guān)性因素。經(jīng)分析認(rèn)為，吞吐效果和原油組分含量負(fù)相關(guān)，壓力下降會造成CO2脫氣，進(jìn)而消極影響采油量。

參考文獻(xiàn)

[1]羅永成，孫靈輝，吳振凱等.基于擴(kuò)散系數(shù)變化的致密儲層水平井CO2吞吐產(chǎn)能預(yù)測模型[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（09）：3588-3594.

[2]錢衛(wèi)明，林剛，王波等.底水驅(qū)稠油油藏水平井多輪次CO_2吞吐配套技術(shù)及參數(shù)評價——以蘇北油田HZ區(qū)塊為例[J].石油地質(zhì)與工程，2020，34（01）：107-111.

作者簡介：張冰（1985年4月-），男，漢族，河北省黃驊市人，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：油氣田開發(fā)。