低滲透油藏注二氧化碳綜合評(píng)價(jià)

王紫雪 中原油田濮城采油廠 河南范縣 457500

隨著石油工業(yè)發(fā)展，油氣田開(kāi)發(fā)難度越來(lái)越大。目前，油田一次、二次采油技術(shù)僅能采出原始地質(zhì)儲(chǔ)量的1/3左右，大約還有2/3的原油仍然滯留在地下而形成“困油”，也就是我們通常所說(shuō)的“剩余油”【1】。目前提高采收率技術(shù)主要是改善二次采油和強(qiáng)化采油，即EOR/IOR。EOR技術(shù)主要包括熱采、注氣、化學(xué)驅(qū)、微生物驅(qū)等，其中注二氧化碳提高采收率技術(shù)尤為突出，而化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)的應(yīng)用主要集中在我國(guó)【2】。因此，探索低滲透油藏注二氧化碳驅(qū)油機(jī)理、驅(qū)油效果以及現(xiàn)場(chǎng)如何合理高效的實(shí)施二氧化碳注氣開(kāi)發(fā)具有重要意義。

二氧化碳驅(qū)油機(jī)理分析研究

二氧化碳在原油中具有很好的溶解性，在原油中的溶解度隨壓力的上升而上升 隨溫度的升高和原油分子量的增加而下降。相同條件下二氧化碳在原油中的溶解度比在水中的溶解度高3～9倍，因而即使在低壓下二氧化碳也是一種很好的非混相驅(qū)注入劑。而在高壓下，二氧化碳則是一種很好的混相驅(qū)注入劑。二氧化碳的溶解氣驅(qū)作用、混相驅(qū)替、膨脹原油作用、降低原油粘度、碳酸水提高巖石滲透率等作用都會(huì)有助于提高原油采收率。

當(dāng)原油中的二氧化碳溶解氣飽和后，能夠大大降低原油粘度。在地層條件下，壓力越高，二氧化碳在原油中溶解度就越大，則原油粘度就降低越顯著。當(dāng)二氧化碳溶于原油后，可使原油粘度下降到原粘度的1/10～1/100。二氧化碳溶解在重質(zhì)原油中引起的粘度下降幅度比二氧化碳溶解在輕質(zhì)原油中引起的粘度下降幅度大得多。原油粘度降低時(shí)，原油流動(dòng)能力增加，從而提高了原油產(chǎn)量。

大量的二氧化碳溶于原油和水，將使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度隨之降低，試驗(yàn)表明，二氧化碳在油田注入水中的溶解度為5 %（質(zhì)量），而在原油中的溶解度為15%（質(zhì)量） 由于大量二氧化碳溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s，使原油體積增加了17.2%，同時(shí)也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度將提高20%以上，同時(shí)也降低了水的流度。因?yàn)樘妓峄?，油和水的流度趨向靠近，所以改善了油與水流度比，擴(kuò)大了波及體積。

二氧化碳易溶于水，起三個(gè)作用：

①使水的粘度有所增加，當(dāng)注入粘度較高的水時(shí)，由于水的流動(dòng)性降低，從而使水、油粘度比例隨著油的流動(dòng)性增大而變小。

②二氧化碳水溶液能與巖石的碳酸鹽成分發(fā)生反應(yīng)， 并使其溶解， 從而提高儲(chǔ)集層的滲透率性能，使注入水的吸收能力增強(qiáng)。

③可降低油水界面的表面張力，從而提高驅(qū)油效率。

二氧化碳在原油中可以充分溶解，使原油的體積大幅度膨脹，一般可增加10%～100%，原油體積膨脹的大小，不但取決于原油分子量的大小，而且也取決于二氧化碳的溶解量。這種膨脹作用對(duì)驅(qū)油非常重要。

水驅(qū)后留在油層中的殘余油與膨脹系數(shù)成反比，即膨脹越大，油層中殘留的油量越少，殘余油飽和度越小。

溶解的油滴將水?dāng)D出孔隙空間，使水濕系統(tǒng)形成一種排水而不是吸水過(guò)程，泄油的相對(duì)滲透率曲線高于他們自動(dòng)吸油相對(duì)滲透率曲線，形成一種在任何給定飽和度條件下都有利的油流動(dòng)環(huán)境。

最小混相壓力取決于二氧化碳的純度、原油組分和油藏溫度。最小混相壓力隨著油藏溫度的增加而升高 隨著原油中C5以上組分分子量的增加而升高 受二氧化碳純度（雜質(zhì)含量）的影響，如果雜質(zhì)臨界溫度低于二氧化碳的臨界溫度，則最小混相壓力減小，反之，如果雜質(zhì)的臨界溫度高于二氧化碳的臨界溫度，則最小混相壓力增大。

非混相二氧化碳驅(qū)油機(jī)理是建立在二氧化碳溶于原油而導(dǎo)致原油特性改變的基礎(chǔ)上。為了最大限度地降低原油的粘度和增加原油體積，以獲得最佳驅(qū)油效率，必須在油藏溫度和壓力條件下，有足夠的時(shí)間使二氧化碳飽和原油。但地層油藏條件非常復(fù)雜，注入的二氧化碳很難與油藏中原油完全混合好。多數(shù)情況下，分子的擴(kuò)散過(guò)程很緩慢，特別是水相將油相與二氧化碳?xì)庀喔糸_(kāi)時(shí)，水相阻礙了二氧化碳分子向油相中的擴(kuò)散并且完全抑制了輕質(zhì)烴從油相釋放到二氧化碳中。因此，必須有足夠的時(shí)間才能使二氧化碳分子充分?jǐn)U散到油中。

二氧化碳易溶于水，溶有二氧化碳的水稱為碳酸水，碳酸水按溶解的二氧化碳量不同而呈現(xiàn)不同酸性。二氧化碳在純水中溶解度隨溫度的升高而減少，隨二氧化碳?xì)怏w壓力的升高而增加，當(dāng)壓力達(dá)到7MPa以后，二氧化碳在水中的溶解度呈增加趨緩。碳酸化的原油和水，不僅改善了原油和水的流度比，還有利于抑制粘土膨脹。碳酸水能與油藏的碳酸鹽反應(yīng)，使注入井周圍滲透率提高。可見(jiàn)碳酸鹽巖油藏更有利于二氧化碳驅(qū)油。另外，二氧化碳水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解除無(wú)機(jī)垢堵塞、疏通油流通道，恢復(fù)單井產(chǎn)能。

建立油藏三維定量化地質(zhì)模型就是把油藏的各種開(kāi)發(fā)地質(zhì)特征在空間的分布定量的描述出來(lái)，其重點(diǎn)是儲(chǔ)層系數(shù)的三維分布，它能夠揭示儲(chǔ)層的非均質(zhì)特征，指導(dǎo)油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工作。由油田提供的典型區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造圖和井位圖，建立一個(gè)區(qū)塊模型，小層數(shù)據(jù)表中靜態(tài)資料（包括有效厚度、滲透率、孔隙度）的確定是根據(jù)每一個(gè)小層的資料，然后利用有效厚度加權(quán)平均值求得的

（1）對(duì)于不同的氣驅(qū)方式，與水驅(qū)相比，階段采出程度都有不同的增加，即連續(xù)氣驅(qū)和水氣交替驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果都比水驅(qū)開(kāi)發(fā)效果好。建議水驅(qū)后直接轉(zhuǎn)為連續(xù)二氧化碳驅(qū)較好。

（2）對(duì)于氣體不同驅(qū)替方式，通過(guò)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)選，可以得出：

a、對(duì)于連續(xù)二氧化碳驅(qū)替，注氣開(kāi)發(fā)的時(shí)間越早，開(kāi)發(fā)效果越好。

b、對(duì)于二氧化碳連續(xù)驅(qū)替，生產(chǎn)井井底壓力較小時(shí)，開(kāi)發(fā)效果越好。

c、對(duì)于二氧化碳連續(xù)驅(qū)替，注氣速度越高，階段采出程度越高，開(kāi)發(fā)效果較好。