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[摘要]本文从CO2驱提高采收率的机理出发,论证了CO2的混相驱油机理,分析了CO2混相驱油的油藏适应条件,最后将苏北溱潼凹陷17个适于CO2驱的油藏进行筛选评价。
[关键词]CO2驱 混相驱 驱油 评价
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-364-1
1 CO2驱提高采收率的机理
CO2驱提高采收率的机理主要是:降低原油粘度、膨胀原油体积、蒸发原油中间烃组分(CO2是非常强的蒸发剂,可萃取C5~C30范围的烃类)、利用混相效应、降低界面张力、溶解气驱和增加注入率。
1.1膨胀原油体积、降低原油粘度
(1)CO2易溶于原油,可以使原油的体积膨胀,实验物理模拟表明,当草舍油田Et油藏原油中的CO2浓度达到71mol%时,在地层压力下达到饱和,这时的膨胀系数为1.5089,从而使充满油的孔隙体积增大,给油在孔隙介质中的流动提供了有利条件;当CO2含量增加到为83.5mol%时,已很难区分泡点压力和露点压力,已达到一次接触混相状态。
(2)随着原油中溶解的CO2量的增多,地层原油的粘度大幅度下降,粘度而降低,原油流动性和驱油效率提高;实验结果表明,草舍油田Et油藏原油中的CO2在地层压力下达到饱和时,地层原油粘度由原始的7.02mPa.s下降到1.35mPa.s,降低了5.2倍。
1.2降低油水界面张力,增加注入能力
CO2易溶于水,在油、水中的扩散系数较高,其扩散作用可使水的粘度增加;从而使油/水粘度比变小;CO2水溶液能与岩石的碳酸盐成分发生反应,使其溶解,从而提高储集层的渗透率性能,降低油水界面的表面张力,使注入井的吸收能力增强。
1.3萃取重烃组份,提高驱油效率
注入CO2可促进原油中的(C2~C30)烃类被抽提出来,改变油水相对渗透率曲线,使残余油饱和度明显降低;不同的原油成分、在一定的温、压条件下,CO2具有无限制地与原油混相的能力,CO2能使毛细管的吸渗作用得到改善,而使油层扫油范围扩大,从而达到很好的驱油目的。
2 CO2的混相驱油机理
注CO2提高采收率的最佳状态是CO2与地下原油达到混相,根据长岩心和填砂细管的驱替试验表明,在足够高的压力下CO2与许多油藏原油可以达到动态混相驱替,通常CO2与原油的最低混相压力要比烃气、烟道气或氮气的混相压力低很多,CO2可以比甲烷在更低的压力下达到动态混相。
甲烷主要是抽提C2~C5的烃以达到汽化气驱混相,CO2可从原油中汽化或抽提如天然汽油和气/油馏分等重烃。在驱替的前缘,流体与CO2一富气在油藏温度下产生汽化,同时在驱替前缘流体与CO2一富液在油藏温度下产生抽提。即在最低混相压力以上,油藏发生汽化一抽提从而改变驱替前缘上驱替流体的组成,使CO2与油藏原油在充分接触之后达到动态混相。
CO2混相驱与注水相比由于CO2的粘度比原油的粘度低,使大部分CO2混相驱的流度比变得不利,影响驱替波及体积。WAG交替混相驱可以改善段塞尾部的流度比,提高驱替波及体积。
3 CO2混相驱油的油藏适应条件分析
3.1注气混相驱的限制因素
(1)混相对压力和组成的要求;
(2)足够的CO2气源
3.2筛选适合CO2混相驱油藏的指导原则
(1)达到混相原则:一个油藏要开展CO2混相驱油,必须在油藏范围内的地层压力大部分地区达到混相压力。CO2的混相压力比天然气、烟道气或氮气的混相压力低很多,所以应用天然气、烟道气或氮气混相驱的机会,往往由于许多油藏达不到动态混相而受到限制。这样,CO2就有可能在更浅的油藏中与多种原油达到混相,但也不是在所有油藏中者能混相,对油藏的深度和原油的密度有一定的要求,P/MMP≥0.95是适合注CO2驱油储层的一个筛选标准。
(2)比较有利的流度比原则:原油粘度较高的油藏不适合CO2混相驱,一般建议将10~12厘泊作为粗略的筛选标准。
(3)避免严重非均质性原则:严重非均质油藏中应用CO2混相驱可能导致CO2过早气窜。因此,严重的层状非均质性或裂缝性油藏应避免采用CO2混相驱。
(4)最低含油饱和度原则:为了确保CO2混相驱提高采收率的经济效益,在实施注CO2之前的剩余油饱和度应大于0.25。
4区块筛选
按油藏物性可将苏北溱潼凹陷17个适于CO2驱的油藏分成三种类型:
4.1中低渗油藏
适合于CO2混相驱的草舍油田泰州组油藏地质储量142万吨。
4.2中高渗油藏
已研究确定的适合于CO2非混相驱的储家楼油田戴南组、三垛组一段,洲城油田三垛组一段,角墩子油田三垛组一段、戴南组一段,草舍油田戴南组、三垛组一段,溪南庄油田三垛组一段、陶思庄油田戴南组、三垛组一段等中高渗油藏。
4.3高凝稠油油藏
适合于CO2非混相驱的殷庄油田泰州组高凝油藏的洲Ⅲ断块稠油等特殊油藏。开展二氧化碳驱三次采油先导性试验,通过提高采收率,可改变因勘探区块小,储量增长困难,储采产比不合理的困境。通过选区评价,分析每个油藏的CO2驱适应条件,优选在草舍油田泰州组油藏率先开展CO2混相驱,为矿场推广应用提供必要的技术储备。
根据筛选结果,对泰州组的地质特征、构造特征、储层特征、试油特征、水驱存在问题及潜力等方面进行了泰州组CO2可行性综合评价。
参考文献
[1]杨振骄, 混相驱驱油机理研究及应用前景展望[J] ,油气采收率技术,1998.
[2]周显民,二氧化碳混相驱驱油研究现状[J],大庆石油地质与开发,1987.
[关键词]CO2驱 混相驱 驱油 评价
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-364-1
1 CO2驱提高采收率的机理
CO2驱提高采收率的机理主要是:降低原油粘度、膨胀原油体积、蒸发原油中间烃组分(CO2是非常强的蒸发剂,可萃取C5~C30范围的烃类)、利用混相效应、降低界面张力、溶解气驱和增加注入率。
1.1膨胀原油体积、降低原油粘度
(1)CO2易溶于原油,可以使原油的体积膨胀,实验物理模拟表明,当草舍油田Et油藏原油中的CO2浓度达到71mol%时,在地层压力下达到饱和,这时的膨胀系数为1.5089,从而使充满油的孔隙体积增大,给油在孔隙介质中的流动提供了有利条件;当CO2含量增加到为83.5mol%时,已很难区分泡点压力和露点压力,已达到一次接触混相状态。
(2)随着原油中溶解的CO2量的增多,地层原油的粘度大幅度下降,粘度而降低,原油流动性和驱油效率提高;实验结果表明,草舍油田Et油藏原油中的CO2在地层压力下达到饱和时,地层原油粘度由原始的7.02mPa.s下降到1.35mPa.s,降低了5.2倍。
1.2降低油水界面张力,增加注入能力
CO2易溶于水,在油、水中的扩散系数较高,其扩散作用可使水的粘度增加;从而使油/水粘度比变小;CO2水溶液能与岩石的碳酸盐成分发生反应,使其溶解,从而提高储集层的渗透率性能,降低油水界面的表面张力,使注入井的吸收能力增强。
1.3萃取重烃组份,提高驱油效率
注入CO2可促进原油中的(C2~C30)烃类被抽提出来,改变油水相对渗透率曲线,使残余油饱和度明显降低;不同的原油成分、在一定的温、压条件下,CO2具有无限制地与原油混相的能力,CO2能使毛细管的吸渗作用得到改善,而使油层扫油范围扩大,从而达到很好的驱油目的。
2 CO2的混相驱油机理
注CO2提高采收率的最佳状态是CO2与地下原油达到混相,根据长岩心和填砂细管的驱替试验表明,在足够高的压力下CO2与许多油藏原油可以达到动态混相驱替,通常CO2与原油的最低混相压力要比烃气、烟道气或氮气的混相压力低很多,CO2可以比甲烷在更低的压力下达到动态混相。
甲烷主要是抽提C2~C5的烃以达到汽化气驱混相,CO2可从原油中汽化或抽提如天然汽油和气/油馏分等重烃。在驱替的前缘,流体与CO2一富气在油藏温度下产生汽化,同时在驱替前缘流体与CO2一富液在油藏温度下产生抽提。即在最低混相压力以上,油藏发生汽化一抽提从而改变驱替前缘上驱替流体的组成,使CO2与油藏原油在充分接触之后达到动态混相。
CO2混相驱与注水相比由于CO2的粘度比原油的粘度低,使大部分CO2混相驱的流度比变得不利,影响驱替波及体积。WAG交替混相驱可以改善段塞尾部的流度比,提高驱替波及体积。
3 CO2混相驱油的油藏适应条件分析
3.1注气混相驱的限制因素
(1)混相对压力和组成的要求;
(2)足够的CO2气源
3.2筛选适合CO2混相驱油藏的指导原则
(1)达到混相原则:一个油藏要开展CO2混相驱油,必须在油藏范围内的地层压力大部分地区达到混相压力。CO2的混相压力比天然气、烟道气或氮气的混相压力低很多,所以应用天然气、烟道气或氮气混相驱的机会,往往由于许多油藏达不到动态混相而受到限制。这样,CO2就有可能在更浅的油藏中与多种原油达到混相,但也不是在所有油藏中者能混相,对油藏的深度和原油的密度有一定的要求,P/MMP≥0.95是适合注CO2驱油储层的一个筛选标准。
(2)比较有利的流度比原则:原油粘度较高的油藏不适合CO2混相驱,一般建议将10~12厘泊作为粗略的筛选标准。
(3)避免严重非均质性原则:严重非均质油藏中应用CO2混相驱可能导致CO2过早气窜。因此,严重的层状非均质性或裂缝性油藏应避免采用CO2混相驱。
(4)最低含油饱和度原则:为了确保CO2混相驱提高采收率的经济效益,在实施注CO2之前的剩余油饱和度应大于0.25。
4区块筛选
按油藏物性可将苏北溱潼凹陷17个适于CO2驱的油藏分成三种类型:
4.1中低渗油藏
适合于CO2混相驱的草舍油田泰州组油藏地质储量142万吨。
4.2中高渗油藏
已研究确定的适合于CO2非混相驱的储家楼油田戴南组、三垛组一段,洲城油田三垛组一段,角墩子油田三垛组一段、戴南组一段,草舍油田戴南组、三垛组一段,溪南庄油田三垛组一段、陶思庄油田戴南组、三垛组一段等中高渗油藏。
4.3高凝稠油油藏
适合于CO2非混相驱的殷庄油田泰州组高凝油藏的洲Ⅲ断块稠油等特殊油藏。开展二氧化碳驱三次采油先导性试验,通过提高采收率,可改变因勘探区块小,储量增长困难,储采产比不合理的困境。通过选区评价,分析每个油藏的CO2驱适应条件,优选在草舍油田泰州组油藏率先开展CO2混相驱,为矿场推广应用提供必要的技术储备。
根据筛选结果,对泰州组的地质特征、构造特征、储层特征、试油特征、水驱存在问题及潜力等方面进行了泰州组CO2可行性综合评价。
参考文献
[1]杨振骄, 混相驱驱油机理研究及应用前景展望[J] ,油气采收率技术,1998.
[2]周显民,二氧化碳混相驱驱油研究现状[J],大庆石油地质与开发,1987.