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      中深層油藏注CO2吞吐可行性模擬研究

      2018-05-07 11:29:14劉建儀何靜意唐登濟(jì)
      鉆采工藝 2018年2期
      關(guān)鍵詞:泡點(diǎn)增油油量

      劉建儀, 李 牧, 何靜意, 唐登濟(jì)

      (1西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院3中石化西南油氣分公司川東北采氣廠)

      近年來(lái),CO2吞吐提高采收率方法正日益受到重視。2010年,冀東油田首先在稠油油藏采用CO2吞吐控水增油,取得了很好的增油效果[1-5]。2013年冀東油田將CO2吞吐技術(shù)推廣到中深層油藏,其中NBL油田中深層實(shí)施CO2吞吐15井次,措施有效率72.7%,階段投入產(chǎn)出比1 ∶1.28。由于對(duì)中深層油藏實(shí)施CO2吞吐適應(yīng)條件認(rèn)識(shí)不清,致使CO2吞吐措施有效率和投入產(chǎn)出比并不十分理想。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于注氣吞吐的研究主要集中在注入?yún)?shù)的優(yōu)化方面[6-11],而關(guān)于儲(chǔ)層本身性質(zhì)對(duì)吞吐效果的影響研究甚少,但儲(chǔ)層本身性質(zhì)往往是決定措施是否可行的關(guān)鍵。本文從中深層油藏地質(zhì)特征和流體性質(zhì)出發(fā),利用數(shù)值模擬軟件建立符合油藏特征的機(jī)理模型,研究影響中深層油藏注CO2吞吐效果的油藏特征參數(shù),提出了中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件。

      一、中深層油藏特征

      根據(jù)冀東油田淺層和中深層斷塊地質(zhì)資料和流體資料統(tǒng)計(jì)分析(表1),不難發(fā)現(xiàn),相對(duì)于淺層而言,中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點(diǎn)。滲透率低表現(xiàn)為原油流體能力弱;氣油比高、飽和壓力高表現(xiàn)為地層壓力易降至泡點(diǎn)以下,飽和原油溶解CO2能力弱;黏度低表現(xiàn)為自噴期采出原油多,剩余油飽和度低。因此,本文選取滲透率、地層壓力和剩余油飽和度作為影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究,能夠較為全面地反映中深層油藏實(shí)施CO2吞吐的特點(diǎn)。

      表1 淺層和中深層儲(chǔ)層物性和原油性質(zhì)對(duì)比

      二、模型描述

      根據(jù)中深層油藏特征,建立單井機(jī)理模型研究注CO2吞吐效果的影響因素,單井機(jī)理模型如圖1所示。模擬研究采用Eclipse油藏模擬軟件,選用單重介質(zhì)三維三相(油氣水)組分模型,模擬區(qū)域半徑150 m,厚13 m,面積7.06×104m2。建立網(wǎng)格系統(tǒng)如下:坐標(biāo)系統(tǒng):徑向坐標(biāo)系統(tǒng);網(wǎng)格類(lèi)型:徑向塊中心網(wǎng)格系統(tǒng);網(wǎng)格平均步長(zhǎng):Δθ=360°,Δr=5 m;縱向上k=7,網(wǎng)格系統(tǒng)規(guī)模:32×1×1。

      采用冀東油田中層L90區(qū)塊地層原油作為模擬流體,原油飽和壓力5.59 MPa,黏度4.6 mPa·s,細(xì)管實(shí)驗(yàn)表明,地層條件(94℃)下,CO2與地層原油混相壓力為15 MPa。采用注CO2吞吐屬于三采范疇,注CO2吞吐前后,生產(chǎn)壓差小。因此模型采用定井底流壓生產(chǎn),井底流壓等于吞吐前的地層壓力,吞吐后采出原油量即視為增油量。

      圖1 單井機(jī)理模型

      三、敏感因素分析

      1. 儲(chǔ)層滲透率

      采用控制變量法,設(shè)計(jì)其他因素不變,即孔隙度為20%、剩余油飽和度為0.4、地層壓力為25 MPa,注入量為300 t,注入速度100 t/d,改變地層滲透率(分別為10、20、30、50、100、200、300 mD),比較不同滲透率條件下的吞吐增油效果。由圖2可以看出,增油量隨著地層滲透率的增加而增加,當(dāng)滲透率增加到50 mD時(shí),增油量增加幅度減緩。說(shuō)明對(duì)于滲透率低的中深層而言,滲透率對(duì)增油效果的影響較大。

      2. 地層壓力

      保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、含油飽和度0.4、注入量300 t、注入速度100 t/d,采用L90油樣(泡點(diǎn)壓力5.59 MPa、混相壓力15 MPa)進(jìn)行模擬,比較地層壓力分別為50、40、25、15、12、10、8、5、3 MPa時(shí)不同位置的含油飽和度和增油量,結(jié)果如圖3、圖4所示。

      圖2 增油量隨地層滲透率變化

      圖3 不同地層壓力下不同位置的含油飽和度

      由圖3可以看出,在注氣和燜井過(guò)程中,如果注入氣與原油達(dá)到混相,注入氣和原油就會(huì)在井周?chē)纬苫煜嘤蛪?。油墻逐漸向外推進(jìn),注入氣消耗形成新的油墻,而不能突破油墻進(jìn)入外圍溶解油中,使其膨脹。在回采過(guò)程中,這些氣體回采,起不到回采增油的作用,只起到了向外推油的作用。因此,當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥诨煜鄩毫?,吞吐增油量隨地層壓力的增加的減小(圖4),應(yīng)適當(dāng)采取適度非混相吞吐。

      圖4 不同地層壓力下的增油量

      由圖4可以看出,當(dāng)注CO2吞吐時(shí)地層壓力低于泡點(diǎn)壓力后,吞吐增油量迅速降低。分析認(rèn)為,地層壓力低于泡點(diǎn)壓力后,伴生氣占據(jù)主要通道上方,脫氣油位于通道下方;注入CO2由于重力超覆首先進(jìn)入上部伴生氣,填補(bǔ)伴生氣壓縮讓出的空間,而不能波及到更遠(yuǎn)處;脫氣原油處于飽和狀態(tài),對(duì)CO2溶解能力降低,膨脹增容能量弱。因此,在原油泡點(diǎn)壓力以下實(shí)施CO2吞吐效果差,有條件可適度采用注水保持地層能量。

      整體看來(lái),中深層油藏要取得CO2吞吐的較好效果,對(duì)地層壓力的要求較為苛刻:地層壓力應(yīng)適度高于泡點(diǎn)壓力,但不高于混相壓力。同時(shí),CO2從井底向外波及的過(guò)程中,每增加一定波及距離,所需注入CO2量呈平方上升(V=πr2h),這說(shuō)明對(duì)于中深儲(chǔ)層而言,地層壓力高,CO2壓縮性大,要波及到更遠(yuǎn)的距離,需要注入的CO2量更多。

      3. 剩余油飽和度

      保持孔隙度20%、地層滲透率50 mD、注入量300 t、注入速度100 t/d,改變剩余油飽和度分別為0.25、0.3、0.4、0.5、0.6,比較不同剩余油飽和度下的吞吐增油效果,結(jié)果如圖5所示??梢钥闯?,當(dāng)剩余油飽和度為0.4時(shí),增油量有較大增加;剩余油飽和度高于0.4后增油量增加幅度減緩。

      圖5 不同剩余油飽和度下的增油量

      圖6 不同含油飽和度下對(duì)應(yīng)盈虧情況

      采用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為剩余油飽和度的界限標(biāo)準(zhǔn)。注CO2吞吐成本及施工平均費(fèi)用按1 500元/t計(jì)算,原油價(jià)格按3 000元/t計(jì)算,不同含油飽和度下對(duì)應(yīng)盈虧情況如圖6所示??梢钥闯?,中深層實(shí)施CO2吞吐難度較大,要具有經(jīng)濟(jì)效益,剩余油飽和度應(yīng)高于0.4。

      四、結(jié)論

      (1)相對(duì)于淺層而言,中深層表現(xiàn)出滲透率低、地層壓力高、原油氣油比高、飽和壓力高、黏度低的特點(diǎn)。滲透率、地層壓力和剩余油飽和度是影響CO2吞吐效果的關(guān)鍵因素。

      (2)地層滲透率影響原油的滲流能力,增油量隨著地層滲透率的增加而增加,當(dāng)滲透率增加到50 mD時(shí),隨著滲透率增加,增油量增加幅度減緩。

      (3)中深層油藏注CO2吞吐的適宜條件應(yīng)滿足:地層壓力適度高于泡點(diǎn)壓力,但不高于混相壓力;要取得經(jīng)濟(jì)效益,剩余油飽和度應(yīng)不低于40%。

      (4)對(duì)于中深儲(chǔ)層而言,地層壓力高,CO2壓縮性大,要波及到更遠(yuǎn)的距離,需要注入更多量的CO2。

      [1]高龍,周楊,袁時(shí)雨,等. 冀東油田注CO2吞吐與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 化工管理,2015(30):189.

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