二氧化碳?xì)怛?qū)巖心注入工藝研究

二氧化碳?xì)怛?qū)巖心注入工藝研究

1注氣防治技術(shù)研究通過(guò)提高采收率，氣體混合相驅(qū)油具有很強(qiáng)的吸引力。因?yàn)樽⑷霘怏w與原油達(dá)到混相后,界面張力趨于零,驅(qū)油效率趨于100%。如果該技術(shù)與流度控制技術(shù)相結(jié)合,那么油藏的原油采收率可達(dá)95%。國(guó)外注氣現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最終采收率普遍在60%以上。因此混相氣驅(qū)已經(jīng)成為重要的提高采收率方法之一。目前全世界正在生產(chǎn)的注氣采油項(xiàng)目共有130個(gè),其中注二氧化碳采油項(xiàng)目75個(gè),注天然氣采油項(xiàng)目51個(gè),注氮?dú)獠捎晚?xiàng)目4個(gè)。國(guó)外20世紀(jì)50年代就開(kāi)始注氣提高采收率技術(shù)研究,80年代,注氣混相和非混相驅(qū)油技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用,并獲得較好經(jīng)濟(jì)效益。隨著油田開(kāi)發(fā)的深入,特低滲透油藏(1.0～10mD)和超低滲透油藏(0.1～1.0mD)成為油田開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。二氧化碳混相氣驅(qū)是此類油藏開(kāi)發(fā)的重要方式之一,國(guó)內(nèi)外對(duì)二氧化碳注入過(guò)程中二氧化碳與水生成水合物、氣驅(qū)與水驅(qū)滲流機(jī)理、氣驅(qū)過(guò)程中碳沉積造成儲(chǔ)層傷害以及二氧化碳?xì)怛?qū)在裂縫型特低滲透油藏滲流機(jī)理等方向進(jìn)行了研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,利用核磁共振技術(shù),從微觀孔隙角度對(duì)特低滲透油藏和超低滲透油藏氣驅(qū)滲流機(jī)理進(jìn)行了研究,為二氧化碳?xì)怛?qū)提高低滲透油藏采收率提供理論基礎(chǔ)。2t1馳豫時(shí)間譜當(dāng)含油(或水)樣品處于均勻靜磁場(chǎng)中時(shí),流體中所含的氫核1H就會(huì)被磁場(chǎng)極化,宏觀上表現(xiàn)出一個(gè)磁化矢量。此時(shí)對(duì)樣品施加一定頻率(拉莫頻率)的射頻場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生核磁共振,隨后撤掉射頻場(chǎng),可接收到一個(gè)幅度隨著時(shí)間以指數(shù)函數(shù)衰減的信號(hào),可用橫向馳豫時(shí)間T2描述該信號(hào)衰減的快慢。在獲取T2衰減疊加曲線后,采用數(shù)學(xué)反演技術(shù),可以計(jì)算出不同馳豫時(shí)間(T2)的流體所占的份額,即所謂的T2馳豫時(shí)間譜。T2譜實(shí)際上代表了巖石內(nèi)的孔隙半徑分布情況。圖1為一塊典型的低滲透巖樣的T2弛豫時(shí)間譜,形狀為雙峰結(jié)構(gòu)。其中左峰下的面積代表束縛流體含量,右峰下的面積代表可動(dòng)流體含量。二氧化碳?xì)怏w在T2馳豫時(shí)間譜中是沒(méi)有信號(hào)分布的。3測(cè)試準(zhǔn)備3.1最小混相壓力原油取自吉林某油田,油藏溫度為60℃,采用細(xì)管實(shí)驗(yàn)法測(cè)得二氧化碳與A原油最小混相壓力大于40MPa,在地層破裂前無(wú)法達(dá)到混相,即混相壓力遠(yuǎn)大于地層破裂壓力;B原油最小混相壓力為20MPa;C原油最小混相壓力為18MPa。3.2滲透率和孔隙度巖樣采用吉林超低滲透油藏某個(gè)區(qū)塊同小層的相鄰的三塊巖心。其中,S9-3滲透率為0.2902mD,孔隙度為10.22%;S9-5滲透率為0.2960mD,孔隙度為9.7%:S9-6滲透率為0.2957mD,孔隙度為10.32%。該區(qū)塊的平均滲透率是0.3mD。由上面的數(shù)據(jù)可以看出三塊巖心的性質(zhì)非常接近,并且與該區(qū)塊的平均滲透率非常接近,很具有代表性。特低滲透油藏一個(gè)區(qū)塊同小層的三塊巖心。其中,2437.2(1)滲透率為4.52mD,孔隙度為10.55%;2437.2(2)滲透率為4.58mD,孔隙度為10.58%;2436.24(5)滲透率為4.62mD,孔隙度為10.62%。該區(qū)塊的平均滲透率是4.5mD。由上面的數(shù)據(jù)可以看出三塊巖心的性質(zhì)非常接近,并且與該區(qū)塊的平均滲透率也非常接近,同樣具有代表性。3.3b油混相氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)核磁測(cè)量分為以下四個(gè)步驟:①干燥抽真空,驅(qū)替飽和模擬水,做第一次核磁測(cè)量;②用Mn2+濃度15000ppm的MnCl2溶液(在模擬地層水中添加)驅(qū)替模擬水,充分置換,做第二次核磁測(cè)量;③油驅(qū)水飽和油來(lái)建束縛水,做第三次核磁測(cè)量;④水驅(qū)或二氧化碳?xì)怛?qū)最終狀態(tài)下做第四次核磁測(cè)量。這里為了方便分析,將步驟②的結(jié)果略去。其中,在巖心S9-3和2437.2(1)上進(jìn)行了B油混相氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa),在巖心S9-3清洗后,進(jìn)行了C油非混相氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa);在巖心S9-5和2437.2(2)上進(jìn)行了B油非混相氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)壓力為15MPa),在巖心S9-6上進(jìn)行了A油非混相氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa)以上實(shí)驗(yàn)壓力以回壓為計(jì)量壓力,驅(qū)替壓差為2MPa,然后將以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。4氣驅(qū)流機(jī)的研究4.1非混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器磁強(qiáng)壓流4.1.1可動(dòng)流體與不可動(dòng)流體的相對(duì)特征圖2為B油超低滲透油藏非混相(實(shí)驗(yàn)壓力為15MPa)氣驅(qū)T2弛豫時(shí)間譜,圖3為B油特低滲透油藏非混相(實(shí)驗(yàn)壓力為15MPa)氣驅(qū)的T2弛豫時(shí)間譜。吉林低滲透砂巖巖心核磁共振分析結(jié)果表明,可動(dòng)流體與不可動(dòng)流體的T2馳豫時(shí)間界限值為T2=11ms,所以,取T2=11ms作為T2譜的截止值。T2馳豫時(shí)間大于T2截止值各點(diǎn)的幅度和占所有點(diǎn)幅度和的百分?jǐn)?shù)即為可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù),小于T2截止值各點(diǎn)的幅度和占所有點(diǎn)幅度和的百分?jǐn)?shù)即為不可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)。從油層物理角度來(lái)講,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)是指孔徑大于截止孔徑的孔隙體積占巖樣總孔隙體積的百分?jǐn)?shù)。以下分析均采用T2=11ms作為可動(dòng)流體與不可動(dòng)流體的分界點(diǎn)。由圖2可以得出,對(duì)于超低滲透油藏,非混相氣驅(qū)驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的66.5%,同時(shí),B原油進(jìn)入小孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了一倍。由圖5可以得出,對(duì)于特低滲透油藏,非混相氣驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的75%,同時(shí),B原油進(jìn)入小孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了31.1%。超低滲透油藏非混相氣驅(qū)的注采壓差為2MPa,原油采出程度為39%;特低滲透油藏非混相氣驅(qū)的注采壓差為0.2MPa,B原油采出程度為48%。由此可見(jiàn),對(duì)于低滲透油藏來(lái)說(shuō),滲透率的增加,注采壓差變小,有利于開(kāi)發(fā)的進(jìn)行。特低滲透油藏的采出程度之所以高于超低滲透油藏,主要是由于特低滲透油藏巖樣中的大孔隙數(shù)量要遠(yuǎn)高于超低滲透油藏,特低滲透油藏中更多大孔隙中的B原油被采出。可見(jiàn),對(duì)于低滲透油藏來(lái)說(shuō),滲透率的增加,同時(shí)有利于采出程度的增加。4.1.2混相油氣驅(qū)驅(qū)的影響圖4為A油超低滲透油藏非混相(實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa)氣驅(qū)T2弛豫時(shí)間譜。由圖4核磁共振數(shù)據(jù)得出,對(duì)于超低滲透油藏,非混相氣驅(qū)驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的66.7%,同時(shí),原油進(jìn)入小孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了98.2%。實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa,注采壓差為2MPa,原油采出程度為39%。對(duì)比圖2和圖4,可以看出,相對(duì)于B油,對(duì)于不能達(dá)到混相的A油,增大驅(qū)替壓力,也不能有效增加原油的采出程度。所以,對(duì)于此類原油應(yīng)采用非混相氣驅(qū)或其它適宜的開(kāi)發(fā)方式。4.2混合相氣驅(qū)磁流機(jī)理4.2.1混相氣驅(qū)注采壓差小圖5為超低滲透油藏B油混相氣驅(qū)T2弛豫時(shí)間譜,圖6為特低滲透油藏B油混相氣驅(qū)的T2弛豫時(shí)間譜。由圖5可以得出,對(duì)于超低滲透油藏,混相氣驅(qū)驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的85.2%,同時(shí),B油進(jìn)入小孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了28.4%。由圖6氣驅(qū)狀態(tài)2可以得出,對(duì)于特低滲透油藏,混相氣驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的92.5%,同時(shí),B油進(jìn)入小孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了76.5%。超低滲透油藏混相氣驅(qū)的注采壓差為2MPa,B油采出程度為60%;特低滲透油藏混相氣驅(qū)的注采壓差為0.4MPa,B油采出程度為64%。相對(duì)于超低滲透油藏混相氣驅(qū),特低滲透油藏由于滲透率的增加,混相氣驅(qū)同樣具有注采壓差小,采程度高的特點(diǎn)。對(duì)比圖5和圖6可以看出,對(duì)于混相氣驅(qū)來(lái)說(shuō),特低滲透油藏采出程度之所以高于超低滲透油藏,也同樣是因?yàn)樘氐蜐B透油藏中更多大孔隙中的可動(dòng)流體被采出。圖6真實(shí)的反應(yīng)了混相驅(qū)替的歷程,氣驅(qū)狀態(tài)一為B油混相狀態(tài)下不完全驅(qū)替的剩余油T2譜分布曲線,氣驅(qū)狀態(tài)二為B油混相狀態(tài)下驅(qū)替完全的剩余油T2譜分布曲線。可以看出在混相氣驅(qū)過(guò)程中,首先將大孔隙中的可動(dòng)流體采出,同時(shí)有少部分B油進(jìn)入小孔隙;隨著驅(qū)替的深入,大部分可動(dòng)流體被采出,同時(shí)有更多的原油進(jìn)入小孔隙,甚至微孔隙成為不可動(dòng)流體,導(dǎo)致氣驅(qū)狀態(tài)二的剩余油T2譜分布曲線相對(duì)于氣驅(qū)狀態(tài)一的剩余油T2譜分布曲線發(fā)生了很大程度的左移。結(jié)合圖2、圖3、圖5和圖6,對(duì)于超低滲透油藏和特低滲透油藏的混相氣驅(qū)與非混相氣驅(qū),可以看出混相氣驅(qū)可動(dòng)流體的采出程度高是混相氣驅(qū)提高原油采收率的根本原因;同時(shí)有更多B油進(jìn)入小孔隙成為不可動(dòng)流體。4.2.2混相氣驅(qū)原油圖7為C油超低滲透油藏混相氣驅(qū)T2弛豫時(shí)間譜。由圖7可以得出,對(duì)于超低滲透油藏,C油混相氣驅(qū)驅(qū)走了大孔隙中的可動(dòng)流體的89.5%,靠近T2=11ms左側(cè)的小孔隙中的不可動(dòng)流體小部分被采出,但同時(shí)大部分小孔隙中的原油進(jìn)入更小的孔隙中成為不可動(dòng)流體,不可動(dòng)流體在原有的基礎(chǔ)上增加了二倍。實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa,注采壓差為2MPa,原油采出程度為72%。對(duì)比圖5和圖7可以看出,相對(duì)于B油,由于C油的混相壓力低,在相同驅(qū)替壓力下,大孔隙中可動(dòng)流體的采出程度高,同時(shí)有更多原油進(jìn)入小孔隙成為不可動(dòng)流體。由此可以看出混相氣驅(qū)原油的采出程度主要取決于大孔隙中可動(dòng)流體的采出程度;同時(shí)說(shuō)明混相壓力低的原油,大孔隙中的可動(dòng)流體的采出程度高。并再一次驗(yàn)證了混相氣驅(qū)可動(dòng)流體的采出程度高是混相氣驅(qū)提高原油采收率的根本原因。4.2.3注采壓差對(duì)b油混相氣驅(qū)系統(tǒng)的影響圖8為特低滲透油藏B油混相氣驅(qū)的T2弛豫時(shí)間譜(實(shí)驗(yàn)壓力為20MPa,注采壓差10MPa)。要想在混相氣驅(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高采收率,就必須將進(jìn)入小孔隙中的不可動(dòng)流體采出,圖8為注采壓差為10MPa特低滲透油藏B油混相氣驅(qū)的T2弛豫時(shí)間譜,可以看到,注采壓差的提高,將可動(dòng)流體采出了97.8%,將原來(lái)認(rèn)為不可流動(dòng)的小孔隙中的不可動(dòng)流體采出了50%,此時(shí)的原油采出程度為89%。與圖6對(duì)比可以看出,注采壓差的提高,增加小孔隙中不可動(dòng)流體的采出程度是在混相氣驅(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高采收率的有效方法。5油氣運(yùn)移的注采效果1)超低滲透油藏B油非混相驅(qū)的注采壓差為2MPa,采出程度為39%;特低滲透油藏B油非混相氣驅(qū)的注采壓差為0.2MPa,原油采出程度為48%。由此可見(jiàn),對(duì)于低滲透油藏來(lái)說(shuō),滲透率的增加,注采壓差變小,有利于開(kāi)發(fā)的進(jìn)行。特低滲透油藏的采出程度之所以高于超低滲透油藏,主要是由于特低滲透油藏巖樣中的大孔隙數(shù)量要遠(yuǎn)高于超低滲透油藏,特低滲透油藏中更多大孔隙中的原油被采出。可見(jiàn),對(duì)于低滲透油藏來(lái)說(shuō),滲透率的增加,同時(shí)有利于采出程度的增加。2)超低滲透油藏B油混相氣驅(qū)的注采壓差為2MPa,原油采出程度為60%;特低滲透油藏B油混相氣驅(qū)的注采壓差為0.2MPa,原油采出程度為64%。對(duì)比超低滲透油藏和特低滲透油藏的混相氣驅(qū)與混相氣驅(qū),可動(dòng)流體的采出程度高是混相氣驅(qū)提高采收率的根本原因;同時(shí)有更多原油進(jìn)入小孔隙成為不可動(dòng)流體。3)相對(duì)于B油,由于C油的混相壓