二氧化碳驅(qū)油技術(shù)研究

1、摘 要 通過(guò)對(duì)芳 48 注氣驅(qū)油試驗(yàn)區(qū)的原油及注入氣的高壓物性試驗(yàn)，掌握試驗(yàn)區(qū) 原油及注入氣的物性，油藏?zé)N類的組成的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，分 析了氣驅(qū)油原理，通過(guò)巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)確定了特低滲透油藏氣驅(qū)油，水驅(qū)油滲流規(guī) 律和油氣，油水相對(duì)滲透率曲線通過(guò)長(zhǎng)巖心實(shí)驗(yàn)得出了氣驅(qū)，吞吐，水驅(qū)轉(zhuǎn)氣驅(qū) 等不同注氣方式的驅(qū)油效率和注入能力；研究了注氣機(jī)理及影響氣驅(qū)效果的因素， 掌握了特低滲透率油藏的開發(fā)特點(diǎn)及采油生產(chǎn)規(guī)律。 研究表明，對(duì)于像芳 48 試驗(yàn)區(qū)這樣的特低滲透率油藏，因地層油相對(duì)密度 較高，油中含輕組分和中間組分較少，注 CO2能實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)油。可以通過(guò)注 CO2 驅(qū)油提高油藏的采收率并通過(guò)合理

2、的設(shè)計(jì)和精細(xì)的經(jīng)濟(jì)預(yù)算，便可以取得較好的 經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：注氣開發(fā)；特低滲透油藏；二氧化碳 Abstract According to the crude oil and injection gass high pressure physics experiment in Fang 48 pilot,we know the crane oil and injection gass physics.On the Reservoir hydrocanbons base,a lot of experiment phenomenon and data, has analyzed when the

3、gas oil displacement in the oil layer, it appears gas oil displacement principle, through the core sample drove oil experiment to determine the especially low seepage oil reservoir gas displacement oil ,water-oil displacement transfusion rule and oil gas and oil water relative permeability curve. th

4、rough the long core sample experiment, It can reach a conclusion which contains the different gas injection way of water driven, injection gas and so on of oil efficiency and the injectivity ; Has studied the gas injection mechanism and the factor of influence gas driven effect, has grasped the spec

5、ial low permeability oil reservoir development characteristic and the production rule. The research indicated that regarding to the Fang 48 pilot areas which is such special low permeability oil reservoir, Because the initial oil in place relative density is high, in the oil the light component and

6、among the component are few,CO2 injection can realize the miscible displacement oil. May through CO2 injection to drive oil to enhance the recovery of the oil reservoir and through the reasonable design and the fine economical budget, then may obtain the good economic efficiency. Key words: Gas inje

7、ction development；Especially low permeability oil reservoir 目目 錄錄 第第 1 1 章章 概概 述述.1 第第 2 2 章章 低滲透油藏注氣開發(fā)實(shí)踐調(diào)研總結(jié)低滲透油藏注氣開發(fā)實(shí)踐調(diào)研總結(jié).4 2.1 國(guó)外低滲透油田注氣開發(fā)的研究與實(shí)踐3.4 2.2 國(guó)內(nèi)低滲透油田注氣開發(fā)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀4.5 2.3 注氣驅(qū)油方式.6 第第 3 3 章章 注氣采油機(jī)理注氣采油機(jī)理.10 3.1 二氧化碳驅(qū)油 .10 3.2 氣水交替注入驅(qū)油機(jī)理 .11 3.3 二氧化碳吞吐機(jī)理3.13 第第 4 4 章章 固井中的防氣竄工藝技術(shù)固井中的防氣竄工藝技

8、術(shù).14 4.1 芳 48 斷塊地質(zhì)特征.14 4.2 流體特性.15 第五章第五章 注氣方式對(duì)開發(fā)效果的影響注氣方式對(duì)開發(fā)效果的影響.16 5.1. 實(shí)驗(yàn)條件 .16 5.2. 長(zhǎng)巖心氣體驅(qū)替實(shí)驗(yàn) .16 5.3.水驅(qū)轉(zhuǎn)氣驅(qū)與氣驅(qū)轉(zhuǎn)水驅(qū)實(shí)驗(yàn).21 5.4.氣體吞吐實(shí)驗(yàn).24 5. 5 五種注氣方式開發(fā)效果比較.27 結(jié) 論.28 參考文獻(xiàn).29 致 謝.30 第 1 章 概 述 90 年代以來(lái)，低滲透油田的儲(chǔ)量增長(zhǎng)很快，在總探明儲(chǔ)量中所占的比例越來(lái) 越大，近幾年，在當(dāng)年探明的石油地質(zhì)儲(chǔ)量中，低滲透層儲(chǔ)量所占的比例高達(dá) 60%70%。這表明低滲透油藏將是今后相當(dāng)一個(gè)時(shí)期增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要資源基礎(chǔ)，

9、 低滲透油田儲(chǔ)量的動(dòng)用和開發(fā)已成為我國(guó)陸上石油工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要潛力之一。 但低滲透油田的開發(fā)比中高滲透油田的開發(fā)難度要大得多，存在的問(wèn)題也多，因 此對(duì)低滲透油層應(yīng)加強(qiáng)開采機(jī)理的分析研究及加強(qiáng)工藝技術(shù)攻關(guān)試驗(yàn)。 影響低滲透油田開發(fā)效果的因素主要有以下幾方面1： 1、 油層孔喉小，比表面大，滲透率低:低滲透油氣田具有儲(chǔ)層物性差，非均質(zhì)性 強(qiáng)，平均孔喉半徑小，比表面大，毛管壓力高，滲透率低等特點(diǎn)。因此低滲 透油田的開發(fā)不能沿用中高滲透油田開發(fā)的傳統(tǒng)方法。 2、 油層滲流規(guī)律不遵循達(dá)西定律，具有擬啟動(dòng)壓力梯度：由于低滲透油層巖心 具有孔喉小，比表面大和油層邊界層厚度大以及表面分子力的強(qiáng)烈作用等， 使

10、得流體在低滲透巖心中的滲流往往偏離達(dá)西定律，即流動(dòng)速度與壓力差關(guān) 系曲線的直線段的延長(zhǎng)線不通過(guò)坐標(biāo)軸的原點(diǎn)，存在擬啟動(dòng)壓力梯度。一般 來(lái)說(shuō)，滲透率越低，擬啟動(dòng)壓力梯度越大。 3、 吸水能力小，油井注水開發(fā)見(jiàn)效慢：由于低滲透油層滲流阻力大，大部分的 能量都消耗在注水井周圍，而且由于啟動(dòng)壓力梯度高，注水井附近地層壓力 上升快，因此大部分的低滲透油田的注水井因注水困難而被迫關(guān)井或轉(zhuǎn)為間 歇注水。 4、 彈性能量小，壓力和產(chǎn)量下降快：由于低滲透油層的連通性差，滲流阻力大， 因此自然生產(chǎn)能力很低，甚至不具有天然生產(chǎn)能力，在消耗完地層的原始能 量后，地層壓力大幅度下降，產(chǎn)液量急劇降低。 5、 油井見(jiàn)水后，

11、產(chǎn)油和產(chǎn)液指數(shù)下降快：由于巖石潤(rùn)濕性和油水粘度比等因素 影響，油井見(jiàn)水后，采油和采液指數(shù)急劇下降，特別是采油指數(shù)下降更為明 顯，油井見(jiàn)水后，含水率急劇上升，這給油田的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)造成了很大困難。 由于低滲透油田的開發(fā)存在以上問(wèn)題，開發(fā)難度較大，因此在進(jìn)行低滲透油 田開發(fā)前，必須對(duì)油層的地質(zhì)特征和油層物性等有充分的認(rèn)識(shí)，對(duì)開發(fā)方案進(jìn)行 反復(fù)論證，采取相應(yīng)的增產(chǎn)增注措施，以進(jìn)一步提高低滲透油田的動(dòng)用程度。. 結(jié)合大慶采油八廠宋芳屯油田芳 48 斷塊的地質(zhì)特征，研究并測(cè)定了大量巖 心的油氣、油水的相對(duì)滲透率曲線，研究了二氧化碳，不同注入壓力,不同注氣 量，不同注入方式等對(duì)提高特低滲透率油藏原油采收率的

12、影響。用實(shí)驗(yàn)方法預(yù)測(cè) 了注氣驅(qū)油開發(fā)指標(biāo)。并對(duì) CO2驅(qū)油作了效果分析。提出了利用二氧化碳驅(qū)對(duì)提 高該油田的開采效果具有很好的作用，這些研究的開展對(duì)提高特低滲透率油田的 開發(fā)效果具有重要的指導(dǎo)意義。 由調(diào)研可知,低滲、特低滲透油田只是個(gè)相對(duì)概念，至今國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一、 具體的標(biāo)準(zhǔn)和界限,且隨時(shí)間、資源狀況、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的變化而變化。有關(guān)專 家經(jīng)過(guò)系統(tǒng)總結(jié)，研究有關(guān)劃分方法及結(jié)果，提出了在現(xiàn)有條件下低滲透油田分 類的物性標(biāo)準(zhǔn)，即： 第一類：一般低滲透油田 =10.150K 3 10 3 10 2 m 第二類：特低滲透油田 =1.110K 3 10 3 10 2 m 第三類：超低滲透油田 =0.11

13、.0K 3 10 3 10 2 m 低滲透油藏的開發(fā)與中高滲油藏開發(fā)明顯不同的特點(diǎn)主要有兩個(gè)方面：一是 儲(chǔ)層物性差，滲流阻力大并存在非達(dá)西流，因而產(chǎn)能低，常規(guī)方法開采效果差； 二是低滲透油田的開發(fā)過(guò)程與裂縫密切相關(guān)，它依靠（天然或人工）裂縫提高儲(chǔ) 層傳導(dǎo)能力，從而提高產(chǎn)能和開發(fā)效果，尤其是特低滲透油藏，如果沒(méi)有裂縫的 存在，就沒(méi)有工業(yè)開采價(jià)值。同時(shí)由于存在有裂縫使低滲透油藏的平面滲透率方 向非均質(zhì)性變得尤為嚴(yán)重，油藏平面（水/氣）驅(qū)波及系數(shù)和開發(fā)效果對(duì)井網(wǎng)系 統(tǒng)的依賴性很強(qiáng)。二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，特別是二十世紀(jì)九十年代，國(guó)內(nèi)外尤 其是我們國(guó)家針對(duì)低滲透油田的開發(fā)特點(diǎn)和開發(fā)過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題

14、，各石 油研究機(jī)構(gòu)和油田單位對(duì)低滲透油田的高效開發(fā)配套技術(shù)展開了多方位的研究攻 關(guān)，包括滲流、產(chǎn)能等理論基礎(chǔ)研究；裂縫預(yù)測(cè)、井網(wǎng)優(yōu)化、注氣開發(fā)技術(shù)和水 平井開發(fā)技術(shù)等新技術(shù)、新方法應(yīng)用基礎(chǔ)研究；鉆井、完井、壓裂等工藝技術(shù)研 究。 注氣開采技術(shù)始于二十世紀(jì)初，美國(guó)首先提出并開始了室內(nèi)研究。經(jīng)過(guò)近一 個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，許多國(guó)家在大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，已先后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的工 業(yè)性試驗(yàn)，并取得了相當(dāng)輝煌的收效。我國(guó)注氣開發(fā)起步較晚，在二十世紀(jì) 60 年代中期，首次在大慶油田開始二氧化碳驅(qū)室內(nèi)研究和小規(guī)模的礦廠試驗(yàn)，勝利 油田等也相繼做了一些室內(nèi)研究工作。大量研究已經(jīng)證明，對(duì)于水驅(qū)效果不好的 低滲透油田，

15、氣驅(qū)效果卻是相當(dāng)可觀的，我國(guó)可應(yīng)用注氣開發(fā)技術(shù)獲得更多的原 油產(chǎn)量。 大慶外圍油田屬低產(chǎn)、低滲、低豐度的“三低”油藏，有近t 的儲(chǔ) 8 1025 . 8 量未動(dòng)用，其中扶楊油層t,占未開發(fā)儲(chǔ)量的。但是，在已開發(fā)的 8 108 . 3 0 0 06.46 扶楊油層中，油層吸水能力差，注水壓力高，注水開發(fā)效果差，采收率低。分析 國(guó)內(nèi)外低滲透油藏,我們可知大慶外圍油田符合低滲透油藏的特點(diǎn) 2:(1)低滲、 低孔、自然產(chǎn)能低,常規(guī)投產(chǎn)甚至不出油,注水困難;(2)原油粘度低,密度小、性 質(zhì)較好;(3)儲(chǔ)層物性差,粒細(xì)、分選差、膠結(jié)物含量高,后生作用強(qiáng);(4)油層砂泥 巖交互,砂層厚度不穩(wěn)定,層間非均質(zhì)性

16、強(qiáng);(5)油層受巖性控制、水動(dòng)力聯(lián)系差, 邊底水不活躍;(6)流體的流動(dòng)具有非達(dá)西流的特征。在現(xiàn)有的開發(fā)條件下，很難 獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該探索注氣開發(fā)的可行性。 第 2 章 低滲透油藏注氣開發(fā)實(shí)踐調(diào)研總結(jié) 2.1 國(guó)外低滲透油田注氣開發(fā)的研究與實(shí)踐3 在國(guó)外對(duì)低滲透砂巖油藏注氣開發(fā)的研究和應(yīng)用比較早,也比較廣泛。僅八十 年代以來(lái)，國(guó)外已有近 100 個(gè)低滲透油田不同規(guī)模應(yīng)用了混相段塞方法進(jìn)行了二、 三次采油。目前采用混相驅(qū)的國(guó)家主要是美國(guó)和加拿大，所使用的溶劑，美國(guó)主 要發(fā)展用 CO2和煙道氣代替烴氣，加拿大混相驅(qū)溶劑主要使用液化氣、富化氣等。 目前氣驅(qū)開發(fā)在國(guó)外已成為較為成熟的廣泛應(yīng)用的

17、提高采收率方法之一。美國(guó)從 1984 年到 1998 年 14 年間，氣驅(qū)增油量逐年上升，從 1984 年的 13198.7 m3/d 增 至 1998 年的 48899.5 m3/d，占總 EOR 產(chǎn)油量的比例從 18.01%增至 40.40%。其中， CO2EOR 能夠開采一次采油、二次采油不能開采的石油儲(chǔ)量，CO2混相驅(qū)產(chǎn)油量 所占比例從 6.8%增至 23.6%，涉及目標(biāo)地層和流體物性的范圍廣，涉及砂巖、石 灰?guī)r、白云巖、礫巖、硅藻土和疏松砂巖，孔隙度和滲透率覆蓋范圍廣。注氣驅(qū) 項(xiàng)目中有 54.1%的項(xiàng)目得到了利潤(rùn)。加拿大，注氣項(xiàng)目占了總 EOR 項(xiàng)目的 75.5%，其工業(yè)性混相驅(qū)工程

18、以烴類溶劑為主導(dǎo)，烴類混相驅(qū)共 32 項(xiàng)，CO2混相 驅(qū) 4 項(xiàng)、烴類非混相驅(qū) 1 項(xiàng)。在阿爾伯達(dá)進(jìn)行的混相驅(qū)，平均最終采收率達(dá) 59%。與水驅(qū)采收率相比，垂向混相驅(qū)增加的采收率為原始地質(zhì)儲(chǔ)量的 15%40%，而水平混相驅(qū)增加的采收率為 5%20%。. 國(guó)外砂巖油藏注氣開發(fā)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 多數(shù)為水驅(qū)末的三次采油。 多為輕質(zhì)油藏，自身有比較充足的富氣來(lái)源。 基本都能實(shí)現(xiàn)地層原油與注入氣的混相。 多數(shù)都采用混相段塞驅(qū)、水氣交注的驅(qū)替方式。 國(guó)外低滲透砂巖油藏混相段塞驅(qū)采收率比注水開發(fā)提高 5%15%，部分油田 甚至提高一倍以上。但由于各個(gè)油田混相段塞驅(qū)開采狀況不同，氣源、氣價(jià)、成 本等因素也

19、各不相同，有相當(dāng)一部分油田注氣混相段塞驅(qū)在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。 2.2 國(guó)內(nèi)低滲透油田注氣開發(fā)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀4 早在“七五”和“八五”期間，我國(guó)對(duì)部分已開發(fā)油田提高采收率的潛力和 方法就進(jìn)行了一系列室內(nèi)研究和篩選評(píng)價(jià)，當(dāng)時(shí)由于天然氣資源比較缺乏，提高 采收率技術(shù)主要考慮了聚合物驅(qū)和 CO2驅(qū)。根據(jù)對(duì)一些儲(chǔ)層滲透率 1550md 的 低滲透油田的的分析預(yù)測(cè)，聚合物驅(qū)提高采收率 1.512.9%，CO2驅(qū)提高采收率 5.426.2%，平均 17.5%。根據(jù)篩選評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，由于低滲透油田物性差，聚合 物驅(qū)適應(yīng)性差，提高采收率幅度比較小。相對(duì)而言 CO2驅(qū)有比較好的適應(yīng)性和潛 力。但直到“九五”期間

20、，由于氣源和經(jīng)濟(jì)因素的制約，我國(guó)已開發(fā)油田真正進(jìn) 行注氣開發(fā)實(shí)踐的油田卻非常少，目前只有長(zhǎng)慶靖安、江蘇富民、吉林新立等少 數(shù)油田進(jìn)行了小規(guī)模的天然氣驅(qū)和 CO2驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，下面介紹國(guó)內(nèi)油田氣驅(qū)的研 究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。 大慶薩爾圖-CO2驅(qū)室內(nèi)試驗(yàn)，混相壓力達(dá) 18MPa 左右,高于地層壓力。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果不佳，后停止。 冀中油田 7 個(gè)砂巖區(qū)塊- CO2驅(qū)室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，有四個(gè)區(qū)塊 能夠或接近混相，采用水驅(qū)加 CO2驅(qū)的方式，最終采收率比水驅(qū)提高 410%。 葡北、吉拉克等凝析油氣藏，循環(huán)注氣或水氣交注，采收率提高近一倍 或一倍以上。 長(zhǎng)慶安塞注氣數(shù)值模擬研究認(rèn)為注干氣比注水提高采收率

21、僅 1%，而連續(xù) 注溶解氣（非混相驅(qū)）采收率比注水提高一倍以上，段塞驅(qū)提高 7%左右。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方式是注富化干氣（井口加丙烷等） 。初期效果不錯(cuò)，總的開采 效果待評(píng)價(jià)。 江蘇富民油田-CO2驅(qū)及吞吐開采提高采收率。CO2驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前狀況： 采出程度 38%，采油速度 0.5%，綜合含水 92%，預(yù)計(jì)注水采收率 45%。數(shù)值模 擬長(zhǎng)巖芯驅(qū)替認(rèn)為水氣交替比連續(xù)注氣效果好，不同水氣比驅(qū)替提高采收率 11.8%16%，最終推薦 1：1 水氣交替方式，預(yù)計(jì)提高采收率 16%左右，現(xiàn)場(chǎng)已 實(shí)施，效果較好。CO2吞吐數(shù)值模擬研究結(jié)果為換油率 2 方/千方左右，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn) 16 井次，投產(chǎn) 10 井次，累計(jì)增油

22、 4000 噸以上，換油率 1.7 方/千方左右，平均有 效期大于 150 天。 在近幾年已實(shí)施氣驅(qū)開發(fā)的油田中，只有長(zhǎng)慶靖安注氣試驗(yàn)井組和吉林新立 油田 CO2驅(qū)試驗(yàn)井組的油藏為低滲透黑油油藏，這兩個(gè)油田同為特低滲透油藏， 儲(chǔ)層物性和原油物性與大慶宋芳屯油田芳 48 斷塊總的差別不大，注水開發(fā)都存 在方向性見(jiàn)效、見(jiàn)水的特點(diǎn)。長(zhǎng)慶靖安油田埋深 10001500 米，儲(chǔ)層滲透率 1- 3md，平均孔隙度 12%，原始地層壓力 8.5 MPa11 MPa，飽和壓力 5MPa6MPa，原油比重 0.841，溶解油氣比 4050m3/m3。除了原油稍輕、粘度較 小外，油藏特性總的來(lái)講與大慶宋芳屯油田芳

23、 48 斷塊差別不大。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明， 長(zhǎng)慶靖安油田原油與地層溶解氣混相壓力 20 MPa 左右，與長(zhǎng)慶氣田干氣混相壓 力大于 40 MPa，為非混相氣驅(qū)。注氣試驗(yàn)區(qū)為兩個(gè) 330 米正方形反九點(diǎn)扭 45井 網(wǎng)，1998 年三月開始注氣，注入介質(zhì)為干氣加溶解氣（輕烴富化） ，注氣近兩年 來(lái)，試驗(yàn)井組見(jiàn)效情況較好，平面各井見(jiàn)效均勻，無(wú)明顯氣竄現(xiàn)象，但整體開發(fā) 效果還有待進(jìn)一步評(píng)價(jià)。新立油田儲(chǔ)層和大慶宋芳屯油田芳 48 斷塊同為扶余油 層，除滲透率稍高外，原油物性與大慶宋芳屯油田芳 48 斷塊類似，前期進(jìn)行了 CO2驅(qū)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和機(jī)理研究，CO2與地層原油的混相壓力為 27 MPa，也屬非混 相驅(qū)。

24、在 2000 年下半年實(shí)施了現(xiàn)場(chǎng) CO2驅(qū)單井組試驗(yàn)，開發(fā)效果有待評(píng)價(jià)。這 些低滲透油藏的現(xiàn)場(chǎng)注氣開發(fā)試驗(yàn)都為大慶宋芳屯油田芳 48 斷塊 CO2驅(qū)開發(fā)可 行性研究提供了寶貴的技術(shù)依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。 我國(guó)低滲透油藏多屬黑油油藏，多數(shù)油藏原油溶解氣油比較低（20-50m3/t） 、 密度較大(0.83-0.87)，埋藏淺(2000m)、地層壓力低(20Mpa)；在組份上，甲烷 含量 1629%，中間烴含量 1522%，重?zé)N含量 50%以上，輕烴含量較少；這些因 素不利于油藏原油與注入介質(zhì)的混相開發(fā)。據(jù)調(diào)研資料，我國(guó)低滲透黑油油藏與 分離氣或 CO2的混相壓力多大于 20MPa，與干氣、氮?dú)獾鹊幕煜鄩毫?/p>

25、多大于 35MPa。因此多數(shù)油田很難達(dá)到混相開發(fā)，注氣效果受到很大影響。就此而言， 油藏自身的條件將成為除氣源條件外制約注氣開發(fā)方式在低滲透油田應(yīng)用的另一 個(gè)主要因素。 2.3 注氣驅(qū)油方式 歷史上注氣驅(qū)油技術(shù)主要有以下的方式。 2.3.1 初接觸混相注氣工程 很久以前，人們就認(rèn)識(shí)到：用水驅(qū)替之后，由于毛細(xì)管力和界面張力的作用， 仍有部分油滯留在儲(chǔ)層的基質(zhì)孔隙中。如果能找到一種消除界面張力的方法，那 么驅(qū)替流體就會(huì)波及整個(gè)油藏，從而完全采出地下原油。尋求到一種與油藏中石 油及地層水都能混相的溶劑，就可以提供一種消除界面張力的方法。巖心試驗(yàn)證 明，使用丙烷溶劑可以將原油從孔隙介質(zhì)中完全采出，但經(jīng)

26、濟(jì)上不合理。 大約到 1950 年，石油工程師搞清了 “混相驅(qū)替”的定量關(guān)系。之后，人們 很快發(fā)現(xiàn)在使用溶劑或“混相”開采原油時(shí)，無(wú)需使用溶劑對(duì)原油完全置換。由 美國(guó)大西洋煉油公司（現(xiàn)稱大西洋富田公司）提出，用有限量溶劑丙烷段塞，在 適當(dāng)?shù)母邏簵l件下，形成一連續(xù)相，即形成一個(gè)組成上從油藏原油變到天然氣的 整體單一相的烴類過(guò)渡帶。如果溶劑段塞設(shè)計(jì)正確，就能推動(dòng)前面的油和水，并 完全驅(qū)出所有的接觸油。由于注入的溶劑與原油一經(jīng)接觸就能混溶，混相壓力低， 因此，又常常把這種方法稱為一次接觸混相（也叫初接觸混相） 。 溶劑段塞的規(guī)模: 1%20孔隙體積。大部分工程段塞為孔隙體積。%6%1 原油重度變化范

27、圍API，大部分為API。 5030 4236 初接觸混相驅(qū)僅適用于一定類型的油藏和原油，與其它烴類混相驅(qū)相比，液 化石油氣溶劑達(dá)到混相的壓力低，單位驅(qū)替效率高，這一方法對(duì)于較淺的油藏有 相當(dāng)大的潛力。 初接觸混相驅(qū)的致命缺點(diǎn)是液化石油氣本高，要降低工程成本，就必須采用 較小的段塞。然而段塞太小，會(huì)由于其它因素影響（如段塞被地下氣體稀釋或不 利流度比造成段塞逸散等）而達(dá)不到混相驅(qū)替的效果，所以對(duì)于初接觸混相驅(qū)的 關(guān)鍵技術(shù)是最佳溶劑段塞的確定。 2.3.2 多次接觸混相驅(qū)替 在油氣相態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)，氣體與石油接觸時(shí)，石油中某些較輕的組分可以蒸 發(fā)而進(jìn)入氣相。如果氣相中富含輕烴組分，可以通過(guò)凝析而進(jìn)

28、入液相。這樣在用 富氣（含組分較高的天然氣）或貧氣（含組分較低的烴類氣體） 62 CC 62 CC 驅(qū)油時(shí)，氣與石油一接觸就會(huì)造成接觸前緣的氣相或液相中的輕質(zhì)組分逐漸增加， 增加到某一程度時(shí)，會(huì)在前緣出現(xiàn)一個(gè)混相帶。這種富氣或貧氣與石油多次接觸 混相現(xiàn)象，按注入氣的貧富程度又可以分別稱為富氣驅(qū)或貧(干)氣驅(qū)。 阿爾及利亞在哈西沒(méi)薩烏油田從 1964 年開始將產(chǎn)出的伴生氣高壓回注形成 混相驅(qū)。從逐步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)。到 1982 年底，共注氣 6.66m，用19801974 10 10 3 高壓氣混相驅(qū)已采出原油t，即占油田累計(jì)采油量的 28%。近三年來(lái)，1022 . 1 8 60%以上的原油是靠注氣混

29、相驅(qū)采出的。利比亞的印綈薩爾“D”油田頂部注氣進(jìn) 行烴類混相驅(qū)，底部注水維持混相壓力，日注氣能達(dá)，日產(chǎn)量能達(dá)到 37 101 . 2m ，預(yù)計(jì)最終采收率可達(dá) 80%。 3 5500m 近年來(lái)，美國(guó)和加拿大進(jìn)行工業(yè)性礦場(chǎng)試驗(yàn)的油田數(shù)量有較大的增長(zhǎng)。70 年 代以來(lái)，加拿大已完成或繼續(xù)進(jìn)行的礦廠試驗(yàn)有二十多個(gè)，其中有些已見(jiàn)效。富 氣驅(qū)工藝基本上驅(qū)替了全部的殘余油，可重新獲得油層中失去的混相性；該工藝 成本比丙烷段賽驅(qū)工藝成本低，能在低于干氣驅(qū)動(dòng)壓力下形成混相；大的段塞基 本上消除了段塞設(shè)計(jì)問(wèn)題。但該工藝掃油效率低，厚油層中容易出現(xiàn)重力超覆現(xiàn) 象，粘性指進(jìn)可導(dǎo)致段塞逸散。干氣驅(qū)工藝的驅(qū)替效率也趨近于

30、 100%，干氣成本 比丙烷或富氣低，不存在確定段塞大小問(wèn)題，可循環(huán)和反復(fù)注氣。但由于此工藝 要求油層必須富含 C2C6組分，因此適用范圍比較小，需要高的混相壓力，面積 掃油效率和重力分層較差。 2.3.3 二氧化碳驅(qū) 由于烴類氣體價(jià)格上漲，研究者在尋找一種新的、用于混相驅(qū)油的注入劑。 研究工作表明：二氧化碳在原油中的溶解能力超過(guò)甲烷，而且二氧化碳的溶解對(duì) 降低原油粘度有顯著的效果，不僅粘度降低，其表面張力也同時(shí)降低，二氧化碳 溶于原油后還能使原油的體積膨脹。高壓下二氧化碳的密度高，有利于減緩驅(qū)替 過(guò)程中的指進(jìn)現(xiàn)象，這些特性都有利于提高采收率。二氧化碳是比天然氣更為優(yōu) 越的一種驅(qū)油劑。 美國(guó)南

31、部德克薩斯州已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的天然二氧化碳礦藏，可以為美國(guó) 二氧化碳驅(qū)油提供豐富而且廉價(jià)的二氧化碳，因此美國(guó)二氧化碳驅(qū)油的油礦比較 多。到八十年代，其他產(chǎn)油國(guó)對(duì)二氧化碳驅(qū)油逐漸重視，礦場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)越來(lái)越 多，效果越來(lái)越明顯。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，1986 年美國(guó)有實(shí)驗(yàn)區(qū) 38 個(gè)，加拿大有 6 個(gè)， 法國(guó)有 2 個(gè)，特立尼達(dá)有 2 個(gè)，匈牙利有 2 個(gè)。前蘇聯(lián)在科茲洛夫、拉達(dá)耶夫、 謝爾蓋耶夫等油田上也進(jìn)行了試注。我國(guó)的大慶油田從六十年代中期開始二氧化 碳研究，并進(jìn)行了一些礦場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)近幾年資料，統(tǒng)計(jì)分析 27 個(gè)油田（美國(guó) 19 個(gè)，加拿大 3 個(gè)，前蘇聯(lián) 5 個(gè)）進(jìn)行二氧化碳驅(qū)油的結(jié)果表明：明顯

32、增加產(chǎn)量 的有 17 個(gè)，占 63%；增加產(chǎn)量并取得經(jīng)濟(jì)效益的有 12 個(gè)，約占 45%；其中還有 一些油田的效果目前尚未做出肯定的回答。從美國(guó)在 70 年代開始大規(guī)模實(shí)施二 氧化碳驅(qū)的油田來(lái)看，它們的巖性、埋藏深度、儲(chǔ)層和流體性質(zhì)等均不相同。14 個(gè)油田中，有 5 個(gè)注二氧化碳后，采收率較高，一般達(dá)到剩余地質(zhì)儲(chǔ)量的 40%50%；有 4 個(gè)可采出原油地質(zhì)儲(chǔ)量的 10%30%；有 4 個(gè)采收率較低，小于 剩余地質(zhì)儲(chǔ)量的 10%，其主要原因是儲(chǔ)層異常非均質(zhì)。1986 年美國(guó)采用二氧化碳 混相驅(qū)油增產(chǎn)原油約為 1.651063。據(jù)估計(jì)，在美國(guó)借助二氧化碳可增加可采 儲(chǔ)量 51083109t。根據(jù)礦

33、場(chǎng)試驗(yàn)情況，每增產(chǎn) 1m 原油需注入 305000m 3 二氧化碳，合理注入量應(yīng)為 15%30%孔隙體積。前蘇聯(lián)油田采用注二氧化碳驅(qū) 3 的效果是明顯的，最終采收率可增長(zhǎng) 10.4%13%。每注 1t 二氧化碳可增產(chǎn)油量 0.320.89t。 根據(jù)二氧化碳與原油、水和原油相互作用機(jī)理及其本身的優(yōu)異特性，加上二 氧化碳適用于開發(fā)水淹油藏（層） 、實(shí)施混相條件較簡(jiǎn)單、增加原油采收率較穩(wěn) 定的特點(diǎn)，二氧化碳驅(qū)油在美國(guó)被認(rèn)為是最有前景的混相驅(qū)油方法。預(yù)計(jì)采用這 種方法獲得的產(chǎn)量可能占提高原油采收率方法所增加產(chǎn)量的。%50%40 2.3.4 氮?dú)狻煹罋怛?qū)油 氮?dú)獾拿芏刃∮跉忭敋獾拿芏?，粘度與氣頂氣接近

34、，即使在地層壓力高到 42.18MPa 時(shí)仍然保持此特性，這有利于減弱重力驅(qū)時(shí)出現(xiàn)的粘性指進(jìn)現(xiàn)象；另外， 氮?dú)獾膲嚎s系數(shù)大，且它不溶于水，較少溶于油，因此在驅(qū)油過(guò)程中不僅具有良 好的膨脹性，彈性能量大，而且可節(jié)省注氣量，適于用來(lái)保持地層壓力。由于氮 氣在石油中的溶解度低，通常在 35MPa 的壓力下才可能與原油達(dá)到混相。因此， 顯然在小于 3000m 的油層中不能用作混相驅(qū)油劑，但根據(jù)它自身的性質(zhì)，作非混 相驅(qū)油劑得到人們的重視。到 1985 年底，美國(guó)和加拿大已有 33 個(gè)油田進(jìn)行注氮 氣開發(fā)，注氮?dú)饪偭扛哌_(dá) 1.28106m3/d。法國(guó)和前蘇聯(lián)也有注氮?dú)獾牡V場(chǎng)試驗(yàn)。 我國(guó)注氮?dú)忾_采工藝發(fā)展

35、較晚，直到 1986 年底，僅華北雁翎油田與法國(guó)合作制 定了一個(gè)注氮?dú)忾_采實(shí)驗(yàn)方案。 煙道氣也可作為一種驅(qū)油劑。煙道氣的主要成分是氮?dú)夂投趸肌Ｋ男?質(zhì)取決于所含各氣體成分的比例，所以，它的驅(qū)油機(jī)理主要與氮?dú)獾尿?qū)油機(jī)理類 似。由于其中含有二氧化碳，它在驅(qū)油過(guò)程中也起到降粘改善原油流動(dòng)的作用。 煙道氣通常可通過(guò)天然氣燃燒獲得。燃燒一個(gè)單位體積的天然氣，可以獲得 九個(gè)單位體積的煙道氣。用來(lái)驅(qū)油的煙道氣需要經(jīng)過(guò)清洗、干燥和除氧等一系列 較復(fù)雜的工藝處理過(guò)程。盡管如此，由于煙道氣氣源足，而且廉價(jià)，對(duì)于缺乏其 他類型驅(qū)替劑的油田來(lái)說(shuō)，也是一種可選擇的驅(qū)油劑之一。 第 3 章 注氣采油機(jī)理 注氣采油應(yīng)

36、用最多的是二氧化碳驅(qū)油。不同的注入方式其驅(qū)油機(jī)理不同。 3.1 二氧化碳驅(qū)油 3.1.1 二氧化碳驅(qū)油機(jī)理5 二氧化碳驅(qū)油的主要機(jī)理在于二氧化碳與原油多次接觸混相。二氧化 碳在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，可以引起二氧化碳和原油之間各組分變化，生成可混性 流體。這種多次接觸混相過(guò)程是隨油層的溫度、壓力和原油組分的變化而產(chǎn)生的 相態(tài)平衡過(guò)程。非混相二氧化碳驅(qū)也是根據(jù)相態(tài)平衡原理來(lái)采油的。注二氧化碳 采油具有如下幾個(gè)方面的機(jī)理： 原油粘度降低； 1 原油膨脹； 2 溶解氣驅(qū)； 3 通過(guò)降低含水飽和度而改變相對(duì)滲透率； 4 通過(guò)潤(rùn)濕性變化來(lái)改變相對(duì)滲透率； 5 通過(guò)排泄和吸收滯后作用改變相對(duì)滲透率； 6 碳?xì)浠?/p>

37、合物汽化作用； 7 界面張力降低； 8 上述采油機(jī)理的有效程度視油藏類別依次排列為：非混相油藏，近混相油藏 和混相油藏。含有重油的淺層油藏，原油的粘度降低起主要作用；對(duì)于壓力衰竭 的油藏而言，油的膨脹起很大作用，如上所述，機(jī)理都起到很大作用。以 1 5 前的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)研究都注重近混相狀態(tài)下的低粘原油開采機(jī)理，油的膨脹作用 很重要。但其它的采油機(jī)理，包括相對(duì)滲透率的效果和碳?xì)浠衔锏钠捕计?了一定的作用。在混相狀態(tài)下，界面張力的降低是非常重要的。 3.1.2 二氧化碳驅(qū)油方式 二氧化碳是一種多用途的注入氣體，它不僅具有溶入原油使原油體積膨脹、 粘度降低等改變油流特性的功能，而且具有混相能力

38、高于甲烷，并能改變巖石滲 透性的優(yōu)點(diǎn)。 分析國(guó)內(nèi)外大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，二氧化碳驅(qū)油方式主要有兩種： 3.1.2.1 二氧化碳混相驅(qū)替 二氧化碳混相驅(qū)對(duì)于開采以下幾類油藏具有重要的意義。 a、水驅(qū)效果差的低滲透油藏； b、水驅(qū)完全枯竭的砂巖油藏中的殘余油； c、接近于開采經(jīng)濟(jì)極限的深層、輕質(zhì)油藏； d、利用二氧化碳重力穩(wěn)定混相驅(qū)開采多鹽丘油藏； 3.1.2.2 二氧化碳非混相驅(qū) 當(dāng)油藏條件滿足不了混相要求時(shí)，可采用非混相驅(qū)替。主要應(yīng)用包括： a、二氧化碳可用來(lái)恢復(fù)枯竭油藏的壓力。由于油藏中存在的游離氣相將二 氧化碳分散，使之接觸到比混相驅(qū)更多的地下原油，波及效率增大。特別是對(duì)于 低滲透油藏，當(dāng)不能以經(jīng)

39、濟(jì)效益注水來(lái)提高油藏的壓力時(shí)，采用二氧化碳就更為 有利。 b、重力穩(wěn)定非混相驅(qū)替。開采高傾角、垂向滲透率高的油藏。 c、重油二氧化碳驅(qū)。重油水驅(qū)后，采用二氧化碳驅(qū)，可以改善重油的流度， 從而改善水驅(qū)效率。 d、用于高粘原油的開采。 3.2 氣水交替注入驅(qū)油機(jī)理 最初,氣水交替注入(WAG)是作為增加注氣混相和非混相驅(qū)波及效率而提出的 一種方法。今天幾乎所有的工業(yè)性混相驅(qū)替項(xiàng)目，都采用了水氣交替（WAG）注 入方法。 3.2.1 驅(qū)油機(jī)理 向油層中注氣能否提高油田的最終采收率，取決于注入流體的波及效率，以 及注入流體的洗油效率。在大多數(shù)情況下，由于氣體的粘度很小，在驅(qū)替過(guò)程中 往往會(huì)過(guò)早突破，波

40、及效率不高，因此，改善注氣效率的關(guān)鍵是減緩氣竄。在注 氣的同時(shí)向油層注水，目的是注入水后可降低氣的相對(duì)滲透率，從而降低它的流 動(dòng)性，以此控制氣體的指進(jìn)，改善波及狀況?？蓺w納為：通過(guò)水氣交替注入，降 低水油流度比從而達(dá)到增加水驅(qū)波及體積的目的；通過(guò)水氣交替的注入降低水驅(qū) 過(guò)的油層的剩余油飽和度，提高驅(qū)油效率；同時(shí)在重力分異的作用下，可以通過(guò) 氣驅(qū)掃及正韻律，厚油層中那些水驅(qū)波及不到的油層厚度。 3.2.2 水氣交替注入后油氣水的縱向分布特征 對(duì)已水淹的正韻律厚油層，從水氣交替注入后油氣水的分布狀況加以討論， 有利于理解水氣交替注入的驅(qū)油機(jī)理。圖 2.1 和 2.2 分別示出了水驅(qū)階段和水氣 交替

41、注入后的油氣水的分布。對(duì)于正韻律厚油層，由于底部滲透率高和油水重力 分離，在水驅(qū)階段，注入水首先沿底部向生產(chǎn)井推進(jìn)。隨著開采時(shí)間的推移，上 部油層逐漸被水洗，但含水飽和度縱向上是從下向上逐步降低的，甚至在油層頂 部還會(huì)有部分厚度未水洗如圖 2.1 所示。這樣，在水驅(qū)開采階段，油層內(nèi)可分為 明顯的兩個(gè)帶，即油水流動(dòng)帶和純油帶。在含水很高時(shí)，采油量主要是來(lái)自油水 流動(dòng)帶，很難采出純油帶中的原油。 圖 2.1 注水時(shí)油水分布 圖 2.2 水氣交替注入油氣水分布 水氣交替注入后，地下流體分布發(fā)生了變化，它包括油、氣、水混合流動(dòng)帶， 油水流動(dòng)帶、氣油流動(dòng)帶和純油帶，如圖 2.2 所示。氣體進(jìn)入水淹層之后

42、，首先 在井底附近區(qū)域形成油氣水混合流動(dòng)區(qū)，在這一地區(qū)油氣水三相均是可流動(dòng)的， 這一地區(qū)的大小，主要取決于注入速度，垂向滲透率和水、氣的密度差。它們是 衡量控制氣竄，降低水的流度，從而擴(kuò)大波及面積的重要標(biāo)志。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后， 由于重力分異作用，氣體向上運(yùn)移，水向下運(yùn)移，結(jié)果在頂部形成一個(gè)氣油流動(dòng) 帶。在頂部的氣體，驅(qū)替了水驅(qū)時(shí)無(wú)法采出的剩余油；重力分離作用的另一個(gè)結(jié) 果是縮小底部油水流動(dòng)帶，其開采機(jī)理仍是水洗油的過(guò)程；最后是純油帶，它的 大小取決于水驅(qū)狀況，以及油氣水混合流動(dòng)帶和油氣流動(dòng)帶的大小。 綜上所述,水氣交替注入后,流體的分布增加了兩種形態(tài):一是油氣水混合流 動(dòng)帶,二是油氣流動(dòng)帶。水氣

43、交替注入后的開采效果主要來(lái)自這兩個(gè)流動(dòng)帶，在 水氣交替過(guò)程中油氣流動(dòng)帶不斷向外移動(dòng)，從而擴(kuò)大了油氣流動(dòng)帶，同時(shí)油水流 動(dòng)帶也不斷向上擴(kuò)展，油氣水混合流動(dòng)帶也在擴(kuò)大，只有純油帶在不斷縮小。 3.3 二氧化碳吞吐機(jī)理3 二氧化碳吞吐，也稱循環(huán)注二氧化碳或二氧化碳增產(chǎn)。它最初是作為循環(huán)注 蒸汽采重油的替代方法而提出的，但自 1984 年首次用于輕油提高采收率以來(lái)， 便成為提高輕油采收率的一種主要的方法。利用二氧化碳吞吐可在各種不同的油 藏條件下成功的采出原油，并且在經(jīng)濟(jì)上也是可行的，它較之于其它提高采收率 的措施，具有投資少，見(jiàn)效快，返本期短及技術(shù)要求不高的優(yōu)點(diǎn)，因此風(fēng)險(xiǎn)性很 小。在氣源供應(yīng)不充足和

44、低油價(jià)的情況下，其應(yīng)用前景相當(dāng)看好。 二氧化碳吞吐法提高原油采收率或增產(chǎn)的主要機(jī)理是：二氧化碳溶于原油造 成油的體積膨脹，粘度下降和巖石相對(duì)滲透率發(fā)生改變。對(duì)于粘性重油，降低油 的粘度，特別是改善近井地帶的流動(dòng)性是十分重要的；對(duì)于輕油，汽化中間組分， 使注入的二氧化碳與油藏流體在近混相狀態(tài)下完成吞吐過(guò)程，這也是十分重要的； 另外，對(duì)于碳酸鹽油藏，二氧化碳吞吐可能存在解堵，具有改善地層滲透率的作 用。 第 4 章 固井中的防氣竄工藝技術(shù) 4.1 芳 48 斷塊地質(zhì)特征 4.1.1 芳 4 塊 8 斷構(gòu)造特征 芳 48 斷塊位于松遼盆地北部中央坳凹陷區(qū)三肇凹陷肇州(模范屯)鼻狀構(gòu)造 上。該構(gòu)造是在

45、古中央隆起帶上繼承性發(fā)育的構(gòu)造，由南向北傾沒(méi)。該區(qū)內(nèi)兩條 近南北向的斷層組成芳 48 地壘塊，斷層延伸 5km 左右，斷距 50m 左右。 4.1.2 儲(chǔ)層發(fā)育特征 三肇地區(qū)扶余油層屬白堊系泉四段和泉三段上部地層，分布相對(duì)穩(wěn)定。芳 48 斷塊扶余油層位于北部宋芳屯和南部肇源兩個(gè)水洗影響的砂巖富集帶上。 芳 48 斷塊扶余油層頂面深度 1742m 左右。且扶余油層只有扶一組發(fā)育油層， 完鉆 8 口井平均鉆遇砂層厚度 13.9m,有效厚度 9.3m,縱向演變序列為：河流相 湖泛平原相三角洲相。沙體類型主要以河道沙為主，沙體呈短條帶、斷續(xù)條帶 狀。主力油層鉆遇率 87.5%，分別占總有效厚度的 22

46、.5%和 64.4%。 74 FIFI 、 層屬湖泛平原相分支河道砂巖性為正旋回，從下至上為鈣質(zhì)粉砂巖含油粉 4 FI 砂巖泥質(zhì)粉砂巖，層理為平行層理及小斜層理和波狀層理，砂巖厚度 15.8m, 有效厚度 0.62.6m,平均鉆遇沙巖厚度 3.5m,有效厚度 2.1m,沙體寬度在 500m 左 右。層屬河流相河道沙，巖性具二元結(jié)構(gòu)，平行層理及小斜層理，砂巖厚度 7 FI 5.812.8m,有效厚度 4.811.0m,平均鉆遇砂巖厚度 7.1m,有效厚度 6.0m,砂體 寬度在 600m 左右。 兩個(gè)主力油層在全區(qū)均較發(fā)育，特別是在布井區(qū)砂巖較連續(xù)。 74 FIFI 、 4.1.3 儲(chǔ)層物性與巖

47、礦特征 芳 48 斷塊扶余油層是以成巖作用于中成巖階段晚期，孔隙中次生石英發(fā)育。 孔隙主要為縮小粒間孔，大部分不連通，巖心分析孔隙度 9.017.6%,平均 14.5%, 空氣滲透率平均為m2,縱向物性變化較大,最大空氣滲透率m2,最 3 104 . 1 3 1022 . 5 小空氣滲透率m2(滲透率級(jí)差 279.5,突進(jìn)系數(shù) 5.7)。 3 101 . 0 扶余油層巖心分析砂巖成分主要為石英（2126.7%） 、長(zhǎng)石 (29.236.2%),巖屑平均為 33.8%,砂巖粒度中值m,分選系數(shù)111. 0068. 0 5.710.8,分選中等。 4.1.4 油層壓力和溫度 扶余油層壓力變化較大，

48、油層壓力為 17.0624.19MPa,平均油層壓力為 20.4MPa,壓力梯度為 0.98361.3151MPa/100m,平均壓力梯度為 1.1212MPa/100m。油層溫度,平均油層溫度,溫度梯度C 8 . 87 1 . 81C 9 . 85 m,平均溫度梯度為m,基本屬正常地溫場(chǎng)。100/85 . 4 51 . 4 C 100/72 . 4 C 4.2 流體特性 芳 48 斷塊扶余油層 5 口井地面原油性質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析，平均地面原油密度 0.869t/m3，原油粘度 36.1mPa.s，凝固點(diǎn) 33.0，含膠量 17.0，含蠟量 25.1（原油物性如表 4-1） 。 據(jù)芳 48、州 7

49、兩口井高壓物性取樣分析，地層原油密度 0.815t/m3,原油粘度 6.6mPa.s，飽和壓力 5.3MPa，體積系數(shù) 1.089，原始?xì)庥捅?17.5m3/t。 表 4-1 原油物性 項(xiàng) 目芳 48 斷塊 原始飽和壓力（Mpa）5.300 地層原油粘度（mPas）6.600 體積系數(shù)1.089 壓縮系數(shù)（104MPa）12.270 收縮率（%）12.000 原始油氣比（m3t）17.500 平均溶解系數(shù) （m3m3MPa） 3.560 地層原油密度（gcm3）0.815 高 壓物性 析蠟溫度（C）50.000 原油比重（D240）0.869 粘度（500C，mPas）36.100 凝固點(diǎn)（0

50、）33.000 含蠟量（%）25.600 地 面分析 含膠量（%）17.000 第五章 注氣方式對(duì)開發(fā)效果的影響 本物理模擬是油田開發(fā)方案等研究的主要方法之一。本實(shí)驗(yàn)是利用室內(nèi)長(zhǎng)巖 心驅(qū)替等實(shí)驗(yàn)，研究開發(fā)大慶特低滲透油藏時(shí)注氣方式對(duì)開發(fā)效果的影響，由此 確定經(jīng)濟(jì)合理的氣體注入方式。 5.1. 實(shí)驗(yàn)條件 本次試驗(yàn)油樣為大慶油田扶余油層油井 184-124 脫氣原油。目前產(chǎn)油井的地 層溫度是 83.4,地層壓力 22.6MPa,飽和壓力為 5.5MPa。本次試驗(yàn)主要模擬原油 在地層條件下的物理性質(zhì)，以確保試驗(yàn)的可應(yīng)用性。 實(shí)驗(yàn)所用氣體為：CO2。 5.2. 長(zhǎng)巖心氣體驅(qū)替實(shí)驗(yàn) 5.2.1 驅(qū)替巖心

51、 由于受取心技術(shù)所限，要在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中采用長(zhǎng)的巖芯幾乎是辦不到的，因此， 常將短巖芯按一定排列方式歸位后拼接成長(zhǎng)巖芯。具體步驟是：選擇無(wú)破損且較 長(zhǎng)的巖芯，經(jīng)打磨、清洗、烘干、對(duì)巖芯的基本物性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試后，進(jìn)行拼接； 之后，為了由于巖芯拼接處存在空隙而引起的末端效應(yīng)，將短巖芯端口之間用濾 紙連接。加拿大 Hycal 公司 Tomas 等人指出，通過(guò)這種在短巖芯之間加濾紙連接 的方法可以將末端效應(yīng)降低到一定的程度。 按下列調(diào)和平均的方式排列每塊巖芯的順序，并據(jù)調(diào)和平均法算出值，K 值與所有巖芯的滲透率作比較，取滲透率與值最接近的那塊巖芯放在出口端KK 第一位；然后再求出剩余巖芯的值，將新求出的值

52、與所有剩下的巖芯（n-KK 1）作比較，取滲透率與新的值最接近的那塊巖芯放在出口端第二位；然后依K 次類推便可得出巖芯排列順序。 （5-1） i i n in n i i K L K L K L K L K L K L 12 2 1 1 式中：L 為巖芯的總長(zhǎng)度，cm; 為巖芯的調(diào)和平均滲透率，m2；LiK 為第 i 塊巖芯的長(zhǎng)度，cm；Ki為第 i 塊巖芯的滲透率，m2。 在此次實(shí)驗(yàn)中，所用的巖樣為芳 188-138 井的天然巖心，長(zhǎng)度為 58cm， 然后將性質(zhì)、滲透率相近的巖樣排列組合，獲得 5 塊長(zhǎng)巖心模型，其性質(zhì)如表 5- 1 所示，實(shí)驗(yàn)用油是模擬油，實(shí)驗(yàn)溫度為 83.5。 表 5-1

53、 巖心參數(shù) 巖心號(hào)孔隙度滲透率 （10-3m2） 長(zhǎng)度 （cm） 直 徑 （cm） Swc（%）Soi（%） 10.15862.706728.72.5242.7157.29 20.13450.945625.62.5242.3257.68 30.18095.976329.12.5241.3258.68 40.11471.793429.42.5250.349.7 50.11940.263129.72.5244.455.6 5.2.2 實(shí)驗(yàn)流程圖 5.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 將巖心飽和水，然后，測(cè)定巖心滲透率、孔隙度。 (2) 將巖心恒溫至地層溫度，用油驅(qū)替水在巖心中形成束縛水，測(cè)定束縛水 飽和度

54、和原始含油飽和度。 (3) 將氣體以恒定壓力注入巖心，直至驅(qū)到?jīng)]有油產(chǎn)出為止。 5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 在所進(jìn)行的氣驅(qū)實(shí)驗(yàn)中，驅(qū)隨著注入壓力的增加，采收率提高，巖心 1 2 CO 圖 5.1 巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)流 程圖1濕式氣表；2巖心夾持器；3油氣分離器；4手動(dòng)計(jì)量 泵；5中間容器；6氣體流量控制器；7驅(qū)替泵；8高壓 氣瓶；9恒溫箱 在 2Mpa、2.4Mpa 和 2.7Mpa 時(shí)的累積采收率分別為 36.15%、36.92%和 37.69%； 巖心 2 在 4Mpa、5Mpa 和 6Mpa 時(shí)的累積采收率分別為 41.41%、44.44%和 47.47%； 巖心 3 在 2Mpa 和 3Mpa

55、 時(shí)的累積采收率為 41.56%和 44.16%（見(jiàn)圖 5.2圖 5.4） 。 在同樣條件下，注氣壓力越高，氣驅(qū)采收率越大。這是由于注入壓力增加， 在油中的溶解度增加，原油膨脹、原油粘度降低的幅度越大，同時(shí)氣體與油 2 CO 的界面張力越小，氣驅(qū)采收率越高。 從圖 5.5圖 5.6 的累積氣油比曲線可見(jiàn)，隨著驅(qū)注入壓力的增加，累積 2 CO 氣油比增大，如巖心 1 在累積注氣量為 6PV 時(shí)，注氣壓力為 2Mpa、2.4Mpa 和 2.7Mpa 的累積氣油比分別為 215 m3/m3、250 m3/m3和 280 m3/m3，巖心 3 在累積 注氣量為 4PV 時(shí)，注氣壓力為 2Mpa 和 3

56、Mpa 時(shí)的累積氣油比分別為 168.32 m3/m3和 231.24 m3/m3。這是由于注入壓力增加，在油中的溶解度增加，當(dāng)溶 2 CO 解的原油被采出后，壓力降低，從油中分離出來(lái)，顯然，油中溶解的氣 2 CO 2 CO 體越多，累積氣油比越大。 0 100 200 300 400 500 02468累積注氣量，PV 累積氣油比 2.0MPa 3.0MPa 圖 5.6 巖心 3驅(qū)累積氣油比曲線 2 CO 圖 5.5 巖心 1驅(qū)累積氣油比曲線 2 CO 0 100 200 300 400 0246810 累積注氣量，PV 累積氣油比 2.0MPa 2 2.7MPa 圖 5.3 巖心 2驅(qū)累積

57、采收率曲線 2 CO 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 01234 累積注氣量，PV 累積采收率 4.0MPa 5.0MPa 6.0MPa 圖 5.4 巖心 3驅(qū)累積采收率曲線 2 CO 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 02468 累積注氣量，PV 累積采收率 3.0MPa 2.0MPa 圖 5.2 巖心 1驅(qū)累積采收率曲線 2 CO 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0246810 累積注氣量，PV 累積采收率 2.0MPa 2.4MPa 2.7MPa 5.2.4.1 氣體注入能力分析 三塊巖樣的注入能力（單位時(shí)間單位壓差下的注氣量）如表 5-2 所示。從表 中分析可

58、知，滲透率較高的巖樣 3 的注入能力相對(duì)較高，而滲透率較低的巖樣 2 的注入能力相對(duì)較低；如下，從巖樣 1 在 2.0、2.4、2.7時(shí)突破前MPaMPaMPa 注入能力分別為 0.4514、1.551、5.537 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm ，氣體突破后注入能力分別為 81.36、102.15 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 、151.72；巖樣 2 在壓力分別 4.0、5.0 1134 10 MPadm 1134 10 MPadmMPa 、6.0時(shí)，氣體突破前注入能力為 0.33、0.44MPaMPa 1134 10 MPadm 、0.5

59、9，氣體突破后注入能力分別為 14.2 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 、14.8、41.1；巖樣 3 在注 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 入壓力分別 2.0、3.0時(shí)，氣體突破前注入能力分別為 10.23MPaMPa 、21.73，氣體突破后注入能力分別為 297.5 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 、538；可以看出注入能力與巖石滲透率、注 1134 10 MPadm 1134 10 MPadm 入壓力有關(guān)。巖石滲透率越高，氣體注入能力越大；注入壓力越高，氣體注入能 力越大。這是由于注入壓

60、力增加，在油中的溶解度增加，原油粘度越低，原 2 CO 油對(duì)氣體的阻力越小，同時(shí)氣體與油的界面張力降低，毛管力減小。 當(dāng)氣體突破后，氣體的注入能力急劇增加，這表明氣體突破后，注入的氣體 主要沿阻力小的突破的孔道前進(jìn)，因此，在氣驅(qū)時(shí)，氣體突破后，氣體驅(qū)油效率 將大幅度降低，這時(shí)應(yīng)考慮用其他方式進(jìn)行開采。 巖樣123 表 5-2 巖樣注氣能力 注氣壓力，MPa2.72.42.06.05.04.03.02.0 突破前注氣能力 1134 10 MPadm 5.5371.5510.45140.590.440.3321.7310.23 突破后注氣能力， 1134 10 MPadm 151.72102.15