维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN 1008.9446 承德石油高等专科学校学报 Journal of Chengde Petroleum College 第8卷第4期,2006年12月 Vo1.8,No.4,Dec.2006 丽 了磊 : 水驱稠油油藏CO2吞吐实验研究 吴永彬 ,齐士龙 (1.中国石油勘探开发研究院热采所,北京 100083; 2.大庆油田采油工程研究院采气室,黑龙江大庆 163453) 摘要:为了进一步提高水驱稠油油藏的开发效果,利用室内物理模拟实验方法,研究了普通稠油油藏水驱开 发后期转CO 吞吐的开采机理及可行性,分析了影响CO 吞吐效果的各项工艺参数。实验结果表明,CO:吞 吐的周期注气量、注气速度、焖井时间和生产过程中的井底流压及降压方式都对CO:吞吐效果有重要影响, 合理控制各工艺参数可以在水驱稠油油藏得到较好的CO:吞吐效果。 关键词:稠油油藏;水驱;CO:吞吐;室内实验 中圈分类号:TE341 文献标识码:B 文章编号:1008 446(2006)04-0008-04 Experimental Study on CO2 Huff&Puff in Waterflooding Heavy Oil Reservoirs WU Yong-bin .QI Shi—long (1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Petrochina,Beijing 100083,China; 2.Research Institute of Oil Production Engineering,Daqing Oil Company, Petrochina,Daqing 163000,Heilongjiang,China) Abstract:In order to further enhance the production performance of conventional water—flooding heavy oil reservoirs,in—house experimental approach is conducted to study the mechanism and fea- sibility of CO2 huff&puff after water flooding and the recovery parameters affecting the production performance of CO2 huff&puff.The experiment result shows that cyclic gas injection,injection rate,shut—in time,bottom hole pressure and patterns of pressure release all influence the produc- tion performance of CO2 huff&puff;and good effect can be received by properly controlling the re- coVery parameters listed above. Key words:heavy oil reservoir;water flooding;CO2 huff&puff;in—house experiment 普通稠油油藏由于原油粘度高,油水流度比较大,层间非均质性严重,注入水容易沿高渗透带窜流, 使得波及体积小,驱油效率和采出程度低,注水开发效果差。而CO 吞吐是一种提高采收率的三次采 油方法,采用注CO:的方式能大大降低原油的粘度,改善原油的流动特性,但是CO 吞吐的注气参数对 整个开发效果都会产生较大的影响。因此,为提高普通稠油油藏的最终采收率,本文对普通稠油水驱开 发后期转CO 吞吐的效果及影响因素进行了室内实验。 1 CO,吞吐增油机理 据研究分析,水驱后转cO 吞吐提高采收率具有多种有利的机理¨ 。 1)油溶解CO:后体积膨胀。随CO 溶解量的增加,地层原油体积系数增加。CO 溶解越多,则地 层原油体积膨胀越大,地层原油的弹性能量增加越多,增油效果就越明显。同时,原油体积膨胀不但可 收稿Et期:2006-09-11 作者简介:吴永彬(1982 ),男,四川自贡人,中国石油勘探开发研究院在读硕士生,主要从事稠油开采实验及数值 模拟研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 吴永彬,等:水驱稠油油藏CO 吞吐实验研究 ・9・ 以增加地层的弹性能量,还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水及岩石表面的束缚,变成可动油,从而增 加油井产量。 2)溶解c0 后粘度降低。地层原油粘度随cO 溶解量的增加而下降,原始原油粘度越大,溶解 c0 后降粘效果越明显,降粘后的原油由于流动阻力降低,更易于向井筒渗流,从而使单井产量得以提 高。 3)原油溶解c0 后油水界面张力降低。界面张力影响着孔隙介质中多相流体的渗流特性,随着溶 解气量的增加,油水界面张力显著降低,从而有利于提高油相相对渗透率。 4)CO:对原油的萃取作用。焖井期间,CO 能气化或萃取原油中的轻质成分,当CO 气化受地层水 束缚的残余油时,有利于这部分残余油的产出,从而提高单井日产量。 5)酸化解堵作用。CO:溶于水中时所生成的碳酸能溶解岩石中的某些胶结物,以及近井地带的有 机垢沉淀,使地层渗透率得以改善。同时水由于酸化作用能解除近井地带的无机垢堵塞,从而减轻近井 地带污染,疏通油流通道,提高单井产能。 6)形成内部溶解气驱。由于注入的c0:溶解于地层原油中,使得井筒附近压力和地层能量增加。 当油井开井生产时,溶解气的脱出与膨胀带动原油流入井筒,形成CO:溶解气驱,增加单井产量。 总之,注CO 的有利机理很多,CO:吞吐过程中,各种机理常常同时存在。 2 室内CO2吞吐实验 为了研究普通稠油油藏水驱后期转CO 吞吐的可行性、吞吐效果的影响因素,设计了室内CO:吞 吐实验。 2.1实验设备与流程 实验设备是采用美国Core Lab公司生产的CFS-200高温高压长岩心综合驱替系统,实验流程见图 1,‘注气’时阀门A 打开,A 、B 关闭。“焖井”期间所有阀门关闭。“采油”时A 、B 打开,A 关闭,采 用人工填砂岩心。用水力冲刷的方法在细长的钢管中填满粒径为0.115—0.164 mm的石英砂,测定出 孔隙度和渗透率后注入原油,并使之呈饱和状态。岩心长1O.5 m,直径0.52 em,孔隙度31.32%,渗透 率7.76 m 。 量计 测试管 圈1实验流程 实验用的原油是取自辽河油田的普通稠油,在地层温度为84℃下脱气油的粘度为106 mPa・s。 CO 吞吐的基本实验参数为:注入压力25.5 MPa,生产压力3.2 MPa,焖井时间90 min,实验温度84℃, 脱气原油粘度106 mPa-s,脱气原油泡点压力2.18 MPa。 2.2 CO:吞吐的实验过程 岩心饱和原油后,关闭阀门A 继续注入原油,使岩心内的原油有稳定的地层压力,然后关闭所有阀 门稳定一段时间。回压阀调整到预定的生产压力,随后打开阀门Bl进行衰竭开采,直至不产油为止。 降压衰竭开采结束后,用实验温度为84℃的热水进行水驱,含水率达80%时进行第1周期CO 吞吐实 维普资讯 http://www.cqvip.com ・1O・ 承德石油高等专科学校学报 2006年第8卷第4期 验。步骤如下:①关闭阀门A:和B。,打开注入阀门A ,向岩心注入c0 。②关闭所有阀门进行焖井, 使c0:在地层原油中充分溶解。③将回压阀调整到设定的生产压力(井底压力),打开阀门B1,利用地 层压力与井底的压力差进行生产。当测试端产出液含水率高于98%时第一周期吞吐结束。可以按以 上步骤,根据不同的实验方案进行多轮次c0:吞吐实验。 3 实验结果及分析 3.1 CO:周期注入量对吞吐效果的影响 c0 吞吐时向油层注入一定量的c0。,与原油充分接触以改善其性质,达到增产目的。一般来说, CO 周期注入量越大,增产油量越多。但增产效果并不始终与CO 注入量成正比,当注入量达到一定程 度时,继续增加注入量将会失去经济效益,也就是说存在一个最佳注入量的问题[3I4]。最佳注入量主要 由油藏岩石及流体性质决定,为了确定注入气量对产油量的影响,在焖井时间、注入速度、井底流压均不 变的情况下改变CO:周期注入量进行实验,结果见图2。图中注入量为周期平均注入量(标准状况下的 体积)与孔隙体积之比,单位为PV。 从图2可以看出,在其它条件相同时,周期注入CO 越多,增产油量也越多;当注气量增加到一定值 后,继续增加CO 注入量,引起的增产油量将逐渐减少。推测其原因可能是注气量增加引起地层压力 增加,增加CO:在原油中的溶解度,增强原油膨胀和降粘效果;当压力增大到一定程度后,CO 在原油中 溶解度增加幅度将变小,使得原油膨胀和降粘效果变弱。 3.2 注气速度对吞吐效果的影响 注气速度是影响CO 吞吐效果的敏感参数,一般认为注气速度越快,越容易形成指进,使CO:进入 油藏深部,溶解更多的原油。但是,每口油井的注气速度都应该在油藏允许的注入压力范围以内。在相 同注气量和焖井时间条件下,以不同速度注入CO 进行实验,结果见图3。 芝 羽 藿一 。 踩 匪 O 5 1O 15 2O 25 3O 35 注入量/PV 图2不同周期注气量对吞吐效果影响 图3不同注气速度对吞吐效果影响 从图3可以看出,初期随注入速度的增加,产油量、增产油量均逐渐增加,但达到一定值后,产油量 增加幅度减小。 3.3焖井时间对吞吐效果的影响 在固定其他条件相同时研究了不同焖井时间对吞吐效果的影响,实验结果见图4。从图4可以看 出,当焖井时间较短时,随着焖井时间的延长产油量增加;当焖井时间超过90 min时,增产油量逐渐下 降,由此可以证明CO 吞吐存在一个最佳焖井时间。分析其原因认为,当实际焖井时间短于最佳焖井 时间时,CO,不能与原油充分接触,使得其降粘作用不能充分发挥;当实际焖井时间超过最佳焖井时间 时,溶入原油的c0:发生对流和扩散,逐渐消耗溶解气驱能量,削弱了对原油的驱动作用 。 3.4 井底流压对吞吐效果的影响 为了确定井底流压对吞吐效果的影响,在其他条件相同时设计了不同井底流压的实验,实验结果见 图5。从图5可以看出,随着井底流压的下降,产油量逐渐增加。但是当井底流压低于原油泡点压力以 后,产油量随着井底流压的下降逐渐减少。 维普资讯 http://www.cqvip.com 吴永彬,等:水驱稠油油藏cO:吞吐实验研究 \ ∞ ∞ \ 斟∈ 器 匣 嚣 器 暖 0 0 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 焖井时间/min 井底流压/MPa 图4不同炯井时间对吞吐效果影响 图5不同井底流压对吞吐效果影响 裹1 3种降压方式 分析认为,井底流压高于原油泡点压力时,产油量增 加的原因可能是CO 吞吐生产过程中井底流压越小生 产压差越大,油井泄油能力也越强,同时,溶于原油中的 CO:因压力减小而膨胀,从而降低了原油粘度;但当井底 流压低于原油泡点压力以后,溶于原油中的CO 逸出使 原油粘度增加,从而使原油流动阻力增加,生产效果变 差。因此,合理的井底流压应取在比原油泡点压力稍大 的地方 。 o 3.5 降压方式对吞吐效果的影响 毒 从焖井后的平均地层压力降低到生产时的井底压 蓬暑 弭 力,可以一次降压或分级降压。为了研究降压方式对吞 吐效果的影响,设计了一组实验,注入压力均为25.5 藿 0 压 压 MPa,生产压力均为3.2 MPa,但采用3种降压方式(见 表1)。 压 2 3 4 图6为不同降压方式下的周期采出程度曲线的对 比。可见,降压快(即提高生产速度),有利于提高周期 采出程度。 吞吐周期 圈6不同井底流压对吞吐效果影响 4 结论 1)对于普通稠油油藏,水驱后期转co:吞吐开采方式具有较高的驱油效率,可提高最终驱油效率 和采收率,预计可成为该类稠油油藏水驱后有效的接替技术。 2)对于CO:吞吐方式,注入量是周期产油量的主要影响因素。初期随周期注入量的增加,周期产 油量越大。但当注入量达到一定程度时,继续增加注入量,周期产油量的增幅逐渐减少,因此应结合油 藏特征确定合理注入量,确保开采的经济效益。 3)周期产油量随着焖井时间的延长先增大而后逐渐减少,因此cO:吞吐存在一个最佳焖井时间。 4)CO 注入速度越高,吞吐周期产油量越大,但增加幅度逐渐减小。因此应根据地层条件、设备工 况以及生产成本确定CO 的最佳注入速度。 5)降低井底流压可以提高周期采出程度,特别是快速降压,既可提高生产速度,又可以提高周期采 出程度。但井底流压不宜低于原油泡点压力,以防止气体逸出、原油粘度增加、开发效果变差。 参考文献: [1] 粱玲,程林松,李春兰.利用c0 改善韦5稠油油藏开采效果[J].新疆石油地质,2003,24(2):1—3. 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(上接第7页) 中硼的回收,2-丁基一2-乙基-1,3-丙二醇(BEPD)/2-乙基-1,3-己二醇萃取体系用于降低硼矿和蒸气发 电厂含硼废液中硼的浓度。 我国青藏高原富硼盐湖卤水资源极为丰富,主要类型有氯化物型、硫酸盐型和碳酸盐型盐湖。因此 针对不同类型盐湖卤水,研制交换容量大、成本低的新型高效硼萃取剂是我国未来萃取法提硼的重要攻 关方向。就我国大量的高镁锂比的含硼盐湖卤水而言,盐湖卤水经冻硝、生产钾盐后的富硼锂镁老卤, 经萃取法直接提硼后的萃余液,可为后序高镁锂比卤水的锂、镁分离提供充足的原料。这不仅可简化卤 水体系组成,而且可节约能源,促进盐湖卤水资源的综合利用效率。 参考文献: [I] 吴志坚.硼酸萃取体系相平衡[D].中国科学院青海盐湖所硕士学位论文,1990. [2] Folkston F E,Loiter K O,Mendel G T,et a1.Method of Removing Boric Acid and Boric Acid Salts from Aqueous Magne— sium Chloirde Solutions[P],US 3 855 392,1974. [3] 崔荣旦,王国莲,黄师强.2-乙基己醇从盐湖卤水中萃取硼酸[J].盐湖研究,1990,(4):16. [4] 程温莹,杨建元,晏俊义,等.用2一乙基己醇从东台吉乃尔湖酸化提硼母液中回收硼[J].海湖盐与化工,1997,27 (1):34—37. [5] 杨存道,张华京,张存.从大柴旦盐湖卤水提取硼酸的研究(II):溶剂萃取法提取硼酸[J].盐湖研究,1988,(2): 12-14. [6] 唐明林,邓天龙,杨建元,等.A1416从选硼后母液中萃取硼酸研究[J].盐湖研究,1994,2(1):63—66. [7]Schiappa C A Jr.,Place J,Hundson R.M.K,Extraction of boron from Brines Having a pH of less than about 1.7 Using [ ̄-Aliphatic Diols[P],Us 3 493 349,1970. [8] Wilkomirsky I,Process ofr Removing Boorn from brines[P],US 5939038,1999. 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