低渗透油藏单井 CO2吞吐参数优选研究

战 菲,宋考平,尚文涛,杨二龙,刘 丽

(1.大庆石油学院,黑龙江 大庆 163318;2.中油大庆油田开发有限责任公司,黑龙江 大庆 151100)

低渗透油藏单井 CO2吞吐参数优选研究

战 菲1,宋考平1,尚文涛2,杨二龙1,刘 丽1

(1.大庆石油学院,黑龙江 大庆 163318;2.中油大庆油田开发有限责任公司,黑龙江 大庆 151100)

通过选井选层研究结果,建立低渗透油藏目的区块精细地质模型。运用 ECL IPSE中 PVTi和 E300模块相结合的方法,建立三维三相组分数值模拟模型,模拟水驱后 CO2吞吐过程,以增油量和换油率为依据评价吞吐效果。研究表明：CO2注入量、注入速度以及闷井时间均为影响单井 CO2吞吐效果的重要因素。通过模拟计算确定 CO2注入量、注入速度以及闷井时间的最优值。该研究工作可为同类低渗透油藏实施 CO2吞吐工艺提供有益的借鉴。

低渗透油藏;CO2吞吐;数值模拟;换油率;增油量;树 16区块

引 言

榆树林油田地层能量低,边底水不活跃,随着对物性好的层中原油的大量采出,可采储量越来越少。由于地质条件差,后期注水困难,一次采收率低,仍有大量的单井控制储量以及难动用储量得不到广泛应用。CO2吞吐是一种提高低渗透油田采收率的有效方法[1]。其机理主要有降低原油黏度、使原油体积膨胀、萃取、溶解气驱以及酸化解堵等,每一种机理的作用效果与油藏特征、流体性质和注采条件等有关[2-3]。CO2吞吐类似于蒸汽吞吐,其过程一般是非混相驱[4-10]。榆树林油田属于带有微裂缝发育的低渗透油藏,平均孔隙度为10%～12%,平均渗透率为 0.94×10-3μm2,地层条件下 (67.0℃,12.7 MPa)原油密度为0.807 g/cm3,黏度为 8.1 mPa·s。

1 地质模型的建立

收集整理树 16区块油井静态资料,用 Petrel软件进行插值计算,建立数值模拟精细地质模型,网格节点划分为 15 900个。

根据精细地质多年研究成果,充分考虑地层平面非均质性,将网格属性 (孔隙度、渗透率、净毛比)进行相控插值,得到的结果能够真实反映地层的变化趋势。充分考虑层间矛盾,选定区块纵向上划为 10个模拟层,其中主力层为 Y14、Y15、Y22、Y25。

2 油藏流体相态拟合

应用相态模拟分析软件对榆树林油田原油PVT实验数据进行拟合计算,主要包括地层流体重馏分的特征化、组分归并、饱和压力计算、单次闪蒸实验拟合、注气膨胀实验、相图计算等,得到能反映地层流体实际性质变化的 PVT参数场,应用于组分模型计算中。

为便于数值模拟计算,按组分性质相近的原则,将榆树林油田地层原油组分归并为 10个拟组分 ,即 CO2、N2、C1、C2-C4、C5-C6、C7-C8、C9-C11、C12-C16、C17-C21、C22+。通过对榆树林油田原始油藏流体及注气膨胀等实验数据的拟合,得到能反映实际地层流体相态的特征参数(表 1)。

3 CO2吞吐参数优选

影响单井 CO2吞吐效果的因素众多,包括储层流体特性,油藏特性、储层岩石特性以及注采工艺与注采参数等。基于油藏、原油和储层岩石的特性对 CO2吞吐效果影响程度的不同,建立 CO2单井吞吐评价指标体系,优选出合理井位层位后,研究 CO2注入量、注入速度、闷井时间等关键参数对 CO2吞吐效果的影响,从而确定最佳值。

表 1 榆树林油田油藏流体拟组分特征参数

模型中,树 16区块水驱截至 2009年 9月,水驱结束后地层压力由原始地层压力 22.63 MPa降至 19.7 MPa。在水驱阶段拟合较好的基础上,对树 11Y67-611井实施 CO2吞吐措施,建立 CO2吞吐组分模型,模拟不同注入量、不同注入速度、不同闷井时间下的 CO2吞吐效果。为更好地分析各种吞吐参数对吞吐效果的影响,定义了换油率和增油量 2个评价参数。

3.1 注入量优选

保持注入速度和闷井时间不变,模拟不同注入量的 CO2吞吐效果。CO2注入量分别为 2.75×104、5.50 ×104、8.25 ×104、11.00 ×104m3,吞吐周期为 1.5 a。

图1 树 11Y67-611井注入量与增油量、换油率关系曲线

从图 1可以看出,在注入速度和闷井时间相同的条件下,树 11Y67-611井在 CO2注入初期,随注入量的增加,增油量增加;当注入量达到一定值时,增油量曲线变平缓,而换油率却随注入量的增加而减少。综合来看,最佳注入量为 6.60×104m3,其增油量和换油率分别为 1 165 m3和0.017 6,采出程度为 8.698%,比水驱采出程度提高 3个百分点。

3.2 注入速度优选

保持注入量和闷井时间不变,模拟不同注入速度的 CO2吞吐。注入速度分别为 2.2×104、3.3×104、5.5 ×104、6.6 ×104m3/d,吞吐周期为 1.5 a。

注入速度主要影响指进和气体超覆的程度,对于 CO2吞吐而言,指进越严重,吞吐效果越好,而气体超覆对吞吐不利。对于特定油藏,注入速度较小时,重力差为主要影响因素。气体黏性指进小,超覆严重,不利于吞吐;注入速度较大时,黏滞力占优势,气体黏性指进严重,有利于吞吐。通常随注入速度的增加,增油量、换油率均逐渐增加,尤其是在低速范围内更加突出。不过,当注入速度增加到一定值后,增油量和换油率的增加速度均有所减少,即产油量和换油率的曲线存在一个明显的拐点。由图 2可以看出,在注入量、闷井时间相同的条件下,树 11Y67-611井在注入初期增油量和换油率随注入速度增加幅度较大,但后期增加幅度较初期变得平缓,存在一个最佳注入速度,为 3.3×104m3/d,其增油量和换油率分别为 1 161 m3和0.017 6,采出程度为 8.69%,比水驱采出程度提高近 3个百分点。

图2 树 11Y67-611井注入速度与增油量和换油率关系曲线

3.3 闷井时间优选

保持注入量和注入速度不变,模拟不同闷井时间的 CO2吞吐。闷井时间分别为 5、10、20、25 d,周期为 1.5 a。

由图 3可知,在注入量、注入速度相同的条件下,随着闷井时间的增加,增油量和换油率均先增加后减少,存在一个最佳闷井时间。树 11Y67-611井在闷井 10 d时增油量和换油率达到最大值,分别为 1 183.2 m3和 0.0179,采出程度为8.698%,比水驱采出程度提高近 3个百分点。因此,闷井最佳时间为 10 d。

图3 树 11Y67-611井闷井时间与增油量、换油率关系曲线

4 结 论

(1)对于榆树林油田,CO2吞吐方法是一种有效的开发方法。

(2)根据数模结果,树 11Y67-611井 CO2吞吐时注入量、注入速度、闷井时间存在最优值,即最佳注入量为 6.60×104m3,最佳注入速度为 3.3×104m3/d,最佳闷井时间为 10 d。

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Parameter opt im ization of s ingle well CO2huff and puff for low permeability reservoir

ZHAN Fei1,SONG Kao-ping1,SHANGWen-tao2,YANG Er-long1,L IU Li1
(1.Daqing Petroleum Institute,Daqing,Heilongjiang163318,China;2.Daqing O ilfield Com pany,PetroChina,Daqing,Heilongjiang151100,China)

A fine geologicalmodel is established for the target block of a low permeability reservoir through selection of wells and layers.A 3-dimensional 3-phase compositional model is set up by using PVTi and E300 in ECL IPSE to simulate CO2huff and puff afterwater flooding,and to evaluate the effect of CO2huff and puff according to incremental oil and oil replacement rate.The study shows that CO2injection rate and soak time are important factors affecting singlewellCO2huff and puff.The optimal valuesof CO2injection rate and soak time are deter mined through analog calculation.This study hasprovided useful reference for implementation of CO2huff and puff in similar low per meability reservoirs.

low permeability reservoir;CO2huff and puff;numerical simulation;oil replacement rate;incremental oil;Shu 16 block

TE319

A

1006-6535(2010)05-0070-03

20100126;改回日期：20100302

国家自然科学基金项目“低渗透油层提高驱油效率的机理研究”(50634020)

战菲 (1985-),女,助理工程师,2008年毕业于大庆石油学院石油工程专业,现从事油气田开发理论与技术方面的研究工作。

编辑姜 岭