特低渗透油藏注空气细管试验研究

王清华 （中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712）

对于低渗透油田，注气开发是提高原油采收率的有效方式之一。而在注气提高采收率技术的众多形式中，可获得的烃类、二氧化碳等其他注入剂资源是有限的，而空气的可得量是无限的［1，2］。而且，空气驱不是简单的气驱，与其他注气提高采收率技术相比，它具有独特的热效应优势，通过这一热效应［3］，有利于驱替传统注入介质无法波及的残余油，提高采收率。所以利用廉价的空气作为注入剂开发油田将有可能成为最有前途的轻质油藏注气提高原油采收率技术之一。注空气技术的研究和应用在我国起步较晚，对相关领域的研究还比较少［4］。开展高压注空气驱油技术的研究，将有助于丰富适合我国油田的提高采收率技术。

细管试验是目前世界上公认的确定注入气能否与原油混相的标准方法［5～9］。笔者以大庆油田某区块特低渗透油藏流体为例，通过注空气细管驱替试验，开展了地层原油注空气能否达到混相的研究，分析了不同压力、温度条件下注空气对驱油效率的影响。

1 细管驱替试验方法

细管驱替试验装置如图1所示。细 管 直 径 4．4mm，长 度5．5m，孔隙体积 293．4cm3，孔隙度35．08%，渗透率12．6D。

试验所用地层原油样品来自大庆油田某区块的地面油和分离器气，再在实验室根据生产气油比在地层条件 （87℃，21MPa）下进行地层流体样品复配，从而获得试验所用地层原油样品。井流物中C1摩尔分数为12．17%，中间烃（C2～C6）摩尔分数为26．35%，C＋7摩尔分数为61．48%。地层原油饱和压力为5．9MPa，气油比为20m3／m3，体积因数为1．0898，溶解系数为3．4329m3／ （m3·MPa），地面脱气原油相对密度为0．8777。

图1 细管试验装置流程图

首先将细管在要求的温度和压力下用死油饱和，然后用活油置换死油 （以气油比和组成稳定为准），再将驱替用气体充满中间容器，通过回压阀和驱替泵调节试验所设计的压力进行驱替。驱替过程中，在气体注入0．4PV以前驱替速度为0．2ml／min，在注入0．4PV气体后，驱替速度提高为0．4ml／min，注入1．2PV气样后，结束驱替试验。试验过程中，采出油样采用气液分离装置分离并每隔一定时间进行计量，分离出的气体采用气量计计量，并每隔一定时间利用气相色谱仪对采出气组分变化情况进行分析。在试验过程中，除按时准确记录试验要求的数据外，还应不定期观察采出端微型透明观察窗内流体的相态和颜色变化情况。

试验在油藏温度87℃下选取了21、30、40、50MPa共4个注入压力点。为了研究不同温度下的注空气效果，又将温度升至127℃，注入压力分别为21、30MPa条件下进行了注空气细管驱替试验。试验过程中，在注入0．1PV空气后，关闭细管出口阀门，入口恒压保持36h使注入空气中的氧气与原油充分接触，重新开启阀门后测试出口气色谱组成，从而得到空气的氧化率。

2 试验结果及分析

2．1 气油比、采收率与注气量关系

通过细管驱替试验得到油藏温度87℃条件下21、30、40、50MPa这4个注入压力点和升温至127℃条件下21、30MPa这2个注入压力点的气油比与注气量关系图 （图2）和采收率与注气量关系图（图3）。可以看出，在相同注气压力条件下，127℃注空气气油比要低于87℃条件下的测试结果，而采收率则要高于87℃条件下的测试结果。空气在压力较高的情况下难以达到混相过程，气体容易突破，气体突破前，采收率上升较快，而气体突破后，采收率增幅变缓。

图2 空气注入量与气油比关系

图3 空气注入量与采收率关系

图4 注气压力与采收率关系

2．2 采收率与注气压力关系

从空气在不同压力注入后采收率曲线 （图4）中可以看出，当温度由87℃上升至127℃，在21、30MPa压力条件下注空气的细管驱替试验所得采收率分别由19．41%和22．03%上升至23．79%和25．82%。空气在87℃、50MPa的条件下地层原油的采收率仅为25．07%。这主要是由于升温后原油的流动性变好导致采收率上升，但仍表现为非混相驱替特征，综合采收率不高。

2．3 出口气体组成

由油藏温度87℃条件下4个驱替压力点和升温至127℃条件下2个驱替压力点空气氧化测试结果（表1）可以看出，在不同温度、不同注入压力条件下，经36h注入空气与地层原油充分接触后，地层原油与氧气均发生了不同程度的低温氧化反应。空气作为注入气在不同驱替压力时，注入压力越高，氧化效率越高。从出口气中CO和CO2含量可以看出，注入空气与原油发生的均为低温氧化反应，仅产生了微量的CO和CO2气体，这对改善原油物性效果甚微。这表明如果在油藏温度条件下，足够多的原油与注入空气接触后，氧气均能与之发生低温氧化反应而被消耗掉；但如果不能产生稳定的高温氧化前缘带，则驱替机理仅相当于N2驱。从出口气组成测试结果可以看出升温后仍为低温氧化，采出程度低，表现为典型的非混相驱特征。

表1 不同温度、压力条件下注空气细管驱替突破点出口气体组成

3 结 论

1）向地层原油中注入空气难以达到混相，表现为非混相驱替特征。

2）足够多的原油与注入空气接触后，氧气均能与之发生低温氧化反应而被消耗掉；但如果不能产生稳定的高温氧化前缘带，则驱替机理仅相当于N2驱。

3）原油低温氧化反应所消耗的氧气数量有限，因此，从技术安全角度来说，连续注空气将会受限，仅适于进行有限段塞空气驱。

［1］李凯凯，杨其彬 ．空气驱油安全控制研究 ［J］．断块油气田，2008，15（5）：93～95．

［2］曹维政，罗琳，张丽平，等 ．特低渗透油藏注空气、N2室内实验研究 ［J］．大庆石油地质与开发，2008，27（2）：113～117．

［3］王艳秋，宋考平，孙建松 ．特低渗透油田注空气驱油调研及认识 ［J］．中外能源，2012，17（4）：59～62．

［4］童巍，宋小青，成定，等 ．轻质油层高压注空气提高驱油效率 ［J］．油气田地面工程，2011，30（8）：18～20．

［5］李中超，杜利，王进安 ．水驱废弃油藏注二氧化碳驱室内试验研究 ［J］．石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2012，34（4）：131～135．

［6］郭平，徐阳，牛保伦，等 ．胜利油田高89区块低渗透油藏CO2近混相驱替机理研究 ［J］．特种油气藏，2012，19（2）：104～106．

［7］Johns R T，Birol Dindoruk，Orr F M Jr．Analytical theory of combined condensing／vaporizing gas drives ［J］．SPE／DOE24112，1993．

［8］陈奎，孙雷，孙扬，等 ．强水敏油藏注气提高采收率实验研究 ［J］．重庆科技学院学报 （自然科学版），2009，11（5）：23～26．

［9］李士伦，郭平，王仲林，等 ．中低渗透油藏注气提高采收率理论及应用 ［M］．北京：石油工业出版社，2007．