低渗透油藏空气驱影响因素实验研究

王伟　程林　朱庆华

【摘要】采针对大庆低渗透油藏，用室内物理模拟实验手段，考察了影响空气驱采收率的各种因素。实验表明，注气速度、注气量、注气时机和注气方式对采收率影响显著。如要获得较高的采收率，注气速度和注气量存在最佳值；当水驱采收率显著降低时，注气时机越早越好：水气交替注入和加注泡沫是最佳注气方式。

【关键词】低渗透油藏 空气驱 提高采收率

【中图分类号】TE357.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0237-02

低渗透油藏的平均渗透率一般为（10～50）×10^-3μm²，水驱开采难度很大。研究表明，注空气是改善低渗透油藏开发效果的有效方法之一。目前，国内外已有部分低渗透油藏采用注空气方式开发，取得了初步效果，采收率较注水开发明显提高。本文针对大庆油田长垣低渗透油藏特征，开展了空气驱室内实验研究。

1、实验装置及操作步骤

1.1 实验装置及材料

主要实验装置有空气压缩机、恒压泵、高压容器、恒温箱、回压阀和压力表等。岩心模型长度1.2m，内径3.8mm，孔隙度为13.9%，渗透率为13.0×10^-3μm²，含油饱和度为52.7%，70℃含气原油粘度2.65mPa·s，岩心夹持器耐温可达180℃、耐压达45MPa。

1.2 实验操作步骤

实验操作步骤如下：（1）连接好各种设备，检查装置的密封性；（2）将岩心抽真空12h，饱和地层水，测定孔隙度和渗透率；（3）开恒温箱，加热至设定温度，饱和油，直到岩心无水产出且累计注入2.0PV原油，计算含油饱和度；[4）进行空气驱，按照设定值控制模型两端压差及恒温箱温度，记录产油量及产气量，待空气气窜后结束注入，计算驱油效率。

2、实验结果与分析

2.1 空气注入速度对采收率的影响

先将已饱和油的岩心模型进行水驱（O.02PV），然后进行空气驱，入口压力22.0MPa，温度70%，注入速度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL/min（入口压力下空气体积），实验结果见图1.由图1可见，在实验条件下，最佳注入速度为0.3mL/min，这是因为：当注气速度过低时，提供氧气量较少，产生的CO₂量有限，空气氧化作用未能充分发挥；当注气速度过高时，气体过快突破，造成采收率不高。最佳注入速度下，空气驱阶段采收率在水驱基础上提高了7.2%。

2.2 空气注入量对采收率的影响

本次实验模型条件、温度、压力等参数与2.2.1相同，空气注入速度0.3mL/min，空气注入量分别设定为0.2PV、0.4PV、0.6 PV、0.8 PV、1.0 PV（以入口压力下空气体积计）。最终的采收率情况见图2。由图2可见，当气体注入量达到约0.65PV之后，采收率增加不明显，因此0.65PV为最佳注气量。如注气过少，则原油氧化不彻底，采收率低；如注气过多则采出端气体含氧量升高，影响生产安全。

2.3 空气注入量对采收率的影响

本次实验模型条件、温度、压力等参数与2.2.1相同，空气注入速度0.3mL/min，空气注入量分别设定为0.2PV、0.4PV、0.6 PV、0.8 PV、1.0 PV（以入口压力下空气体积计）。最终的采收率情况见图2。由图2可见，当气体注入量达到约0.65PV之后，采收率增加不明显，因此0.65PV为最佳注气量。如注气过少，则原油氧化不彻底，采收率低；如注气过多则采出端气体含氧量升高，影响生产安全。

2.4 空气注入时机对采收率的影响

采用优化的注气速度（0.3mL/min）和注气量（0.65PV），利用物性相同的岩心模型，在22MPa、70℃下，分别考察注水O.02PV、O.04PV、O.06PV、O.08PV、0.10PV后，再转空气驱的最终采收率增加值，考察空气驱的最佳注入时机。不同注气时机的采收率情况见表1。由表1数据分析可见，空气注入时机对最终采收率及采收率增加值影响较大，若注气晚，水驱造成的非均质性增强，则最终采收率低。因此，应尽早转换开发方式，以弥补单纯水驱的不足。

2.5 空气注入方式对采收率的影响

采用前面优化的注气速度（0.3mL]min）和注气量（0.65PV），利用物性相近的岩心模型，在22MPa、70%条件下，分别考察不同注入方式的采收率，实验方案见表2。

各种驱替方案采收率对比见图3。从图3分析可知，方案3采收率高于方案1和2，说明水气交替注入方式好于水气单独注入方式；方案4的采收率最高，说明将空气以泡沫形式注入可封堵水驱阶段形成的大孔道，防止气窜过早发生，提高了波及系数，从而较大幅度地提高了采收率；方案4的采收率高于方案5，说明对大孔道的封堵应尽早实施。