CO2非混相驱影响因子的影响系数确定

付宗委

中国石油大庆油田有限责任公司海拉尔石油勘探开发指挥部塔21区块作业区 （内蒙古 海拉尔 021008）

石油是国家的生命之源，面对国际形势的变化，为了最大程度的提高原油产量，我国勘探开发的方向，也开始转向低渗透或者特低渗透油藏资源。据初步估测，我国探明的低渗储层储量高达75.3亿t，但由于低渗透油藏开发技术的限制，我国低渗透油田的采收率却只有20%或者更低，因此，低渗透油层的开发依然有巨大的潜力，是未来石油开发的前沿主攻方向[1]。

对于低渗透油藏，气驱是非常有效的一种提高采收率方法。但是对于低渗透油藏，由于启动压力的存在，油藏流体运动规律属于非达西渗流，另外气体还存在滑脱效应，因此低渗透油藏气驱时需要考虑众多的影响因子。气驱过程中[2-3]，相对渗透率曲线是描述油藏中各相流体的运动规律的一个重要参数，它可以反映在多种影响因子下的多孔介质中，多相流体的渗流规律，对油藏生产指标的预测、油藏评价等至关重要，相对渗透率曲线可以通过室内实验测得。

1 影响因子分析

1.1 最小混相压力

最小混相压力[4]是确定低渗透油藏混相驱和非混相驱的一个重要因子和界限，细管实验法是确定最小混相压力最可靠、最经典的方法。

通过细管实验法绘制气驱采收率与气体注入量的关系曲线，由曲线可以得出：随着气体注入量的增加，累积采收率迅速增加，在气体注入量达到1.2PV时，分别计算不同压力下气驱油的采收率情况。通过多组实验分析，做累积采收率与压力的散点图，经过处理并结合90%的采收率要求，最终可以确定最小混相压力（图1）。

图1 最小混相压力确定

1.2 滑脱效应

1941年克林勃格通过实验分析，初步导出了滑脱效应作用下的气测渗透率公式[5]：

式中：kg为气测渗透率，10-3μm2；k 为克林勃格渗透率，10-3μm2；为岩心进口和出口的平均压力，MPa；b为气体滑脱因子。

Sampath通过分析低渗透油藏的气驱原理，并结合大量的实验得出了气体滑脱因子的计算公式：

式中：φ为孔隙度。

1.3 最低启动压力

通过实验得出的采油量和压力数据，建立压力、岩心长度、采油量曲线，然后选取最有线性关系的部分，反向延长与坐标轴的交点即为最低启动压力。渗透率约0.5×10-3μm2的人造岩心油驱时，所测得的最低启动压力为0.065MPa，见图2。

图2 岩心0.5×10-3μm2油驱最低启动压力确定

1.4 其它影响因子

气驱时还受气体的溶解度，溶液的黏度、密度等因子影响。另外，溶解度还受到温度、压力、分子量等影响。例如：在油相中，CO2的溶解度随温度的升高而降低、随压力的升高而升高、随油相分子量的升高而降低[6]。

2 室内实验结果及分析

2.1 实验材料及方法

实验使用的材料：高纯度CO2，精密气压计，油气分离器，油气计量器，调压阀门等；实验用油、地层水均取自大庆外围低渗透油田；实验用岩心为天然岩心,平均渗透率 0.5×10-3μm2;实验温度：恒温 75℃。

实验方法：出口加回压，在主要考虑最低启动压力时，驱替速度定为：5～10mL/min；在主要考虑气体滑脱效应时，驱替速度定为：20～25mL/min。

2.2 实验结果及分析

2.2.1 气油相对渗透率曲线计算

非混相状态气驱时[7]，气油相对渗透率计算公式如下：

式中：krg为气相相对渗透率，%；kro为油相相对渗透率，%；(i)为无因次油气累计产量；Q(i)为时刻产液率，cm3/s；Qo为初始时产油率，cm3/s；ΔPo为初始油藏驱替压力差，MPa；ΔP(i)为时刻岩心驱替压力差，MPa；G 为最低启动压力，MPa；fo为含油比，%；fg为含气比，%；μg为气相黏度，mPa·s；μo为油相黏度，mPa·s。

2.2.2 气油相对渗透率曲线

非混相气驱状态下，实验结果如下。其中，图3 K'ro、K'rg是主要考虑最低启动压力时气油相对渗透率曲线；图4 K'ro、K'rg是主要考虑气体滑脱效应时气油相对渗透率曲线；Kro、Krg是未考虑最低启动压力和滑脱效应时气油相对渗透率曲线。

由图3和图4得出：在主要考虑最低启动压力和滑脱效应时，气油相对渗透率曲线均有所下降。其中，油相相对渗透率曲线下降幅度略小，气相相对渗透率曲线下降幅度略大。这也进一步说明：最低启动压力主要影响油相相对渗透率曲线，滑脱效应主要影响气相相对渗透率曲线。

图3 气油相对渗透率曲线

图4 气油相对渗透率曲线

2.2.3 各影响因子的影响系数分析

采用计算机软件，分别计算出油相和气相相对渗透率曲线在不同影响因子下，油相和气相相对渗透率曲线相对于未考虑最低启动压力和滑脱效应时气相和油相相对渗透率曲线所下降区域的相对面积。计算结果为：主要考虑最低启动压力时，气相和油相相对渗透率曲线所下降区域的相对面积为3.3689，主要考虑滑脱效应时，气相和油相相渗曲线所下降区域的相对面积为2.1682，最低启动压力与滑脱效应的影响系数比约为1.55：1。另外，考虑到其它因子影响，结合经验初步确定，各影响因子的影响系数：最低启动压力∶滑脱效应∶其它影响因子为0.55∶0.35∶0.1。

3 结论

1）非混相气驱时，驱替过程主要受最低启动压力、滑脱效应以及气体的有效溶解度、地层的温度、压力等影响因子影响。

2）在考虑到最低启动压力和滑脱效应时，气油相渗曲线均有所下降，其中，油相相渗曲线下降幅度略小，气相相对渗透率曲线下降幅度略大。

3）通过对相对渗透率曲线下降区域相对面积的分析，得出最低启动压力、滑脱效应以及其它影响因子的影响系数为 0.55∶0.35∶0.1。

[1]李士伦，周守信，杜建芬，等．国内外注气提高石油采收率技术回顾与展望[J]．油气地质与采收率，2002，6（2）：1-6．

[2]张继成，宋考平．相对渗透率曲线特征及其应用[J]．石油学报，2007，5（4）：104-107．

[3]何更生．油层物理[M]．北京：石油工业出版社，2007．

[4]苗国锋．龙虎泡油田高台子油层CO2驱最小混相压力研究[J]．石油地质与工程，2010，11（3）：70-72．

[5]江义容．低渗透岩心气/液相对渗透率及敏感参数影响[J]．石油勘探与开发，2007，8（6）：61-64．

[6]阳晓燕，黄凯，马超，等.不同油藏条件下相渗曲线分析[J].科学技术与工程，2012，5（14）：3340-3334.

[7]谢尚贤．大庆油田CO2驱油室内实验研究[J]．大庆石油地质与开发，2001，6（4）：51-58．