二氧化碳驱对储集层岩石渗透率影响的室内研究

李旭航，罗威

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

二氧化碳驱对储集层岩石渗透率影响的室内研究

李旭航，罗威

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

二氧化碳驱油提高采收率技术在部分油田取得了不错的效果，但二氧化碳驱也存在输出管线结垢现象。为了研究二氧化碳驱过程中，是否在地层也会结垢的问题，通过制作人工岩心，将渗透率相近的几块岩心进行排列组合放入岩心夹持器内进行岩心流动实验来模拟二氧化碳从注入井驱替到生产井的过程，从而判断二氧化碳驱是否在地层产生结垢现象。实验发现，二氧化碳驱替后，大部分岩心渗透率升高，只有小部分岩心渗透率有所下降。检测驱替后液体中易发生沉淀的钙、镁离子含量发现，钙含量都高于地层水中钙的含量，镁离子含量变化不大。所以，二氧化碳驱替后储层岩石渗透率大部分升高，只有少部分岩石渗透率由于压力降低沉淀析出或颗粒运移导致渗透率下降。

二氧化碳驱；人工岩心；渗透率；结垢

随着油田开发进行到后期，产量下降，产水率逐渐升高，需采取更有效的三次采油技术提高采收率。二氧化碳驱作为一种提高采收率技术在国内外部分油田取得了不错的效果［1－3］。二氧化碳从注入井注入可与地层流体或注入水反应生成碳酸，使地层原始pH发生改变，会溶蚀注入井周围的碳酸盐胶结物或碳酸盐岩，从而增加渗透率［4］；但随着二氧化碳向生产井驱替，压力逐渐降低，二氧化碳浓度也会有所降低，这样也许会使之前溶解的沉淀在生产井井底附近析出［5］，从而降低生产井周围地层渗透率，对油井生产造成不利影响。因此，需要对二氧化碳驱过程中对地层影响进行研究分析。

1 研究思路

目前国内外对二氧化碳驱替的室内研究都是以一块岩心为基础，对其进行二氧化碳驱替，测量其驱替前后的渗透率再分析是否驱替过后会发生沉淀［6－8］。但此方法并不能完整的反应从注入井到生产井这一整体的驱替过程，不能清楚的反映二氧化碳驱替后储层结垢位置。所以本文通过用几块岩心组合来模拟从注入井到生产井的地层状态，对二氧化碳驱替前后每块岩心渗透率进行测量，来研究二氧化碳驱替前后地层是否结垢导致渗透率降低，如果出现结垢，对结垢位置进行研究。

2 实验过程

2.1 制作人工岩心

制作碳酸钙含量占30%的低渗透人工岩心4块（长度为1 cm～2 cm）。

制作过程：先配置胶溶液，由环氧树脂、聚酰胺树脂和四氯化碳按1∶1∶10的比例配置；将岩心粉（捣碎的天然岩心）、碳酸钙和高岭土按一定比例（见表1）混合，将事先配置好的胶溶液加入其中并拌均匀后放入制作岩心的装置中加压10 min后取出，放入烘箱以106℃烘烤，80 h后取出即可。

表1 制作人工岩心组分及各成分含量

2.2 岩心流动实验

（1）将制作好的四块人工岩心分别抽真空后饱和标准盐水（由氯化钠、无水氯化钙和六水氯化镁配置，各离子含量见表2）。

表2 标准盐水中各离子浓度

（2）分别测量每块岩心的液测渗透率，再将四块岩心按渗透率由大到小排列，从岩心夹持器入口端放入，测其整体渗透率。

（3）四块岩心及岩心组合渗透率测完以后，继续用标准盐水驱替，同时向其注入二氧化碳，调节控制高压驱替泵的流量及二氧化碳气瓶压力，保证水气交替注入。驱替9 d，每天从出口端取一瓶样50 mL，检测样品中钙离子含量。

（4）9 d后将四块岩心取出，抽真空后再测量液测渗透率及组合渗透率，观察通入二氧化碳前后岩心渗透率变化情况（见表3和图1）。

表3 二氧化碳驱替前后各岩心渗透率大小

图1 CO2驱替前后渗透率变化情况

图2 钙离子变化曲线图

2.3 对产出液中钙、镁离子含量进行测定

由于地层流体中也含有钙、镁离子，制作的人工岩心中也含有碳酸钙，如果产出液中钙、镁离子含量发生变化，则说明沉淀溶解或有沉淀析出。这里使用电感耦合等离子体发射光谱仪来测量钙、镁离子含量，镁离子含量基本不变，产出液钙离子变化情况（见表4和图2）。

表4 产出液钙离子变化情况

3 结论

二氧化碳驱替前后的四块岩心渗透率都发生了变化，前两块岩心渗透率都明显升高，第三块岩心渗透率基本不变，最后一块岩心渗透率有所降低；产出液钙离子含量随二氧化碳驱替成上升趋势；由岩心渗透率变化情况和钙离子浓度变化情况分析可得：二氧化碳驱替过程中，与碳酸钙和水反应生成了碳酸氢钙，使入口端两块岩心渗透率升高，出口端两块岩心渗透率不变及降低的原因有两种可能发生的情况：（1）随着二氧化碳向出口端驱替，压力降低，二氧化碳浓度降低使之前生成的碳酸氢钙又有部分沉淀了出来；（2）生成的碳酸氢钙并未发生沉淀，而是由于驱替过程中导致前两块岩心中的固相颗粒发生运移，在后面两块原始渗透率较低的岩心小孔道中停留发生堵塞，导致渗透率略微降低。

［1］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，1991，10（4）：51-58.

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Laboratory study of carbon dioxide flooding impact on resevoir rock permeability

LI Xuhang，LUO Wei
（College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

Carbon dioxide flooding EOR technology has achieved good results in some field，but also but also existing CO2flooding output pipeline scaling phenomenon.By making artificial cores to simulate the the process of carbon dioxide flooding from the injection well to the production wells to study the formation scaling problems during carbon dioxide flooding. It was found that，after carbon dioxide flooding，most of the cores permeability increased，only a small part of the cores permeability declined.After detecting calcium ion and magnesium ion in displacement liquid found that calcium concentrations are higher than the original one and magnesium ion content changed little.So，after carbon dioxide flooding reservoir rock permeability increased most，only a small part of the rock permeability decreased because of the declined pressure or particle migration.

carbon dioxide flooding；artificial core；permeability；scaling

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.010

TE357.45

A

1673-5285（2015）08-0038-03

2015－04-09