基于储层非均质性评价二氧化碳驱油效果*

刘斌，柳玉昕

（东北石油大学,黑龙江大庆163318）

油田化学

基于储层非均质性评价二氧化碳驱油效果*

刘斌，柳玉昕

（东北石油大学,黑龙江大庆163318）

随着中国各大油田开采力度的加大，开采阶段基本都进入了含水率较高的后期阶段，为了进一步满足日益增长的能源消费需求、提高采收率，CO2驱油技术逐渐走入人们的视野，备受各大油田的青睐，成为目前油田上提高采收率的重要技术之一。CO2驱油效果受众多因素影响，油藏非均质性是其中一个非常重要的因素。本文基于油藏非均质性对CO2驱油效果的影响程度做出评价，并在评价结果的基础上进一步完善非均质油藏CO2驱油方法。重点分析了两种非均质性对CO2驱油效果的影响，评价了两种非均质性对CO2驱油效果的影响程度。

CO2驱油；储层非均质性；提高采收率；影响程度

随着注水开发的不断深入，层间矛盾逐步暴露，油层的动用程度不断降低。我国北部地区油田是多层砂岩油田，层间矛盾以及层内矛盾是造成油田开发效果逐步变差的主要原因。由于油田构造高部位层数相对较多，层间矛盾是纵向上的主要矛盾，油田构造低部位由于层数相对较少且单层厚度较大，层内矛盾是遏制油田开发水平的主要矛盾。同时对于注水开发油田，由于原油粘度高，油水流度比大，加之地层非均质性严重，使注入水突进现象更加明显，含水率快速上升。而且我国大部分陆上油田都已经进入含水率较高的开采阶段，水驱不能起到稳油控水的效果[1-5]。鉴于水驱的诸多弊端，新型的CO2驱油逐渐成为全国各大油田提高采收率的新方法。CO2驱是一种相当新的提高原油采收率的工艺方法，在保证我国油田原油稳产中发挥着不可替代的重要作用。由于CO2驱油受储层非均质性影响较大，本文重点研究油藏非均质性对CO2驱油效果的影响程度。并且对影响程度做出评价，进而在评价结果的基础上进一步完善非均质油藏CO2驱油方法。

1 目标区块特征

本文以辽河油田荣兴屯油田区块为研究对象，荣兴屯油田区块位于辽宁省盘锦市荣兴农场境内。荣幸屯油田区块共有36口新井（其中油井29口、注水井7口），总钻井进尺8.81万m，配套建设井场至计转站连接管线0.3km；新建29台10万大卡水套加热炉；钻井及采油期地面工程均依托现有公辅设施。荣兴屯油田区块最大日产油195t。辽河油田属于典型的非均质储层油田，其整体结构特征为西倾斜的断背。荣兴屯油田区块总体上表现为南北较厚，东边较薄，反映了地貌具有西低东高的特点[6]。地质特征见图1。

图1辽河油田地者特征图Fig．1Liaohe oil field characteristics map

2 CO2驱油效果受储层非均质性影的研究

通过对前人的研究可知，CO2驱替效果受储层非均质性和层间窜层影响较大。本文以辽河油田荣兴屯油田区块做为研究对象，基于该区块的地质特征建立典型的物理模拟模型。通过不断改变参数来模拟各种情况下储层的非均质及窜流通道对CO2驱替效果及采收率的影响。

2.1 CO2驱油受层间非均质性的影响程度

在油田注水开发过程中，由于受到储层层间非均质性不同的影响。层间干扰、高渗透层突进、层间差异等现象会在一定时间内进行注水开发时产生。因此层间差异的影响会在选择开发层系中首先考虑，继而根据影响程度选择进行分层开采[7]。这种影响在二类油层中尤为突出。二类油层具有层数多、横向变化快、厚度小、连通性差的特点。通过获取的辽河油田荣兴屯油田区块地质特征来设置模拟模型的各种参数，渗透率在平面上设置为为均质，考虑层间差异，详细参数见表1。

表1 模拟参数Tab．1Simulation parameters

基于本次目标区块的孔渗关系，将获取的在渗透率变异系数下的孔隙度、渗透率参数绘制成条形图，见图2。基于不同的模型参数，模拟在连续注水的条件下CO2驱油得到的日产油变化关系图见图3。

图2不同层间渗透率变异系数小层平均孔渗设定情况Fig.2Variation coefficient of permeability of different layers

图3不同层间非均质日产油对比Fig．3Comparison of heterogeneous Nissan oil between different layers

由图3得知，层间渗透率变异系数对油的产量影响较大，不同渗透率变异系数得到的产油结果也千差万别[8,9]。层间渗透率变异系数0.1的模型混稳产时间最长。日后由于气窜的影响，日产量有所下降。当混相带原油驱替到达油井井底部位时，日产量回复峰值达到最大值，表明此时的混相驱效果最好。得到的数据表明层间变异系数的与油井稳产时间成反比，说明气窜时间提前导致了混相带产量减少。回复峰值随着产量递减而降低，说明混相驱效果减弱。

图4层间变异系数与采收率关系Fig．4Relationship between inter-layer coefficient of variation and recovery

随着变异系数的提高，采收率先是逐渐升高，到达一个峰值之后又逐渐降低。变异系数为0.6时油藏的采收率达到最大值。由此说明，对于非均质性油藏，采收率开始随着其非均质性增强而增强，之后又减弱。说明注CO2驱油的效果依赖变异系数，选择二氧化碳驱油时，应充分考虑到地层的变异系数。选择合理的变异系数来提高CO2驱油的采收率。

2.2 考虑窜流通道对CO2驱油效果的影响

原生窜流通道往往存在于非均质较强的低渗透储层中。次生窜流通道会在大规模注水开发的情况下形成。窜流通道的发育程度直接影响到CO2驱替效果[10,11]。地质模型采用图5所示的物理模型，此模型共包含5个开发层系。在5个层系中存在一个渗透性较高的窜流层，该层分别模拟窜流薄层厚度分别是0.4、0.6和0.8m的3种情况，窜流薄层厚度分别是0.4、0.6和0.8m时地层的渗透率分别是60、90、120、150、180和300×10-3μm2。不同窜流通道尺寸测得的采收率数据对比见图6。

图5非均质地层物理模型Fig．5Heterogeneous stratigraphic physical model

图6不同窜流通道尺寸测得的采收率数据对比Fig．6Comparison of the recovery rates of different channeling channel sizes

由图6得知，同一厚度的小层受到不同渗透率影响时呈线性变化规律，存在一个节点值。当渗透率超过节点值后，注入CO2后产生的气窜现象会变得比较明显。渗小层地层压力值与渗透率成反比。较高的地层渗透率会使CO2波及体积迅速下降，进而影响波及效果，最终导致采收率降低。

3 结论

本文基于不同地层状态下储层非均质性及窜流通道对CO2驱替效果的影响开展模拟研究，根据不同的算例对比分析可以出以下结论：

（1）开始随着储层非均质性与CO2驱油效果成正比，后来呈现出反比关系。

（2）在评价窜流通道对CO2驱替效果的影响过程中发现：影响程度上存在一个关于渗透率的节点值。一旦渗透率超过这个节点值就会导致严重的气窜现象，影响采收率。但在窜流通道渗透率超过一个特定值之后，采收率又会趋于稳定，不再有大幅度的变化。CO2驱油的最终采收率直接受储层的非均质性影响。

（3）综上所述，有必要在对油田采取CO2驱来提高采收率之前有必要对油藏非均质性进行系统、客观的评价，分析目标油藏的适应性，决定是否适合采用CO2驱来提高采收率[12]。

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Evaluation of carbon dioxide flooding effect based on reservoir heterogeneity*

LIU Bin,LIU Yu-xin
（Northeast Petroleum Uniuesity，Daqing163318,China）

With the increase of exploitation of major oil fields in China,the mining stage basically entered the later stage of high water content.In order to further meet the increasing energy consumption demand and improve the recovery rate,CO2flooding technology gradually People's vision,much of the major oil fields of favor,has become the current oil field to improve oil recovery,one of the important technologies.CO2flooding is affected by many factors,and reservoir heterogeneity is one of the most important factors.In this paper,the influence of reservoir heterogeneity on CO2flooding effect is evaluated,and the method of CO2flooding in heterogeneous reservoir is further improved on the basis of evaluation results.The effect of two heterogeneity on CO2flooding was analyzed,and the influence of two heterogeneity on CO2flooding was evaluated.

CO2flooding;reservoir heterogeneity;enhanced oil recovery;influencing degree

TE357.4

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170540

2017-02-23

国家自然基金项目（No.41602134）；黑龙江省博士后科学基金资助项目（No.LBH-Z15030）；黑龙江省自然科学基金面上项目（No.D2015007）；黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划（No.UNPYSCT-2015076）；中国石油和化学工业联合会科技指导计划（No.2015-01-02）；中国石油科技创新基金研究项目（No.2014D-5006-0103）

刘斌（1981-），男，博士后，教授，主要研究方向：CO2埋存、系统建模等。

柳玉昕（1987-），男，在读研究生，黑龙江省绥化市人，研究方向：提高采收率。