低渗透油藏注二氧化碳综合评价

王紫雪 中原油田濮城采油厂 河南范县 457500

随着石油工业发展，油气田开发难度越来越大。目前，油田一次、二次采油技术仅能采出原始地质储量的1/3左右，大约还有2/3的原油仍然滞留在地下而形成“困油”，也就是我们通常所说的“剩余油”【1】。目前提高采收率技术主要是改善二次采油和强化采油，即EOR/IOR。EOR技术主要包括热采、注气、化学驱、微生物驱等，其中注二氧化碳提高采收率技术尤为突出，而化学驱提高采收率技术的应用主要集中在我国【2】。因此，探索低渗透油藏注二氧化碳驱油机理、驱油效果以及现场如何合理高效的实施二氧化碳注气开发具有重要意义。

二氧化碳驱油机理分析研究

二氧化碳在原油中具有很好的溶解性，在原油中的溶解度随压力的上升而上升 随温度的升高和原油分子量的增加而下降。相同条件下二氧化碳在原油中的溶解度比在水中的溶解度高3～9倍，因而即使在低压下二氧化碳也是一种很好的非混相驱注入剂。而在高压下，二氧化碳则是一种很好的混相驱注入剂。二氧化碳的溶解气驱作用、混相驱替、膨胀原油作用、降低原油粘度、碳酸水提高岩石渗透率等作用都会有助于提高原油采收率。

当原油中的二氧化碳溶解气饱和后，能够大大降低原油粘度。在地层条件下，压力越高，二氧化碳在原油中溶解度就越大，则原油粘度就降低越显著。当二氧化碳溶于原油后，可使原油粘度下降到原粘度的1/10～1/100。二氧化碳溶解在重质原油中引起的粘度下降幅度比二氧化碳溶解在轻质原油中引起的粘度下降幅度大得多。原油粘度降低时，原油流动能力增加，从而提高了原油产量。

大量的二氧化碳溶于原油和水，将使原油和水碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，试验表明，二氧化碳在油田注入水中的溶解度为5 %（质量），而在原油中的溶解度为15%（质量） 由于大量二氧化碳溶于原油中，使原油粘度由9.8mPa.s降到2.9mPa.s，使原油体积增加了17.2%，同时也增加了原油的流度。水碳酸化后，水的粘度将提高20%以上，同时也降低了水的流度。因为碳酸化后，油和水的流度趋向靠近，所以改善了油与水流度比，扩大了波及体积。

二氧化碳易溶于水，起三个作用：

①使水的粘度有所增加，当注入粘度较高的水时，由于水的流动性降低，从而使水、油粘度比例随着油的流动性增大而变小。

②二氧化碳水溶液能与岩石的碳酸盐成分发生反应， 并使其溶解， 从而提高储集层的渗透率性能，使注入水的吸收能力增强。

③可降低油水界面的表面张力，从而提高驱油效率。

二氧化碳在原油中可以充分溶解，使原油的体积大幅度膨胀，一般可增加10%～100%，原油体积膨胀的大小，不但取决于原油分子量的大小，而且也取决于二氧化碳的溶解量。这种膨胀作用对驱油非常重要。

水驱后留在油层中的残余油与膨胀系数成反比，即膨胀越大，油层中残留的油量越少，残余油饱和度越小。

溶解的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，泄油的相对渗透率曲线高于他们自动吸油相对渗透率曲线，形成一种在任何给定饱和度条件下都有利的油流动环境。

最小混相压力取决于二氧化碳的纯度、原油组分和油藏温度。最小混相压力随着油藏温度的增加而升高 随着原油中C5以上组分分子量的增加而升高 受二氧化碳纯度（杂质含量）的影响，如果杂质临界温度低于二氧化碳的临界温度，则最小混相压力减小，反之，如果杂质的临界温度高于二氧化碳的临界温度，则最小混相压力增大。

非混相二氧化碳驱油机理是建立在二氧化碳溶于原油而导致原油特性改变的基础上。为了最大限度地降低原油的粘度和增加原油体积，以获得最佳驱油效率，必须在油藏温度和压力条件下，有足够的时间使二氧化碳饱和原油。但地层油藏条件非常复杂，注入的二氧化碳很难与油藏中原油完全混合好。多数情况下，分子的扩散过程很缓慢，特别是水相将油相与二氧化碳气相隔开时，水相阻碍了二氧化碳分子向油相中的扩散并且完全抑制了轻质烃从油相释放到二氧化碳中。因此，必须有足够的时间才能使二氧化碳分子充分扩散到油中。

二氧化碳易溶于水，溶有二氧化碳的水称为碳酸水，碳酸水按溶解的二氧化碳量不同而呈现不同酸性。二氧化碳在纯水中溶解度随温度的升高而减少，随二氧化碳气体压力的升高而增加，当压力达到7MPa以后，二氧化碳在水中的溶解度呈增加趋缓。碳酸化的原油和水，不仅改善了原油和水的流度比，还有利于抑制粘土膨胀。碳酸水能与油藏的碳酸盐反应，使注入井周围渗透率提高。可见碳酸盐岩油藏更有利于二氧化碳驱油。另外，二氧化碳水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解除无机垢堵塞、疏通油流通道，恢复单井产能。

建立油藏三维定量化地质模型就是把油藏的各种开发地质特征在空间的分布定量的描述出来，其重点是储层系数的三维分布，它能够揭示储层的非均质特征，指导油田开发生产工作。由油田提供的典型区块地质构造图和井位图，建立一个区块模型，小层数据表中静态资料（包括有效厚度、渗透率、孔隙度）的确定是根据每一个小层的资料，然后利用有效厚度加权平均值求得的

（1）对于不同的气驱方式，与水驱相比，阶段采出程度都有不同的增加，即连续气驱和水气交替驱的开发效果都比水驱开发效果好。建议水驱后直接转为连续二氧化碳驱较好。

（2）对于气体不同驱替方式，通过技术指标优选，可以得出：

a、对于连续二氧化碳驱替，注气开发的时间越早，开发效果越好。

b、对于二氧化碳连续驱替，生产井井底压力较小时，开发效果越好。

c、对于二氧化碳连续驱替，注气速度越高，阶段采出程度越高，开发效果较好。