CO2非混相驅影響因子的影響系數確定

付宗委

中國石油大慶油田有限責任公司海拉爾石油勘探開發指揮部塔21區塊作業區 （內蒙古 海拉爾 021008）

石油是國家的生命之源，面對國際形勢的變化，為了最大程度的提高原油產量，我國勘探開發的方向，也開始轉向低滲透或者特低滲透油藏資源。據初步估測，我國探明的低滲儲層儲量高達75.3億t，但由于低滲透油藏開發技術的限制，我國低滲透油田的采收率卻只有20%或者更低，因此，低滲透油層的開發依然有巨大的潛力，是未來石油開發的前沿主攻方向[1]。

對于低滲透油藏，氣驅是非常有效的一種提高采收率方法。但是對于低滲透油藏，由于啟動壓力的存在，油藏流體運動規律屬于非達西滲流，另外氣體還存在滑脫效應，因此低滲透油藏氣驅時需要考慮眾多的影響因子。氣驅過程中[2-3]，相對滲透率曲線是描述油藏中各相流體的運動規律的一個重要參數，它可以反映在多種影響因子下的多孔介質中，多相流體的滲流規律，對油藏生產指標的預測、油藏評價等至關重要，相對滲透率曲線可以通過室內實驗測得。

1 影響因子分析

1.1 最小混相壓力

最小混相壓力[4]是確定低滲透油藏混相驅和非混相驅的一個重要因子和界限，細管實驗法是確定最小混相壓力最可靠、最經典的方法。

通過細管實驗法繪制氣驅采收率與氣體注入量的關系曲線，由曲線可以得出：隨著氣體注入量的增加，累積采收率迅速增加，在氣體注入量達到1.2PV時，分別計算不同壓力下氣驅油的采收率情況。通過多組實驗分析，做累積采收率與壓力的散點圖，經過處理并結合90%的采收率要求，最終可以確定最小混相壓力（圖1）。

圖1 最小混相壓力確定

1.2 滑脫效應

1941年克林勃格通過實驗分析，初步導出了滑脫效應作用下的氣測滲透率公式[5]：

式中：kg為氣測滲透率，10-3μm2；k 為克林勃格滲透率，10-3μm2；為巖心進口和出口的平均壓力，MPa；b為氣體滑脫因子。

Sampath通過分析低滲透油藏的氣驅原理，并結合大量的實驗得出了氣體滑脫因子的計算公式：

式中：φ為孔隙度。

1.3 最低啟動壓力

通過實驗得出的采油量和壓力數據，建立壓力、巖心長度、采油量曲線，然后選取最有線性關系的部分，反向延長與坐標軸的交點即為最低啟動壓力。滲透率約0.5×10-3μm2的人造巖心油驅時，所測得的最低啟動壓力為0.065MPa，見圖2。

圖2 巖心0.5×10-3μm2油驅最低啟動壓力確定

1.4 其它影響因子

氣驅時還受氣體的溶解度，溶液的黏度、密度等因子影響。另外，溶解度還受到溫度、壓力、分子量等影響。例如：在油相中，CO2的溶解度隨溫度的升高而降低、隨壓力的升高而升高、隨油相分子量的升高而降低[6]。

2 室內實驗結果及分析

2.1 實驗材料及方法

實驗使用的材料：高純度CO2，精密氣壓計，油氣分離器，油氣計量器，調壓閥門等；實驗用油、地層水均取自大慶外圍低滲透油田；實驗用巖心為天然巖心,平均滲透率 0.5×10-3μm2;實驗溫度：恒溫 75℃。

實驗方法：出口加回壓，在主要考慮最低啟動壓力時，驅替速度定為：5～10mL/min；在主要考慮氣體滑脫效應時，驅替速度定為：20～25mL/min。

2.2 實驗結果及分析

2.2.1 氣油相對滲透率曲線計算

非混相狀態氣驅時[7]，氣油相對滲透率計算公式如下：

式中：krg為氣相相對滲透率，%；kro為油相相對滲透率，%；(i)為無因次油氣累計產量；Q(i)為時刻產液率，cm3/s；Qo為初始時產油率，cm3/s；ΔPo為初始油藏驅替壓力差，MPa；ΔP(i)為時刻巖心驅替壓力差，MPa；G 為最低啟動壓力，MPa；fo為含油比，%；fg為含氣比，%；μg為氣相黏度，mPa·s；μo為油相黏度，mPa·s。

2.2.2 氣油相對滲透率曲線

非混相氣驅狀態下，實驗結果如下。其中，圖3 K'ro、K'rg是主要考慮最低啟動壓力時氣油相對滲透率曲線；圖4 K'ro、K'rg是主要考慮氣體滑脫效應時氣油相對滲透率曲線；Kro、Krg是未考慮最低啟動壓力和滑脫效應時氣油相對滲透率曲線。

由圖3和圖4得出：在主要考慮最低啟動壓力和滑脫效應時，氣油相對滲透率曲線均有所下降。其中，油相相對滲透率曲線下降幅度略小，氣相相對滲透率曲線下降幅度略大。這也進一步說明：最低啟動壓力主要影響油相相對滲透率曲線，滑脫效應主要影響氣相相對滲透率曲線。

圖3 氣油相對滲透率曲線

圖4 氣油相對滲透率曲線

2.2.3 各影響因子的影響系數分析

采用計算機軟件，分別計算出油相和氣相相對滲透率曲線在不同影響因子下，油相和氣相相對滲透率曲線相對于未考慮最低啟動壓力和滑脫效應時氣相和油相相對滲透率曲線所下降區域的相對面積。計算結果為：主要考慮最低啟動壓力時，氣相和油相相對滲透率曲線所下降區域的相對面積為3.3689，主要考慮滑脫效應時，氣相和油相相滲曲線所下降區域的相對面積為2.1682，最低啟動壓力與滑脫效應的影響系數比約為1.55：1。另外，考慮到其它因子影響，結合經驗初步確定，各影響因子的影響系數：最低啟動壓力∶滑脫效應∶其它影響因子為0.55∶0.35∶0.1。

3 結論

1）非混相氣驅時，驅替過程主要受最低啟動壓力、滑脫效應以及氣體的有效溶解度、地層的溫度、壓力等影響因子影響。

2）在考慮到最低啟動壓力和滑脫效應時，氣油相滲曲線均有所下降，其中，油相相滲曲線下降幅度略小，氣相相對滲透率曲線下降幅度略大。

3）通過對相對滲透率曲線下降區域相對面積的分析，得出最低啟動壓力、滑脫效應以及其它影響因子的影響系數為 0.55∶0.35∶0.1。

[1]李士倫，周守信，杜建芬，等．國內外注氣提高石油采收率技術回顧與展望[J]．油氣地質與采收率，2002，6（2）：1-6．

[2]張繼成，宋考平．相對滲透率曲線特征及其應用[J]．石油學報，2007，5（4）：104-107．

[3]何更生．油層物理[M]．北京：石油工業出版社，2007．

[4]苗國鋒．龍虎泡油田高臺子油層CO2驅最小混相壓力研究[J]．石油地質與工程，2010，11（3）：70-72．

[5]江義容．低滲透巖心氣/液相對滲透率及敏感參數影響[J]．石油勘探與開發，2007，8（6）：61-64．

[6]陽曉燕，黃凱，馬超，等.不同油藏條件下相滲曲線分析[J].科學技術與工程，2012，5（14）：3340-3334.

[7]謝尚賢．大慶油田CO2驅油室內實驗研究[J]．大慶石油地質與開發，2001，6（4）：51-58．