冀東油田注CO2吞吐與優化設計

高龍，周楊，袁時雨，陳曉宇

（長江大學石油工程學院，湖北武漢 430100）

冀東油田注CO2吞吐與優化設計

高龍，周楊，袁時雨，陳曉宇

（長江大學石油工程學院，湖北武漢 430100）

CO2吞吐可以有效提高低滲油田的采收率，通過選井選層和對地層數據的研究，建立了冀東油田油藏的精細地質模型。以增油量和換油率為依據評價吞吐效果，通過ECLIPSE中的PVTi和E300模塊建立三維三相組分數值模擬模型，模擬水驅后的CO2吞吐過程。通過研究發現：影響吞吐效果的重要因素包括注入量、注入速度、燜井時間。最后利用正交設計，得到最優參數，并且得出線性回歸方程能為油藏實際生產提供很好的借鑒意義。

CO2吞吐；數值模擬；正交設計；提高采收率；線性回歸

冀東油田三疊系下油組原油地質儲量425×104t，溶解氣儲量5.83×108m3，可采儲量119×104t。孔隙度主要分布在17%～23%之間，平均21.1%。滲透率分布范圍在0.1～4278×10-3μm2之間，平均733.3×10-3μm2。屬于超深層、高產、低豐度的小型油氣田。CO2吞吐開發，是在不超過地層破裂壓力的情況下將液態的CO2快速注入地層，然后關井浸泡一段時間，使CO2與地層原油充分接觸并溶解達到飽和；浸泡結束后開井進行生產，通過溶解氣驅及其膨脹、降粘等作用，使地層內的CO2氣體混同膨脹的原油流出井口［1～4］。

1 模型的建立

為了研究儲層剩余油分布規律和儲層潛力評價，在建立冀東油田儲層精細地質模型的基礎上，采用油藏數值模擬方法定量研究儲層剩余油分布。

根據區塊的地質特征，在數值模擬中采用了角點網格系統。在平面上，X方向布190個網格，網格步長平均30m，Y方向布122個網格，網格步長平均為30m，平面上總網格數為190× 122=23180個。為了反映垂直方向上的非均質性，使層間矛盾更加突出，真實地反應在油藏開發中不滲透或低滲透夾層的作用，在縱向上將該油組劃分為10個層位，所以模型網格節點數X=190，Y=122，Z=10，合計190×122×10=231800。

2 敏感因素分析

本次敏感性分析主要是針對周期注入量、井底流壓、注入速度和浸泡時間等進行的研究。方案的評價標準是以CO2吞吐增油量和CO2換油率作為依據。CO2換油率指注入1 t CO2增加的產油量［1］。

2.1 注入速度

為了形象的確定注氣速度的影響，在注入量，燜井時間，燜井周期和井底流壓保持不變（600t、30天、1個周期、40Mpa）的情況下，改變注入速度。從模擬結果可以看出，隨著注入速度的增加增油量也在增加，但是當注入速度增加到一定值后增油量的增長速度開始減緩，說明注入速度并不是越快越好，存在指進現象。

2.2 注入量

為了研究注入CO2氣量對產油量的影響，在其他條件（浸泡時間20d、注入速度50t/d、井底流壓40Mpa）均不變的情況下改變CO2注入量進行實驗。從模擬結果可以看出，在其它條件相同時，隨著注入CO2的增加增產油量也越多，但是當注氣量增加到一定值后，繼續增加CO2注入量增產油量將逐漸減少。推測其原因可能是注入的CO2引起了地層壓力的增加，使CO2在原油中的溶解度增加，導致原油膨脹和其粘度的降低；當壓力增大到一定程度后，增油量的增長速度開始減緩；當注入量達到一定程度后，會失去經濟效益，這意味著有一個最佳的注入量的問題。

2.3 燜井時間

通過調研，相關資料顯示，采出程度的增加值與侵泡時間沒有直接關系。在其他條件相同的情況下，只改變燜井時間，從模擬結果可以看出，燜井時間對CO2吞吐的效果影響非常小。

2.4 吞吐周期

吞吐周期對吞吐效果起著十分重要的影響，每進行一次吞吐后，油藏再進行吞吐的潛力就會大打折扣，增油量會下降，在保證其他條件都相同的情況下，只改變吞吐周期的次數，CO2吞吐的周期次數越多，增油量越少。

3 線性回歸方程在優化參數中的應用

綜合考慮注入速度，注入量，燜井時間和燜井周期四個因素，同時結合生產實際每個因素選取五個水平值，利用正交設計選取L25（56）正交表進行設計［4］。一共有四個因素（注氣速度、注氣量、燜井時間、燜井周期），注氣速度（t/d）分別為：20、60、100、140、180；周期注氣量（t）分別為：300、600、900、1200、1500；燜井時間（d）分別為：5、10、15、20、25；燜井周期（a）分別為：2、4、6、8、10；注入速度50t/d，注入量500t是優化后得到的最優參數。燜井時間為20天，燜井周期為10a，模擬后采收率增加了5.2%。回歸方程為：

y=-169.148-4.740x1+0.972x2+0.943x3+604.951x4

（注入速度為x1，注入量為x2，燜井時間為x3，燜井周期為x4，因變量增油量為y）［5］

4 結語

4.1 油井吞吐前的相態擬合是合理成功的。這個模型是合理的去設計，評價和預測CO2吞吐的效果。它能幫助油藏工程師對CO2吞吐的增產機制有更加深刻的理解。

4.2 這個模擬結果表明：在原油增產中CO2的初始影響體現在萃取原油中的輕質組分，降低原油的粘度和使原油相的膨脹。隨著CO2吞吐的進行，越是往后CO2吞吐的潛力越是下降的快。燜井時間對CO2吞吐的效果影響非常小。CO2注入速度過大會導致指進現象（氣突）的發生，而且也造成了注入氣體的浪費。

4.3 線性回歸方程：

y=-169.148-4.740x1+0.972x2+0.943x3+604.951x4

可以為油田實際生產的最優化設計提供參考幫助。

［1］何應付，梅士盛，楊正明.蘇丹Palogue油田稠油CO2吞吐開發影響因素數值模擬分析［J］.特種油氣藏，2006，13（1）：64-67.

［2］周正平，稠油井CO2吞吐采油技術［J］.海洋石油，2003，3（23）：72-76.

［3］戰菲，宋考平，尚文濤，楊二龍，低滲透油藏單井CO2吞吐參數優選研究［J］.特種油氣藏，2010，5（17）：70-73.

［4］王守嶺，孫寶財，王亮，李中汝，CO2吞吐增產機理室內研究與應用［J］.鉆采工藝，2003，1（27）：91-94.

［5］楊虎，鐘波，劉瓊蓀.應用數理統計［M］.清華大學出版社，2006.12：142-150.