CO_2驱替开采致密油藏动态规律分析_史晓月.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 134 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 COCO2 2驱替开采驱替开采致密油藏致密油藏动态规律分析动态规律分析 史晓月1，夏志增1，宋忠雪1，任伟伟2（1山东石油化工学院，山东 东营 257061；2中石化胜利油田东胜集团股份公司，山东 东营 257000）摘摘 要要：致密油藏孔喉致密能量补充困难，仅依靠天然能量开采效果很差。为研究 CO2对致密油藏的改善效果，使用数值模拟方法，研究了 CO2驱替开采致密油藏的生产规律。研究表明：（1）CO2驱替时日产油水平长期处于高产阶段，平均日油水平接近天然能量开采致密油藏的 2 倍，开采效果显著改善。（2）与水驱相比，CO2驱可以更好地补充地层能量，具有更大的波及范围，采出程度更好，开采效果更好。（3）转驱时机过早或过晚，均不利于综合开采效果的改善，转驱时机的确定应综合考虑累产油量和 CO2换油率。本研究对促进 CO2驱替在致密油藏开采中的应用具有重要意义。关键词：关键词：致密油藏；CO2驱；转驱时机；动态规律 引引 言言 我国致密油资源丰富，分布广泛，是目前非常规石油领域增储上产的主体12。但致密储层广泛发育纳米级孔喉系统，储层物性极差3。目前，体积压裂是实现致密油资源工业化开采的核心技术45。但致密油藏仅依靠天然能量开采，产量递减迅速，采出程度偏低，亟须进行地层能量的补充。目前，注水补充地层能量在油藏开采中应用广泛，但致密油藏由于储层渗透性很差，水驱效果十分有限67。气体具有流动性好且不与水敏性矿物发生反应的优点8，尤其是CO2气体可以显著改善原油物性，因而得到了大量研究。CO2广泛应用于提高原油采收率领域，但在致密油藏开采中的应用尚不普遍，相关的研究工作需进一步加强。本文通过数值模拟方法，研究了 CO2驱替开采致密油藏的产油动态和场图变化特征，并讨论了转驱时机对开采效果的影响。1 1 模拟模型模拟模型 图图 1 1 模拟模型示意图模拟模型示意图 根据 X 区块致密油藏的典型参数，建立了七点井网下，CO2驱替开采致密油藏的模拟模型，初始地层压力为 17MPa，模型储量为 4.23105 m3。如图 1 所示，模型共包括 7 口井，其中生产井 1 口，为水平井；注入井 6 口，均为直井。生产井水平段长 900m，体积压裂为 16 段，为避免可能发生的过早气窜问题，裂缝形态为纺锤体型12。模拟研究时，首先进行天然能量开采，然后开展 CO2驱替。在驱替阶段，边井的 CO2注入速度为 3.0 t/d，角井的CO2注入速度为 1.5 t/d，各注入井的最高压力均低于地层破裂压力。生产井井底流压保持为 7 MPa。其中，天然能量开采模拟时间为 3 年，累计模拟时间为 20 年。2 2 开采规律开采规律 2.1 产油动态 生产井的日产油变化曲线如图 2 所示。在天然能量生产阶段，产油速度降低显著，采出程度仅为 3.5%，平均日产油速度约为 12m3/d。在 CO2驱替阶段，日产油逐渐增加并长期处于高产水平；根据日产油的变化趋势，可分为三个阶段：产量上升阶段，高产阶段和产量下降阶段。其中，高产阶段处于所处的时间最长。模拟结束时，采出程度为 38.8%，驱替阶段的平均日产油为 24.6 m3/d，约为天然能量开采的 2倍，开采效果明显改善，平均换油率为 1.19 m3/t。为与水驱开采效果对比，在低于地层破裂压力的条件下，各注入井按照最大注入量进行注水。转水驱后，日产油水平较单纯天然能量开采有一定改善。模拟结束时，水驱条件下的平均产油速度为 4.63 m3/d，采出程度约为 10.1%，开采效果明显较 CO2驱差。图图 2 2 日产油曲线日产油曲线 DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.070 史晓月：CO2驱替开采致密油藏动态规律分析 135 2.2 场图变化 在 CO2驱替过程中，不同时刻的压力和含油饱和度分布分别如图 3、图 4 所示。随着 CO2的注入，储层压力逐渐上升，近井压裂区域的地层压力恢复明显，储层平均压力值由驱替开始时刻的 7.8 MPa 上升至模拟结束时的 14.2 MPa，驱油能量显著增强。而相同条件下，水驱结束时储层平均压力值为 10.7 MPa（图 5a），能量补充效果较 CO2驱差。CO2注入后能够改善原油的物性，使原油发生膨胀，提高原油的采出程度。模拟结束时，注入井和生产井附近的含油饱和度降低明显，井间原油的动用效果较好，剩余油主要集中在生产井近井地带，储层平均含油饱和度降低至 0.42。而相同的条件下，水驱波及范围偏小，剩余油饱和度范围更大（图 5b），储层平均含油饱和度为 0.59。（a）转驱开始时刻 （b）驱替 15 年 图图 3 3 地层压力变化（地层压力变化（MPMPa a）（a）转驱开始时刻 （b）驱替 15 年 图图 4 4 COCO2 2驱替过程中含油饱和度变化驱替过程中含油饱和度变化 （a）压力分布(MPa)（d）含油饱和度 图图 5 5 水驱水驱 1 15 5 年压力和含油饱和度年压力和含油饱和度分布分布 3 3 转驱时机的影响转驱时机的影响 选择不同的天然能量开采时间进行 CO2转驱时机的模拟研究。分别选取天然能量开采 0 年、1 年、2 年、3 年和 4年后转驱，模拟结果如图 6 所示。随着转驱时机的提前，累积产油量逐渐增加，开采效果变好；但与此同时，换油率逐渐变小，表明 CO2的利用率变差。这是由于，转驱时机提前有利于充分发挥 CO2的作用，及时补充地层能量，从而致密油藏的改善总体开采效果；但过早开始转驱，不利于地层天然能量的充分利用，也不利于提高 CO2的利用率。因此，转驱时机的确定，应综合考虑产油量和换油率，以获得较好的136 史晓月：CO2驱替开采致密油藏动态规律分析 总体开采效果。如在本文研究条件下，当转驱时机为 3 年时，可以获得相对较高的换油率和累积产油量。图图 6 6 转驱时机对累积产油量和换油率的影响转驱时机对累积产油量和换油率的影响 4 4 结论与认识结论与认识 （1）CO2驱替开采致密油藏时，能够较好得补充地层能量，有效动用储层原油，日产油逐渐增加且长期处于高产水平，从而显著改善开采效果。（2）相对于水驱，CO2驱替的波及范围更大，能量补充水平更好，具有更高的日产油水平和采出程度，开采效果更好。（3）CO2转驱时机过早不利于充分利用天然能量，CO2换油率偏低；而转驱时机过晚，累积产油量偏少，转驱时机的确定应综合考虑产油量和换油率。参考文献参考文献 1 魏兵,张翔,刘江,等.致密油藏提高采收率现场试验进展和启示J.新疆石油地质,2021,42(04):495-505.2 贾承造.中国石油工业上游发展面临的挑战与未来科技攻关方向J.石油学报,2020,41(12):1445-1464.3 杨正明,刘学伟,李海波,等.致密储集层渗吸影响因素分析与渗吸作用效果评价J.石油勘探与开发,2019,46(04):739-745.4 蒲春生,郑恒,杨兆平,等.水平井分段体积压裂复杂裂缝形成机制研究现状与发展趋势J.石油学报,2020,41(12):1734-1743.5 Zhu W.,Liu Y.,Li Z.,et al.Study on Pressure Propagation in Tight Oil Reservoirs with Stimulated Reservoir Volume DevelopmentJ.ACS Omega,2021(6):2589-2600.6 魏忠元,李恕军,杨焕英,等.致密油藏注水井体积压裂改善注水开发效果技术J.科学技术与工程,2017,17(30):161-166.（上接第（上接第 146146 页）页）_ 自动化仪表中存在的实际问题，并针对具体问题能够具体分析，采取有效的处理方法，以此来推动石油化工生产更好发展，有效地提高石油化工生产效率，帮助石油化工企业能够获得更多经济效益。参考文献参考文献 1 张建华.石油化工行业自动化仪表故障分析及排除探讨J.中国设备工程,2022(02):62-63.2 王拥军.石油化工自动化仪表故障诊断方法研究J.中国设备工程,2021(24):159-160.3 李岩.石油化工自动化控制仪表常见故障维修J.现代盐化工,2021,48(04):79-80.4 任晋斌,高小亮,李虹萱.石油化工企业自动化仪表故障处理及安全可靠性分析J.化工管理,2021(21):175-176.5 滕艳松.石油化工自动化仪表常见故障分析及处理分析J.冶金与材料,2020,40(05):141-142.6 王强.石油化工企业自动化仪表控制技术与故障预防J.化工管理,2020(24):123-124.7 侯晓风.石油化工行业自动化仪表故障处理分析J.工程建设与设计,2020(06):134-135.8 薛伟.石油化工自动化控制仪表常见故障及维修J.中国石油和化工标准与质量,2020,40(06):21-22.9 朱庆.石油化工自动化仪表常见故障分析及处理方法J.中国设备工程,2019(19):58-60.