水驱断块油藏CO-_2气顶边水双向驱油封存机理及应用_尤启东.pdf

第30卷第1期水驱断块油藏 CO2气顶边水双向驱油封存机理及应用尤启东1，王智林2，林波2，葛政俊2，徐伟2（1.中国石化江苏油田分公司，江苏 扬州225009；2.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州225009）基金项目：中石化股份公司科技项目计划“苏北盆地含水层CO2封存潜力及技术研究”（P210754）、“百万吨CO2驱油封存示范应用技术研究”（P22080）摘要复杂断块油藏水驱后会形成高部位剩余“阁楼油”及井间剩余油，为此建立了人工CO2气顶与人工边水组合的双向驱技术，以实现该类油藏的剩余油动用及CO2封存。首先，建立了模拟水驱“阁楼油”及双向驱过程的物理模型及方法，开展了CO2驱及不同渗透率条件下双向驱对比实验，明确了双向驱提高采收率及碳封存潜力。然后，基于拟合数值模型，对CO2和N2双向驱开展了不同油藏及注入参数的数模研究，分别揭示了双向驱驱油及封存的主要机理，对比了2种气体双向驱的差异。结果表明：双向驱的焖井过程是气顶形成及“阁楼油”置换的必要过程；高含水油藏双向驱可提高采收率20%以上，相比气驱提高8百分点以上，而封存率相比气驱提高15百分点以上；双向驱主要驱油机理为控制油气界面运移，重力分异，气顶膨胀及抽提原油组分，而主要封存机理为控制油气界面运移，重力分异及增压促溶。经矿场试验取得良好效果，研究为水驱断块油藏有效提采提压提供技术手段及参考。关键词双向驱；驱油及封存；重力分异；油气界面运移；矿场试验中图分类号：TE347文献标志码：A收稿日期：20220708；改回日期：20221106。第一作者：尤启东，男，1980年生，高级工程师，博士，主要从事油气田开发的研究及管理工作。E-mail：。通信作者：王智林，男，1988年生，副研究员，博士，主要从事油气田开发及CCUS技术研究工作。E-mail：。引用格式：尤启东，王智林，林波，等.水驱断块油藏CO2气顶边水双向驱油封存机理及应用J.断块油气田，2023，30（1）：129135.YOU Qidong，WANG Zhilin，LIN Bo，et al.Mechanisms of CO2gas cap and edge water bidirectional flooding and sequestration in water floodedfault-block reservoir and applicationJ.Fault-Block Oil&Gas Field，2023，30（1）：129135.Mechanisms of CO2gas cap and edge water bidirectional flooding and sequestration inwater flooded fault-block reservoir and applicationYOU Qidong1,WANG Zhilin2,LIN Bo2,GE Zhengjun2,XU Wei2(1.Jiangsu Oilfield Company,SINOPEC,Yangzhou 225009,China;2.Exploration and Development Research Institution,Jiangsu Oilfield Company,SINOPEC,Yangzhou 225009,China)Abstract:Afterwaterflooding incomplexfault-blockreservoir,attic oilandinterwellresidualoilaccumulate in the high position.Theproposed artificial CO2gas cap and artificial edge water bidirectional flooding is expected to achieve oil development and CO2sequestration performance.Firstly,the physical model and method are established to simulate attic oil and bidirectional floodingprocess,andacomparativeexperimentofCO2flooding andbidirectionalflooding withdifferentpermeability iscarriedoutto identify theenhanced oil recovery and carbon sequestration potential.Then,based on the fitting numerical model,the numerical simulation ofdifferent reservoir and injection parameters for CO2and N2bidirectional flooding is carried out to reveal the main mechanisms ofbidirectionalflooding fordisplacementandsequestration,andthe differencesoftwo gasbidirectionalflooding are compared.The resultsshowthatthesoakingperiodofbidirectionalfloodingisthecrucialprocessforgascapformationandatticoildisplacement.Inhighwatercut reservoirs,bidirectional flooding can increase recovery by more than 20%,more than 8%compared with gas flooding,and increasesequestrationefficiencybymorethan15%comparedwithgasflooding.Thedominantdisplacementmechanismsofbidirectionalfloodingare oil and gas interface migration control,gravity differentiation,gas cap expansion and extraction of crude oil components,while themain sequestration mechanisms are oil and gas interfacemigration control,gravity differentiation and pressure increaseandCO2solubilizing.The goodeffectofoildisplacementand CO2sequestration was obtained through pilot test.The study providestechnical means and reference for enhancing oil recovery andformation pressure effectively for water flooded fault-blockreservoir.断块油气田FAULT-BLOCK OIL GAS FIELDdoi:10.6056/dkyqt2023010182023年1月断块油气田2023年1月0引言复杂断块油藏在长期水驱后，会形成水相的低效循环，水驱波及系数及驱油效率难以进一步有效提升。同时，储层能量恢复困难且在高部位大面积富集剩余“阁楼油”，研究表明，中高倾角油藏水驱剩余“阁楼油”占比甚至可达70%以上12。为了实现有效提升储层压力及开发井间剩余油和高部位“阁楼油”，建立CO2气顶与人工边水双向驱技术，技术结合了顶部CO2驱和边外水驱，达到恢复储层能量和动用剩余油的双重效果。其中，顶部气驱由于气油两相的密度差达到延缓前缘运移速度的作用，CO2在重力作用下向油藏高部位推进，建立人工气顶并置换“阁楼油”34；边外水驱中的水相受重力作用形成向下方向的合力，延缓水相的突进5，并通过注水对气相前缘形成反向作用力。水驱和气驱协同提升储层能量水平，进一步增益气体的洗油效率。有学者对于多种方式提升储层压力开展了大量的室内实验及数值模拟研究。吴忠宝等6明确了针对体积压裂油藏的有效储层能量恢复方法为注水吞吐；陈民锋等7发现不同采油速度条件下的能量补充时机对开发效果具有显著的影响；崔传智等8开展了针对水平井的不同能量恢复方式的对比数模研究；秦延才等9利用数模方法开展了不同气体对储层能量恢复效果的对比研究；刘维霞等10建立了基于N2的组合驱技术及其筛选评价方法。上述研究对于储层能量恢复方法主要基于单一的介质，有学者提出了N2双向驱方式，但该种双向驱的主控机理，以及其与CO2双向驱本身的气油接触特性的差异导致驱油机理的差异尚未开展研究。为此建立双向驱物理模拟装置及方法，对比了CO2驱及不同渗透率下双向驱的驱油及封存效果，明确了双向驱提高采收率及封存潜力。然后，应用数值模对比了CO2和N2双向驱的机制差异，进而揭示了双向驱的驱油及封存2个角度的主要机理。1CO2气顶与边水双向驱实验研制了可模拟水驱“阁楼油”形成及双向驱过程的实验装置，模型依据复杂断块的构造及井位特征进行设计。并参照新建的双向驱相似准则设计模型尺度。1.1实验装置物理模拟装置为自主研制的耐高温高压可视化长填砂管模型（见图1），可体现吞吐及驱替过程中油气水三相的重力分异作用，通过蓝宝石视窗观察气顶形成及变化过程，通过模型上多测点实现压力及饱和度的沿程分布的监测。模型上布设井位、饱和度及压力测点、观察窗。模型长度为805 mm，直径为100 mm，容积为6 833 cm3。耐温150，耐压40 MPa，可模拟倾角为090。图1双向驱实验装置结构Fig.1Structure diagram of bidirectional flooding experimental device1.2实验材料及方法实验油使用染色的白油以增强蓝宝石视窗处的观察效果。多孔介质利用不同目数的玻璃砂混合并压制，形成具有不同非均质性的填砂模型11。地层水依据实际地层水数据复配，实验用的CO2为纯度达99.9%的工业用气。共设计了4组物理模型以开展平行对比实验，包括注水参照实验、注气实验及不同渗透率的双向驱实验。经填充压实测试,得到渗透率分别为50010-3，1 500 10-3m2，模型参数如表1所示。模型倾斜15，以模拟J油田断块油藏的平均地层倾角。表1实验方案参数Table 1Experimental parameters1.3实验物理模型上共设计4口油井，其中生产井编号为W1，W2，注水井编号为W3，W4，分别设置在模型低部位及边部；实验主要分为水驱及双向驱（见图2。图中黄色表示气相，蓝色表示水相，红色表示油相，箭头表示注入和开采，叉号表示关井）。各阶段的注入速度等参数见表1。Key words:bidirectional flooding;displacement and sequestration;gravity differentiation;oil and gas interface migration;pilot test序号驱替方式注水速度/（cm3min-1）注气速度/（cm3min-1）注气/注水速度比渗透率/10-3m2压实压力/MPa1水驱105057.82水驱405407.63双向驱14405328.14双向驱1441 5304.9130第30卷第1期1）水驱。采用109的注入及产液体积比例，实现模型压力从1