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特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征

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渗透 油藏 氮气 流体 相态 行为 特征
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228卷第4期 大庆石油地质与开发 Pe d 200】.28 N 4 0.3969/J.0009.28 特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征 曹维福 罗 琳 孙 雷 曹维政 (1.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 3.西南石油大学石油工程学院, 1637.青岛科技大学,山东青岛266四川成都6105摘要:特低渗透油藏储层孔道微细、渗透率低,油水流动时渗流阻力大,油藏注水开发存在注不进、采不出的 问题。为了探索特低渗透油藏注气可行性,开展了注氮气室内实验。根据大庆油田特低渗目标油藏地层原油注 N:气膨胀PⅥ’试验、多次接触P、,验、细管注氮气驱替最小混相压力测定实验结果,论述了特低渗透油藏注 氮气气驱油藏流体相态行为特征。随着注入氮气量的增加,地层原油的膨胀能力增加,饱和压力升高。地层原 油注氮气前接触地层原油气油比随接触次数的增加先增大再减小,再逐渐稳定,但变化幅度不大,地层原油密 度随接触次数的增加基本保持不变。细管实验表明,氮气容易突破,气体突破后,采收率增幅变缓,综合采收 率不高,表现为非混相驱特征。 关键词:氮气驱;膨胀性;特低渗透;非混相 中图分类号:5 文献标识码:A 文章编号:009)I 啦2 n ,1.脚 t n e£ 犯,63712, 耽 ; 2.Q 凡瑙 & 舳}0 n m;3. r0 聊 £Pe r0 m i ,C , 耽) of in as be be in of In to f f 2 is VT VT in f 2 f ow of 2 of il is of of 2 On il f th of 稿日期:22.20 基金项目:国家“973”项目“温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋藏”(2006助。 作者简介:曹维福,男,程师,从事石油地质综合研究。 E—122· 大庆石油地质与开发 2009年 2 is of is s0 n a i nl】N2 气是一种洁净无腐蚀的气体驱油剂,根据氮 气的物理化学性质和热力学理论分析,能够提高油 藏原油采收率的可能的物理化学机理归纳如下:① 氮气溶于原油使其体积增加,从而引起孔隙介质中 剩余油饱和度增加而使部分原油恢复流动;②氮 气溶于原油能降低原油黏度,提高原油的流动度, 可使有限注入量的氮得到更好的驱油效率;③氮处 于近临界和超地层油有一定的互溶 能力,同时对地层油有一定的萃取能力,从而可以 携带和驱替部分地层原油,提高驱油效率;④氮 气在高压注入时具有地层原油达到互溶近混相的能 力,可有效降低界面张力,从而可实现有效驱 油次实验用油为大庆采油八厂州2区块原 油,地层温度为87℃;,原始地层压力为21 原始气油比为19.7 m /m ;取样期间地层压力为 14.9 产气油比仍为19.7 m /m 。 1地层原油注氦气膨胀实验特征 注气膨胀实验过程是在目前地层压力下将一定 比例的注入气加入到原油中,按照设计饱和压力次 数加气,每次加气后逐渐加压使注人气在油中完全 溶解并达到单相饱和状态。每次加入气体后,饱和 压力和油气性质均会发生变化,进行泡点压力、 度等参数的测试,从而研究注入气对 原油性质的影响 ,5 J。对油气体系的试后,再继续加入一定量的气体,直到达到设计 要求比例为止。注入后的流体组成 Ⅳ = Z。 +Ⅳ Z N 式中z z 分别为注气前油、气流体第 组分摩 尔组成; 为注入气与注气前流体的摩尔数之比。 典型注气膨胀试验过程示意图见图1。 1.1注入N:对原油组成的影响 图2给出了N'注入对油藏流体组成的影响。 由图可以看出,总的规律是加气后地层油中注入气 组分含量相对增加且增幅较大,原油烃组分含量相 对减小、且减幅较大,总趋势是地层油轻质化。 1.2注入N:对饱和原油性质的影响 图3给出了注入不同量N:对饱和原油性质的 ■■原油活塞团运移空间 (a)一P= ,体积恒定;(b)一注入气,压力逐渐提高·(c)一压力进一步升高, 直到新的泡点压力。(d)一在新的泡点压力下加入气量,压力又逐渐升高t (e)一逐渐升高压力,直到新的泡点。 图 f 注入气摩尔分数 图2 f 2 n 入气摩尔分数 图3注入不同量 f 2 on il 响。注入N 后,油藏原油饱和压力升高,并且 随着注入气比例的增大,上升的幅度显著增大。如 当N:的注入量为0.1倍时,地层原油的饱和压力 1 8 6 4 2 O O 0 O O 第28卷第4期 曹维福等:特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征 ·123· 从5.9 N 的注入量为0.2倍 时,地层原油的饱和压力从5.9 表明6井油藏地层原油中的增溶 性较弱。 1.3注入N:对饱和压力下原油体积系数的影响 注入N 后,原油体积系数略有增大,但注入 气难溶于原油中,饱和压力迅速升高,原油体积系 数变化不大。 1.4注入N 对溶解气油比的影响 图4给出注气后注入气量与气油比关系。随着 注入气的增加,原油的饱和压力不断上升,溶解气 油比也逐渐增大。 注人气摩尔分数 图4注 2 1.5注入5给出饱和压力下不同气体注入量与原油密 度关系。注气后原油的整体组成变轻,但饱和压力 不断上升,在饱和压力的条件下,原油被压缩,故 液相密度呈现先降后增的变化趋势。 注入气摩尔分数 图5饱和压力下不同气体注入量与原油密度关系 2 il at .6注入6给出N 注入对原油体积的影响。注入不 同比例N 气的油气体系体积对比可见,注入气比 例越大,注入气一原油体系膨胀能力越强。如地层 压力降至10 入O.2摩尔分数N 所引起 注入气一原油体系膨胀能力为原来的1.1倍以上。 压力仆 P 图6 2 n 地层原油注氮气接触实验特征 用次接触实验,其原理是让有限量的油藏油与注入 气反复接触,并测定平衡油、气体积收缩和膨胀及 平衡油、气的组分和密度【6 J。在多次接触实验中, 向前接触是指注入气与新鲜原油不断接触,通过蒸 发和抽提作用进行相间传质,从而模拟注入气在油 藏中的前缘驱替过程;而向后接触是指新鲜注入气 不断与平衡液相之间不断进行相间传质,模拟注入 带的后缘驱替过程。这两种驱替过程是同时在地层 中不同地点发生,向前接触发生在前缘,而向后接 触发生在后缘H 。 2.1注N 向前接触过程流体性质变化 地层原油注N 向前接触气相相对体积与原油 充分接触后,注入气的体积先增大再减小,但变化 幅度不大;地层原油气油比随接触次数的增加先增 大再减小,再逐渐稳定,但变化幅度不大(图7); 地层原油密度随接触次数的增加基本保持不变。 接触次数 图7注 s of 2 0R)0f .2注N:向后接触过程流体性质变化 地层原油注N:向后接触液相相对体积与注入 气充分接触后,原油体积先略增加再减小,但变化 ·124· 大庆石油地质与开发 20度很小;注入气不断抽提地层原油中轻质组分, 地层原油气油比随接触次数的增加先增加再逐渐减 小;地层原油密度随接触次数的增加而略有增加。 3地层原油注入氮气细管实验特征 注入N 气在不同驱替压力时细管采出流体的 气油比、采收率随注入孔隙体积变化的对比如图 8、9所示。从图中可以看出,N:在压力较高的情 况下也很难达到混相过程,气体容易突破,气体突 破前,采收率上升较快,而气体突破后,气油比急 剧上升,采收率增幅变缓,综合采收率不高,表现 出典型非混相驱特征。 16 12 n‘ 8 注入气量/18 2 PV 注入气量 图9 v i1 图10中可以看出,N:在50 下地层原油的采收率仅为27.19%,混相压力至 少要高于150 此得出结论:肇44— 26地层原油注N ,难以达到混相,表现为非混相 驱替特征,综合采收率不高。 4结 论 (1)注入N 后,油藏原油饱和压力升高,并 注气压九 10 O 2 i l 随着注入气比例的增大,上升的幅度也逐渐增 大。原油体积系数略有增大,但注入气难溶于原油 中,饱和压力迅速升高,原油体积系数变化不大。 (2)地层原油注N ,向前接触地层原油气油 比随接触次数的增加先增大再减小,再逐渐稳定, 但变化幅度不大。地层原油注N 气前接触地层原 油密度随接触次数的增加基本保持不变。 (3)细管驱替注N:在地层压力21 件下原油采收率为21.78%,50 率仅为27.19%,结果显示:肇44—26地层原 油注N 难以达到混相,表现为非混相驱替特征, 综合采收率不高。 参考文献: [1]张茂林,梅海燕,顾鸿军.高含水油藏注氮气开采效果分析 [J].特种油气藏,2):34[2]娄兆彬,杨朝光,王志鹏.中原油田高压低渗油藏注氮气效果 及其分析[J].西部探矿工程,27(2):64 5. [3]郑浩,马春华,宋考平.注入气体及注气压力对特低渗透油藏 驱油效果影响实验研究[J].大庆石油地质与开发,227(2):[4]曹维政,罗琳,张丽平,等.特低渗透油藏注空气、验研究[J].大庆石油地质与开发,27(2):113— 117. [5]庞占喜,程林松,许家峰,等.低渗透非均质油藏提高采收率 实验研究[J].石油勘探与开发,25(2):[6]庞占喜,程林松,许家峰,等.物质平衡法在氮气压水锥技术 中的应用[J].石油勘探与开发,2008,35(2):234[7]刘萍,周瑜,冯佩真,等,卫42块特低渗透油藏氮气驱研究 [J].江汉石油学院学报,200l,23(2):58 . [8]左青山,温鸿滨,芦维国,等.断块油田不同方式注氮气的研 究与实践[J].钻采工艺,2007,3O(5):4243. 编辑:邵宪志 驰田
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