裂缝性油藏注气提高采收率

2022-09-10

在全球范围内, 原油储量的20%以上是由裂缝性油藏提供。裂缝性油藏经过衰竭式开采后, 仍有大量的原油残存在基岩中;残存油量可以通过水驱有所降低, 但是水驱会导致油井很快见水、含水率快速上升, 从而导致水窜或是暴性水淹状况;假若油藏是属于油湿或中性润湿, 水驱则会为基岩阻碍只能将裂缝中的原油采出。注气能够有效提高原油采收率, 将此技术用于裂缝性油藏, 可以在保持地层压力的同时提高驱油效率。

一、裂缝性油藏注气开采特征

(1) 注气能够提高原油采收率, 但提高的幅度在不同的油藏有着较大的差异。

根据油藏的地质状况不同, 特别是裂缝发育状况的差异性, 使得注采井的分布情况、油藏和注入流体性质、油藏压力与温度条件、油藏流体的饱和度分布等都会有较大的差异, 由于这些差异性的存在, 导致注气在不同裂缝性油藏的提高原油采收率程度也存在着很大的差别, 有的可能增幅很大, 有的则见效甚微。

(2) 注气作业时气体突破时间和产油状况都受到地质条件与注入井分布的影响

裂缝性油藏注气开采时见气时间主要受单井裂缝发育状况和注入井位置分布的影响决定的。当注入气体以后, 气体的流动方向受到单井裂缝发育状况和注入井位置分布两个因素的影响, 同时由于重力的作用, 气体要向高位上升, 驱使原油向下移。在多个因素的影响下, 生产井见气动态存在很大差异性。

(3) 气驱突破速度不一定比水驱突破速度快。

在同一个油藏中先后进行注水驱和注气驱, 对比生产井中水和气的突破时间, 发现虽然注入气体的流动性比注入水的流动性大, 但是气体的突破速度未必快于水突破时间。

(4) 气驱波及范围可能比水驱波及范围大。

在裂缝性油藏注气过程中, 在驱动力作用下气体进入裂缝中, 同时气体由于重力原因也会向储层上部提升, 从而在储层上部水驱难以到达的裂缝与孔隙中注入气体;在交叉流作用下气体也与基岩和死端孔隙中的原油产生质量交换, 使得油气界面张力减小, 从而驱动水驱不能达到的小孔隙基岩中的原油。综合这些因素, 使得气驱波及范围很可能比水驱波及范围要广。

(5) 注气会造成油藏油气界面和油水界面发生变化, 但其变化趋势受到裂缝发育状况的制约。

当裂缝性油藏带有气顶时, 气体从顶部注入后, 会造成原有的油气、油水界面下移, 但是储层裂缝的非均质性会造成地下流体运动方向和速度的不同, 根据对监测井的观察, 发现油气或油水界面变化趋势存在较大的差异性。注入气体在重力和驱动力双重作用下, 优先在大裂缝中运动, 引起油气、油水界面变化在裂缝发育程度不同的区域对注气反应敏感程度差别很大。

二、裂缝性油藏注气提高采收率技术研究现状

1. 室内实验研究技术

室内实验研究技术主要是通过各种物理模型, 近似模拟裂缝性油藏中的注气驱油过程, 进而研究裂缝中的注气驱油机理, 对驱油效率进行评估, 并对驱油效率的各个影响因素及其敏感性进行分析, 例如注气速度、裂缝参数 (方向、密度、表面粗糙度、宽度等) 、岩心长度、流体成分、驱替压力等。注气驱油物理模型一般采用的是多孔介质模型, 常用的有以下4种:

(1) 基岩采用圆柱形岩心垂直放置, 裂缝用放置岩心的圆柱形容器与岩心之间的环形空间来模拟, 驱替流体可以从容器上方注入, 向下运动, 也可以从容器下方注入, 向上运动。

(2) 两块或是多块平板状岩心垂直连接放置或是重叠放置, 岩心块之间的空隙作为裂缝, 以此组合成驱替研究的多孔介质模型。

(3) 人工造缝法, 即使用薄刀片或是锯子对完整的垂直岩心进行切割, 以在岩心中产生一定的裂缝。这种造缝方法可以用刀片切割方向来控制裂缝方向, 从而在研究裂缝方向对驱替效率的影响时较为方便。

(4) 取一均质岩心, 封闭其各个面, 只留一个面不封闭, 在该未封闭面与岩心夹持器或是容器之间保留一定空间, 将该空间视为裂缝。注入气体后, 在裂缝处气体与未封闭面内的岩心流体发生交换或流动。该岩心可以水平放置、垂直放置、倒置。该类模型常用于研究注气过程中裂缝性介质扩散作用的影响, 以及裂缝和基岩间重力、粘滞驱动力、毛管压力和扩散作用等造成的交叉流动或是传递的工作机理。

2. 数学模拟研究技术

数学模拟研究技术就是用数学表达式对裂缝性多孔介质内的流体在注气过程中的渗流机理进行描述, 从而分析注气驱油机理, 并对驱油动态进行预测。目前, 一般根据是否考虑混相而分为两种类型。

不考虑裂缝性介质中流体混相时, 驱替数学模型一般分为单孔模型和双孔模型两类。其中单孔模型就是在忽略裂缝特殊性基础上, 用单孔数学模型对双孔介质中注气机理进行描述。但单孔模型忽略了介质双重特性对气驱过程的影响, 存在着较大的局限性, 难以对真实的注气动态进行准确模拟。双孔模型在注气驱油数学模拟方法研究方面已有不少成果, 但其大多数的数学模型中, 都有较多的假设条件, 一般只能对驱替机理的某一个参数或几个参数进行模拟研究, 在适用上具有较大的限制性, 还需进一步完善。

考虑裂缝介质中流体混相时, 其混相驱模型一般都设置流体为一次接触混相, 但是由于压力、气源等条件的影响, 在实际生产中一次接触混相在实现难度上要大于多次接触动态混相, 成本也要高, 所以研究多次接触混相驱适用的模型更为重要。

结束语

我国裂缝性储层和发育裂缝的低渗透储层都有着较广泛的分布, 随着经济需求的刺激以及石油工业自身的发展, 该部分储层的开发力度将不断加大。但目前国内关于裂缝性油藏注气提高采收率的研究还非常少, 应该加强裂缝性储层的地质与油藏工程研究, 多开展双孔介质注气驱油的室内与理论研究, 重视现场先导试验的开展与研究总结等。

摘要：裂缝性油藏注气可以保持储层的地层压力, 提高驱油效率。文章在分析世界裂缝性油藏注气提高采收率技术的基础上, 分析了裂缝性油藏注气开采特征, 阐述了裂缝性油藏注气技术的研究现状。分析指出, 油藏中裂缝发育状况会对注气驱替效果, 气驱与水驱相比, 突破速度不一定快, 但波及范围可能要广, 另外多孔介质对流体相态、气驱油机理以及油气混相性都有影响, 今后应该在双重介质特性的注气驱方面加强室内研究和混相理论研究。

关键词：裂缝性油藏,采收率,注气