延长油田乔家洼油区CO2驱沥青质沉积规律研究

杨永超，尚庆华，王玉霞，黄春霞，余华贵，王贺谊

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075；2.西北大学地质学系)

延长油田乔家洼油区CO2驱沥青质沉积规律研究

杨永超1，尚庆华1，王玉霞2，黄春霞1，余华贵1，王贺谊1

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075；2.西北大学地质学系)

摘要：为了明确延长油田乔家洼油区CO2驱油藏沥青质沉积条件和规律，以该试验区油藏条件为基础，开展了原油和CO2不同物质的量比条件下的沥青质沉积实验。研究结果表明：随着压力的增加，CO2与原油作用产生的沥青质沉积量先是缓慢增加，然后大幅上升，直到变化不再明显。沥青质沉积点压力随CO2含量的增加而降低，两者几乎成线性变化关系。因此，在CO2驱油过程当中，注入井近井地带和混相驱的混相带是容易产生沥青质沉积的地方，易造成储层伤害。

关键词：延长油田；乔家洼油区；CO2驱；沥青沉积

随着油田勘探开发的不断深入，三次采油技术得到越来越普遍的应用。CO2驱油技术作为三次采油技术的重要组成部分，在开采低渗透油藏方面有着很大的优势。它不仅可以降低界面张力，降低原油黏度，改善不利的流度比，还可以补充地层能量，起到溶解气驱的作用。同时，将CO2注入地层，可以实现有效封存，减少碳排放，对改善全球气候环境具有重要意义[1-4]。延长油田油藏多属低渗、特低渗油藏，CO2驱油潜力巨大。经过前期的充分调研和立项，再到试验区的筛选和室内评价研究，目前延长油田已经开展了CO2驱矿场先导性试验。不过，据国内外油田开发生产实践证明，在CO2注入过程中，注入气与原油重质组分的相互作用往往会产生沥青质沉积，造成地层伤害，甚至严重影响生产[5-7]。虽然目前关于注CO2沥青质沉积方面的研究很多[8-11]，但由于每个油田的情况不同，油藏温度和原油组成等参数各有差异，延长油田注CO2产生沥青质沉积的程度和趋势并无法从已有研究中得知。因此，本文紧密结合延长油田乔家洼CO2驱油试验区的油藏特点，开展了不同CO2浓度和不同系统压力下沥青质沉积规律的研究，以期为延长油田CO2驱油试验取得好的效果提供技术支持。

1实验装置与方法

1.1实验仪器与装置

超高压全可视PVT分析仪，多功能原油脱水实验仪(DWY-1A型)，恒温箱(HH.B11-600型)，超声波清洗仪，高压容器，精密天平，量筒，锥形瓶等。

1.2实验用品

CO2气体：纯度99.95%，北京氦普北分气体工业有限公司生产；正戊烷：分析纯，北京化学试剂厂生产；纤维素滤膜：北京北化黎明膜技术有限公司生产；原油：取自延长油田乔家洼油区。

1.3实验方法

(1)原油的预处理。原油经过储存、运输、温度的变化之后，其各项特性可能产生差异，为了确保每次实验使用的原油具有相同的特性，确保实验数据具有良好的重复性，原油在实验前必须进行预处理，使处理后原油含水率达到要求。具体操作方法为：首先，现场采出的原油含水率很高，为了使实验条件统一，使用DWY-1A型多功能原油脱水实验仪，在电压为380V、温度60 ℃的条件下油脱水60min，将采出的原油进行电脱水，使原油含水率小于0.5%。然后，将油样盛入带塞容器内，将容器放入60 ℃烘箱恒温12h，依靠分子的热运动瓶内原油会达到均匀状态。最后，取出容器，自然冷却到室温后，再在常温下存放48h以上。此时，油样预处理完成，可以用于实验。油样经过这样预处理，在实验中具有良好的可重复性。

(2)沥青质沉积实验。取预处理后的原油20mL放入已经清洗干净的超高压全可视PVT分析仪内，通入CO2达到设定压力，将仪器设定为恒压模式。将PVT分析仪倒立设置，以便沥青质沉积在可视石英窗上。保持恒定温度44 ℃，反应72h。反应结束后将高压容器连接在PVT分析仪上，打开开关取得PVT分析仪内的原油样品。

(3)沥青质含量的测定。取反应后的油样5.00g，首先经过过滤除掉不溶物及杂质后，用干净锥形瓶接受滤液，并称瓶与滤液总质量。然后按照1.00g原油中加入40mL正戊烷的比例用量筒量取一定量的正戊烷，将称量好的原油和正戊烷按照比例加入到锥形瓶中，振荡均匀后，用保鲜膜封盖锥形瓶瓶口，将处理好的锥形瓶放于超声波清洗仪中振荡，每次振荡5min，共振荡4次即可，保证原油和正戊烷充分的混合均匀。振荡结束后，将锥形瓶放置在黑暗处静置沉淀，经过24h后，用0.45μm的纤维素膜过滤，在过滤进行中还要用正戊烷连续冲洗滤膜上的沉淀物，原则是少量多次，直至流出液呈无色，然后将所得沉淀物放置在45 ℃的真空烘箱中进行干燥，在干燥过程中要用保鲜膜将其盖住，干燥结束后，称重得到与CO2作用后原油中的沥青质含量。

2结果与讨论

本次实验测定了CO2与原油物质的量比分别为50%、75%和90%时，原油与CO2作用后重组分沥青质含量和沉积量的变化规律，确定了不同CO2浓度下原油沥青质的沉积点，具体实验结果如图1、图2所示。

图1　不同CO2含量下沥青质含量随压力的变化关系

由图1、图2可以看出，原油中的沥青质含量随系统压力的增加而降低，相对沉积量随系统压力的增加而增加。在压力低于15MPa时，原油中的沥青质含量随压力上升变化幅度较小；也即在此压力范围内，沥青质随压力的上升沉积量增加的幅度较为平缓。随着系统压力的增加，在压力从15MPa升至27MPa的过程中，沥青质含量减小的幅度陡然增大，沥青质随压力增加沉积非常明显。当系统压力继续增加时，由于原油中的沥青质含量有限，沉积量再增加的幅度变小，甚至不再变化。另外还可以看出，CO2浓度的增加对原油沥青质的沉积起到了促进作用，也即同一系统压力下，CO2的含量越高，沥青质的沉积量越大。

图2　不同CO2含量下相对沉积量随压力的变化关系

分析认为，造成上述现象的原因是：对于特定的原油和CO2混合体系，当温度一定时，压力和CO2含量都将对原油中沥青质的沉积产生影响，且压力起主导作用。随系统压力增加，越来越多的CO2溶解到原油中，由于CO2分子体积较小，CO2不断挤占了包裹在沥青质外面起稳定作用的胶质的空间位置，使得稳定沥青质的胶质不断从沥青质颗粒表面游离出来溶解于原油中，从而导致沥青质沉淀出来。CO2与原油的作用强度随着压力的增加而增加，且当压力超过某一值时发生陡升拐点。

对于特定的原油和CO2含量，当系统压力较小时，CO2与原油作用产生的沥青质沉积不明显，随着压力的增加，沉积明显(相对沉积量达到8%左右)，此时的压力即为该条件下沥青质的沉积点。原油沥青质的沉积点受CO2含量的影响，由实验数据结果绘制沥青质沉积点随CO2含量的变化关系如图3所示。

图3　沥青质沉积点随CO2含量的变化关系

从图3可以看出，沥青质沉积点压力随CO2含量的增加而降低，且两者几乎成线性关系。因此在现场CO2驱油过程当中，注入井近井地带CO2含量高、压力高，极易产生沥青质的沉积，导致渗透率和注入能力的下降。另外对于CO2混相驱，混相带CO2与原油混合充分，也是容易产生沥青质沉积的地方，造成储层的伤害。

3结论

(1)对于原油和CO2混合体系，当压力在较低范围内(本文为小于15MPa)时，原油中沥青质含量随压力增加而降低的幅度较小；当压力超过该范围值时，随着压力的增加，沥青质沉积的幅度加大；压力继续增加超过某一值(本文为27MPa)时，沥青质沉积量变化不再明显。

(2)沥青质沉积点压力随CO2含量的增加而降低，即CO2含量的增加对原油沥青质沉积起促进作用，两者几乎成线性变化关系。

(3)在CO2驱油过程当中，注入井近井地带和混相驱的混相带是容易产生沥青质沉积的地方，可能造成储层的伤害。

参考文献

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编辑：李金华

文章编号：1673-8217(2016)02-0142-03

收稿日期：2015-10-28

作者简介：杨永超,高级工程师，1967年生，1989年毕业于江汉石油学院石油地质专业，主要从事油田开发及提高采收率方面的研究工作。

基金项目:国家科技支撑计划“陕北煤化工CO2捕集、埋存与提高采收率技术示范”(2012BAC26B00) 资助。

中图分类号：TE341

文献标识码：A