低渗透油藏注气开发室内实验研究

董凤龙

（中油辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010）

1 原油PVT实验研究

高压物性实验能够对原油的基本物性进行认识，获取原油高压物性参数，明确油藏条件下原油对注入气的溶解作用以及对原油的抽提效果，为后续数值模拟提供相关参数。

1.1 原油组成分析

通过油相色谱仪对脱气原油进行碳烃组分分析。原油碳烃组分分布相近，原油中C2～C6组分含量较低，而原油含量较高的部分集中在C7～C25。原油四组分分析结果显示原油中的饱和烃和芳香烃占据了原油的绝大部分，高达83%左右，而胶质和沥青质等重组分含量相对较少。原油重度API为33°左右，属于轻质原油，在油藏116℃条件下黏度为0.423 mPa·s，表明地下原油具有较强的流动性。

1.2 原油高压物性分析

为了配制地下原油和后续测试油藏条件下的不同气体溶解膨胀降黏性质，进行注空气原油高压物性研究。油藏条件下对原油进行配样，测试所配活油的高压物性。

1.3 气体的溶解与膨胀

在油藏条件下，向所配活油中注入不同量的气体，待溶解后确定不同注入压力下的溶解气量，并绘制压力-空气（或氮气、二氧化碳、天然气）的P-X二元相图。在一定范围内，随着注入的气体含量的增加，原油的饱和压力呈上升趋势，而且上升速率相对稳定。由此看出，在注入气体过程中，地层能量得到不断补充，地层压力随之不断提高，注入气体有一部分会溶解于原油当中，使原油体积发生膨胀，原油黏度会降低，其流动性能随着提高。随着压力的增大，气体溶解量增大，空气的溶解性高于氮气，小于天然气、远低于二氧化碳，当注入压力达到41MPa（油藏压力）时，空气溶解量为13.2%，氮气溶解量为12.1%，天然气溶解量为23.4%，二氧化碳的溶解气量为53.3%。气体溶解于原油中，使原油体积膨胀，溶解气量越大，原油体积膨胀量越大。41MPa时空气、氮气、天然气和CO2溶解后原油膨胀量分别为2.66%、2.35%、10.7%和25.24%，原油黏度由0.423 mPa·s分别下降为0.348 mPa·s、0.354 mPa·s、0.296 mPa·s和 0.221 mPa·s。

2 细长管实验研究

开展细长管实验研究，主要为了测定试验区块原油注入不同气体介质的最小混相压力（MMP），明确气驱驱油机理。实验中测得不同驱替压力下驱油效率，驱油效率会随着驱替压力的提高而不断增大，当驱替压力增大到某一压力之前，驱油效率提高速率较快快，而大于这一压力后驱油效率则上升变缓慢，即在气体压力达到这一点时发生转折，形成拐点，驱替逐步呈现出混相特征，驱油效率达90%以上。这个拐点压力即最小混相压力。一般二氧化碳混相压力最小，其次为天然气，空气和氮气相当，混相压力较大。

3 长岩心驱油实验研究

3.1 驱油效率分析

在油藏压力、温度条件下，进行了长岩心驱替实验，在气体突破之前，驱油效率随着注入气体体积的增加而增加，气体越早突破，最终驱油效率越低；四种介质对比，二氧化碳驱油效率最高，天然气驱油效率次之，空气驱油效率次之，氮气驱油效率最低。二氧化碳以及天然气具有较强的溶解膨胀和抽提作用，能够较大幅度降低原油黏度，驱油效率相对较高。

3.2 驱替压差及气油比分析

通过不同介质驱替压差以及出口端产出气油比可以看出，二氧化碳驱替压差最小，氮气驱和空气驱的驱替压差相当，且较二氧化碳驱更高，天然气驱则居中。从气窜时机来看，二氧化碳驱在0.46PV时突破；空气在0.37PV时突破，氮气驱在0.35PV时突破，天然气驱在0.4PV时突破，说明注入天然气和二氧化碳可以延长注气周期。

4 相渗驱油实验研究

油、气、水相渗曲线是研究储层油、气、水渗流特征的基础资料，是相关开发参数计算、开发动态分析以及油藏数模等方面不可以缺少的宝贵资料。通过相渗资料，可以计算水油比和流度比，油井的产量情况，确定油气水在储层中的分布，还可以分析评价油井含水变化规律，计算不同方式驱油效率和油田采收率并可以判断油藏润湿性等内容。由此可见，取得能够反映油藏特征的具有代表性的相对渗透率资料对油田的有效开发具有非常重要的意义。测试方法与原理主要是参照行标SY/T5345-2007“岩石中两相流体相对渗透率测定方法”。

5 气驱启动压力实验研究

本次采用的是气泡法来开展气驱启动压力研究。气泡法实验原理为：当实验岩样中充满流体时，使实验驱替压差从小向大进行驱替，在达到某一驱替压力时，压差克服了岩心中的最大孔喉阻力以及不同流体间的界面张力，这个时候驱替流体就会开始进入孔道中，并不断占据孔道体积，由于驱替压差的不断传递，流体就在岩样中开始移动，这样使得插在水中岩心的出口端的细管开始出现气泡，这样就可以确定该压力就是所测得的启动压力，所以这个实验方法被称为“气泡”法。

6 结论

1）油藏条件下，当注入压力达到41MPa（油藏压力）时，空气溶解量为13.2%，氮气溶解量为12.1%，天然气溶解量为23.4%，二氧化碳的溶解气量为53.3%。41MPa时空气、氮气、天然气和二氧化碳溶解后原油膨胀量分别为2.66%、2.35%、10.7%和25.24%，原油黏度由0.423 mPa·s 分别下降为 0.348 mPa·s、0.354 mPa·s、0.296 mPa·s 和 0.221 mPa·s。

2）油藏下的地层原油与二氧化碳的最低混相压力（MMP）为31.4MPa；天然气与原油的最低混相压力为46.2MPa；空气和氮气无法通过实验判定与原油的混相压力，通过数值模拟软件计算出空气和氮气与原油的最低混相压力为60.8MPa和 62.1MPa。

3）油-水相渗测试中，岩心原始含油饱和度56.4%～62.3%，水驱残余油饱和度23.1%～30.2%，水驱油效率49.2%～60.5%。岩心渗透率越大，岩心中流体流动性越好，两相流覆盖饱和度范围越宽；油-气相渗测试中，岩心原始含油饱和度53.2%～65.2%，气驱后残余油饱和度24.0%～28.0%，气驱驱油效率51.2%～60.6%。岩心渗透率越大，岩心中流体流动性越好，两相（三相）流覆盖饱和度范围越宽