西南石油大学学报（自然科学版）  2014, Vol. 36 Issue (6): 83-87
引用本文
陈祖华 .ZJD油田阜宁组大倾角油藏注CO2方式探讨[J]. 西南石油大学学报（自然科学版）, 2014, 36(6): 83-87.
Chen Zuhua . Studies on CO2 Injection Scenarios for Large Dip Angle Reservoir of Funing Group in ZJD Oilfield[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2014, 36(6): 83-87.
ZJD油田阜宁组大倾角油藏注CO2方式探讨    [PDF全文]
陈祖华    
中国石油化工股份有限公司华东分公司, 江苏 南京 210011
收稿日期: 2014-07-24 ; 网络出版时间: 2014-11-21
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)"二氧化碳驱油提高石油采收率与封存关键技术研究"(2009AA063401)。
作者简介: 陈祖华,1969年生,女,汉族,高级工程师,主要从事油田开发、注CO2气提高采收率等研究工作。E-mail:zuhuachen@tom.com。
摘要: 倾角对于CO2驱利用重力来改善驱油效率和提高原油采收率具有重要意义。针对ZJD油田阜宁组大倾角油藏,应用数值模拟方法研究了地层倾角和注气部位对CO2驱油效果的影响。结果表明:随着地层倾角的增加,注CO2驱油采出程度也增加,而油藏高部位剩余油饱和度降低。低部位注气采出程度均低于高部位注气,且地层倾角越小,高部位注气的优势越不明显,地层倾角越大,高部位注气效果越好,CO2可在高部位形成小的气顶,更有利于气驱油。应用大倾角油藏实际地质模型研究注气方式对CO2驱油效果的影响,高部位注气比低部位注气可提高采收率8.69%,并可动用更多的储量。油藏现场实际应用后取得初步效果,高部位注气半年后油藏腰部的中心井从无产量恢复到9.3 t的原油产量。
关键词: 地层倾角     油藏     CO2驱     提高采收率    
Studies on CO2 Injection Scenarios for Large Dip Angle Reservoir of Funing Group in ZJD Oilfield
Chen Zuhua    
Sinopec Huadong Branch Company, Exploration and Development Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210011, China
Abstract: It is reported in domestic and foreign literatures that higher displacement efficiency and oil recovery will be achieved with gas injection by utilizing gravity in a tilt reservoir than in a reservoir with a little tilt. In this paper, by using numerical simulation,the effects of dip angle and injecting position on CO2 displacement efficiency is studied. The result of the simulation shows that with the increase of dip angle, recovery percentage by CO2 injection increases while the residual oil saturation in the high part of the reservoir decreases. Furthermore, oil recoveries by injecting CO2 in the high part are higher than that in the low part in all scenarios. And the larger dip angle, the better displacement effect can be obtained by injecting CO2 in the high part as CO2 can form a small CO2 cap which is helpful for flooding oil. Experiments of the effect of different injection scenarios with the practical geological model of large angle reservoir indicates that injecting CO2 in the high part can enhance oil recovery by 8.69% more than injecting in the low part, and it activates more reserves. Preliminary success has been made after the field application of injecting CO2 in the high part: half a year after injecting CO2 for, the central well in waist of the reservoir restores from producing no liquid to producing 9.3 t oil.
Key words: dip angle     reservoir     CO2-flooding     EOR    

据国内外文献调研，倾斜油层中注气效果比非倾斜油层要好得多[1-2]，美国、加拿大等国家有许多倾斜油层有效实施注气的成功实例[3-4]。在倾斜油藏中，把CO2 溶剂注到构造的上倾部位，并保持低速生产，使重力足以保持密度较小的CO2 溶剂与原油之间形成稳定的重力分异驱替方式，从而有效地抑制黏性指进，提高波及体积[5]。由于国内对CO2驱提高采收率技术的研究和应用起步较晚，加之油藏实际条件的限制，大多在水平油藏中实施注CO2提高采收率[6-7]。本文通过对倾斜油层注CO2 方法的探讨，论证了顶部注CO2 的可行性，从而更科学地指导ZJD 油田阜宁组大倾角油藏注CO2 实际生产，最大程度地提高采收率，并为同类型油藏的油藏工程研究提供借鉴。

1 大倾角油藏地质简况

ZJD 油田阜宁组油藏为一被多级断层复杂化、规模较大、地层较陡的鼻状构造，圈闭最大闭合高度超过1 000 m，圈闭东西长8 km，南北宽度0.8～1.5 km，圈闭面积超过7 km2，可划分为东、中、西3 个区块。地层产状为倾向SSE，倾角较大，西区40°～50°，中区27°～40°，东区35°～40°，油气主要赋存于阜三段Ⅲ 油组，其顶面埋深2 520～3 920 m。平均孔隙度17.8%，渗透率主要分布在1.0～20.0 mD，属于中孔-低渗储层。黏土矿物含量60% 左右，主要以伊/蒙混层为主，储层强水敏[8]。东区地层压力系数1.38，属异常高压系统[9]。注水难以注入，适合于开展注CO2 重力稳定驱。

2 注气方式探讨

江汉油田研究院曾采用低渗透平面模型，在地层倾角30° 条件下研究了注气重力分异作用驱油开采机理。实验结果表明，在高部位注气比低部位（注气）采出程度可增加7.75%。采用同一组天然岩芯在无倾角和有一定倾角的两种情况下开展长岩芯驱油实验，实验结果表明，倾角对注气提高采收率影响较大，有倾角比无倾角注气提高采收率可增加3.40%[10]。

基于上述研究结果，以ZJD 油藏实际地层流体和物性参数为基础，构建不同倾角的数值模拟地质模型，进一步分析注气重力分异作用下的驱油开采机理。设计数值模拟地质模型地层倾角分别为0，5°，10°，15°，20°，25°，30° 和35°；平面上网格划分为I 方向40 个网格，J 方向3 个网格，Z 方向10个网格；网格大小分别为20 m×30 m×6 m；纵向上有效厚度为2 m；原始地层压力40 MPa。构建一注一采典型模型，注入井日注气1×104 m3，最大井底流压40 MPa；生产井最大日产油15 m3，最小流压10 MPa。采用CO2 驱油的开发方式，模拟20 a，对比不同倾角模型注气方案的采出程度、剩余油分布和CO2 波及情况，分别研究探讨地层倾角和注气部位对CO2 驱油效果的影响。

2.1 地层倾角对CO2 驱油效果影响的探讨

在地层倾角分别为0，5°，10°，15°，20°，25°，30°和35° 时，计算了注CO2 开发效果，结果显示，随着地层倾角的增加，预测期末的采出程度不断增加，当倾角达到35° 的时候，采出程度有一个明显加大的增幅，地层倾角对采出程度的影响更加显著。不同倾角预测期末采出程度如表 1、图 1 所示。

表1 不同倾角下预测期末采出程度对比 Table 1 Contrast of recovery rates in the end of predicting period atdifferent dip angles
图1 不同倾角下的预测采出程度对比 Fig. 1 Contrast of the predicting recovery rates at differentdip angles

分析不同地层倾角数值模拟的剩余油分布结果，随着构造倾角的增加，高部位剩余油饱和度降低（图 2、图 3）。CO2 波及分布图显示，倾角为35°的模型比水平构造的模型在高部位的CO2 含量更高，形成了一定规模的气顶，更有利于形成CO2 重力分异稳定驱油（图 4、图 5）。

图2 倾角0 时预测期末剩余油分布 Fig. 2 Remaining oil saturation distribution at the end of predicting period when dip angle=0
图3 倾角35° 时预测期末剩余油分布 Fig. 3 Remaining oil saturation distribution at the end of predictingperiod when dip angle=35°
图4 倾角0 时预测期末CO2 波及范围 Fig. 4 CO2 distribution at the end of predicting period when dipangle=0
图5 倾角35° 时预测期末CO2 波及范围 Fig. 5 CO2 distribution at the end of predicting period when dipangle=35°
2.2 注气部位对CO2 驱油效果影响的探讨

利用上述模型，设计了4 个构造倾角条件下不同部位的CO2 注气方案，其他参数完全一致，仅对生产井和注气井交换了位置。

由模拟结果可见，同一倾角条件下低部位注气采出程度均低于高部位注气；地层倾角越小，高部位注气的优势越不明显，高部位和低部位注气采出程度越接近；随着地层倾角的增大，同一倾角高部位注气比低部位注气的采出程度差值也增大，从0.46% 增加到7.15%。模拟结果如表 2 所示。

表2 不同倾角下高部位和低部位注气采出程度对比 Table 2 Contrast of recovery percentage when injecting CO2 in the highand low parts with different dip angles

从剩余油饱和度分布情况来看，低部位注气时，高部位的剩余油明显增加，而且倾角越大，剩余油饱和度越高，见图 3（高部位注气）和图 6～图 8。表明地层倾角越大，采用高部位注气开发的效果就越好。

图6 倾角35° 时注气剩余油（低部位） Fig. 6 Remaining oil saturation distribution when dipangle=35°（low part）
图7 倾角5° 时注气剩余油（低部位） Fig. 7 Remaining oil saturation distribution when dipangle=5°（low part）
图8 倾角15° 时注气剩余油分布（低部位） Fig. 8 Remaining oil saturation distribution when dipangle=15°（low part）
2.3 大倾角油藏CO2 驱油方式探讨

采用ZJD 大倾角油藏实际地质模型，进一步研究探讨了注气部位对油藏的影响。截取ZJD 油藏东区阜三段Ⅲ 油组3、4、5 小层为一小模型，对注气位置进行优化研究。采用衰竭1 a 后注气开采方式，注气速度均为15 000 m3/d。直井配产6 m3/d，水平井和斜井配产15 m3/d，预测20 a。

模拟结果表明（图 9），高低部位方案预测期末采收率分别为25.15%、16.46%，高部位注气效果比低部位好，提高采收率增加8.69%；高部位注气时，位于油藏腰部的井CO2 突破时间比其余井晚2 a；高部位注气时，高部位的储量动用程度也相对较高。

图9 ZJD 油田高低部位注气原油采出程度对比曲线 Fig. 9 Contrast curves of oil recovery rates of CO2 injecting in the high and low parts in ZJD Oilfield
3 大地层倾角油藏高部位注CO2 驱油初步效果

ZJD 油田阜三段油藏为弱边水驱动的大倾角构造油藏，高压低渗，且存在较强的水敏性，为探索此类油藏的能量补充方式，2013 年在油藏东区开辟了CO2 驱试验井组（图 10），至2014 年3 月，先后有2 口井投注CO2，形成2 注6 采的注采井网，注气层位为阜三段Ⅲ 油组1、3、4、5 小层，平均单井日注气25 t，注气压力18 MPa，采用高部位注气方式开发。

图10 ZJD 油田东区阜三段构造图 Fig. 10 Tectonic map of the third member of Funing group in easternZJD Oilfield

注气半年后，位于油藏腰部的中心井能量得到补充并首先见效，产量逐渐恢复，日产油从无产量上升到9.3 t，动液面从1 906 m 上升到880 m，取得初步效果（图 11）。

图11 ZJD 油田中心井见效生产曲线 Fig. 11 Production curve of the central well in ZJD Oilfield affter CO2 injection
4 结论

（1）注CO2 驱油过程中，采出程度随着地层倾角的增加而增加，当倾角达到35° 时，采出程度增幅加大；随着地层倾角的增加，油藏高部位剩余油饱和度降低，同时高部位的CO2 含量更高，形成了一定规模小气顶，更有利于注入气重力分异稳定驱油。

（2）同一倾角条件下低部位注气采出程度均低于高部位注气；地层倾角越小，同一倾角高部位注气的优势越不明显，采出程度越接近；随着地层倾角的增大，同一倾角高部位注气比低部位注气的采出程度差值也增大。地层倾角越大，采用高部位注气开发的效果就越好。

（3）采用ZJD 大倾角油藏实际地质模型研究表明，高部位注气比低部位可提高采收率8.69%，且可动用更多的储量。现场高部位注气半年后，位于油藏腰部的中心井产量恢复到9.3 t。证实了CO2 重力分异稳定驱油机理。

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