致密油储层CO2驱核磁共振实验研究

17卷第7期2017年3月 1671 — 1815(2017)07-0030-05石油、天然气工业

科学技术与工程

Science Technology and Engineering

Vol. 17 No. 7 Mar. 2017

© 2017 Sci. Tech. Engrg.

致密油储层co2驱核磁共振实验研究

金发扬1

(西南石油大学国家重点实验室\\成都610500%川西北气矿梓潼采气作业区2$梓潼622150)

摘要针对致密油储层动用困难问题，本研究以C〇2为注入介质，对致密油注气开发效果进行评价，并借助核磁共振技术，从 微观角度阐述了致密油储层注C〇2的驱替特征。实验结果表明，C〇2驱可以有效启动赋存在致密孔隙中的原油，非混相压力下

蒲万芬1王崇阳2李一波1魏兵1(

(10 MPa)，C〇2突破快，小孔隙中原油未动用，驱替后原油饱和度分布不均匀，驱替效率低;而在混相压力之上(24 MPa)，C〇2突破 明显变慢，驱替后原油饱和度均匀下降，大小孔隙中的原油均被启动，采出程度较高。此外，从采出原油组成可以看出，高压下 C〇2抽提作用非常明显，原油组分以C7~C29为主，几乎不含C30 +组分，这表明C〇2会导致原油中重质组分在孔隙中沉积。

关键词致密油

C(V驱 中图法分类号TE357.45;

核磁共振 驱替特征

原油组分

文献标志码

B

参数见表

在当前世界油气需求持续增长和常规油气产量 不断下降的形势下，具有较大潜力的致密油已经成 为全球石油勘探开发的亮点

2。注人气为商品高纯C〇2(99.99%)。

表

[1]。面对致密油开发

岩心编号

1

岩心基本参数

Table 1 Core basic parameters

长度/

中压力衰竭快、产量递减迅速、产能低等问题，提高 采收率成为推动致密油开发的一项重要手段

[2，&]。

在众多技术中，C〇2驱表现出较好的应用潜力，通过

C〇2和致密油的相互作用，可以实现降黏、膨胀及混

相等驱油机理

Z1

Z2

cm5.025.00

直径/

cm2 522.52

孔隙度/

j14.615.2

气测渗透率/

10-3'm20.9961.105

[4—6]。但是致密油储层注C〇2的采出

程度以及C〇2在致密孔隙中的驱替模式、驱替规律 等方面仍需要进一步研究。因此，本文开展了致密 油注C〇2的物理模拟实验，同时借助核磁共振技术， 从微观角度研究了 C〇2在致密孔隙中的驱替模式及 驱替规律，并分析了 C〇2驱对致密油组分的影响，该 研究可以为致密油的有效开发提供参考

名称致密原油

2原油基本参数

Table 2 Oil basic parameters

表

原油密度（

(

g • mL_1 )

0.04

25 q)/

原油黏度（

(

mPa • s)4.65

75 q)/

[7,8]。

! 2实验设备及实验条件

实验所用仪器设备包括

1实验条件

! 1

实验材料

实验用岩心和原油均取自某致密油藏。致 密岩心的基本物性参数如表

:MesMR23—060H—I 核磁共振分析仪、长岩心夹持器、70气相色谱仪、

气体流量计、气体计量计、恒温烘箱、高压驱替泵、回 压控制阀和活塞容器等。

1

所示;致密原油基本

2016年9月9

日收到 国家

“973”计划（2015CB250904)资助

第一作者简介蒲万芬（

&1962—)，女，教授。研究方向：提高原油采

收率。E-mail:pwf58@163. com。(通信作者简介:魏兵（1985—)，男，副教授。研究方向:提高原油采收率。E-mail:bwei@swpu. edu. cn。引用格式:蒲万芬，王崇阳，李一波，等.致密油储层〇2驱核磁共 振实验研究[J]•科学技术与工程，2017, 17(7): 30—34 Pu Wanfen， Wang Chongyang，Li Yibo， et al. Nuclear magnetic resonance ( NMR) experimental studyof C〇2 floodingin tight reservoir [J]. Science Technology and Engineering，2017，17 (7): 30 —34

C〇2的最小混相压

力为17.2 MPa，实验中分别设定回压为10 MPa和 24 MPa研究致密油注CCV的驱替效率以及CCV的驱 替特征。实验温度为油藏温度(75。〇[9，10]。

细管实验法测定地层原油与

2实验步骤

(1) (2)

致密岩心烘干称重，测量岩心长度、直径以 将两块致密岩心串联放入夹持器中，7

及气测渗透率。

5。

下低速饱和原油（0.01 和度、孔隙体积等。

mL/min)，计算原油初始饱

7期

蒲万芬，等&致密油储层〇)2驱核磁共振实验研究

31

(3)核磁共振扫描，测试致密岩心初始含油状 态及？谱。

(4# 75 °C下低速注入（0.05 m[min)，模拟致密油C〇2驱替过程，记录C〇2注入体积，产油量等参 数，直到致密岩心末端不产油。(5#取出岩心，重复步骤（3)，得到致密岩心

C〇2驱后的含油饱和度分布及？谱。采出原油进行

色谱分析，确定原油组分变化。

(6)实验结束后先用甲苯清洗岩心，直到流出 液变清为止，接着用高压氮气吹并烘干岩心，留待下 一^组实验。

(7#改变C〇2注入压力，重复步骤（1#〜步骤(')。

实验过程中，致密岩心的顺序（靠近出口端为 Z1)和位置均保持一致。

$结果与讨论

根据实验目的，从驱替效率、？谱、含油饱和度

分布以及采出原油组分变化四个方面对实验结果进

3行分析。

.1

驱替效率

不同驱替压力下致密油采出程度和产出气油比 随C〇2注入量变化规律如图1所示。

o

o /oo ow

6

(

5

£-

£4

-e

s3

/_

r

2

田

C

1

c

-0.1

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3

C02注入量/PV

图

1致密油采出程度和产出气油比与C〇2注入量关系

Fig. 1 The relationship of tight oil recovery and

produced gas oil ratio with C02 injection rate

从图1可以看出，低压和高压驱替下曲线变化 趋势相近，在C〇2突破之前，致密油采出程度随着

C〇2注入量增加而升高，这一阶段几乎没有气体产

出。低压驱替时C〇2突破相对较快，10 MPa和 24 MPa下，当C02注入量分别为0. 42 PV和0. 50 PV 时发生突破。CCV突破后，产出气油比迅速上升，且 实验压力越高，上升幅度越大；同时，采出程度增幅 陡然下降，直至稳定，10 MPa和24 MPa下，最终采 出程度分别为38. 1j和55. 4 j。

C〇2的溶解度随压力的升高而增加，相对于

24 MPa，当0〇的驱替压力为10 MPa时，气体在原 油的溶解度较小，原油膨胀不明显，岩心中主要表现

为两相流动，因此气体突破时间早，采出程度较低。 当C〇2的驱替压力为24 MPa时，气体通过溶解抽提 作用和原油充分接触，驱替模式主要表现为单相流 3动%

，所以气体突破变慢，采出程度升高。

驱替特征

图2和图3为不同压力下，注入C〇2驱替前后 致密岩心的？谱。

图2驱替前后致密岩心的？谱（10 MPa)

Fig. 2 The ?2 spectrum of tight cores before and afterdisplacement (10 MPa)

?谱与岩心孔隙尺度分布有较好的对应关系， 虽不能直接反映出原油饱和度绝对值，但可体现出 原油饱和度的变化趋势。对比图2中的？分布可 以看出，当C02压力为10 MPa时，10〜100 ms对应 的？幅度出现明显下降，而0.1〜10 ms对应的？ 幅度第几乎没有变化，这表明在10 MPa下，主要是 赋存在大孔隙中的原油被驱替，而小孔隙中原油几 乎未动用。高压下，如图3所示，C〇2驱替后致密岩心 0. 1〜100 ms对应的T:幅度均大幅下降，尤其是？= 10〜100 ms对应的幅度。这说明在24 MPa下，致密岩 心中赋存在大孔隙和小孔隙中的原油均得到有效动 用，总体采出程度较高，这一结果和图1是对应的。

32

科学技术与工程17卷

600

--------饱和油

----汰区替后

400 -

200-

0

0.01

0.1 1

T2/ms

10 100 1 000

(b) Z2

图3

驱替前后致密岩心的？谱(24 MPa)

Fig. 3 The ?2 spectrum of tight cores before and afterdisplacement ( 24 MPa)

3.3驱替模式

在不同驱替压力下，致密岩心驱替前后横截面 上的原油饱和度分布如图4和图5所示（注:从右到 左按驱替方向排列）。

从图4和图5可以看出，由于致密岩心孔隙尺 度较小，导致原油核磁信号不稳定。CCV驱替之后， 岩心中原油信号强度均降低，但是降低的幅度和规 律明显不同。总体上看，高压驱替后，原油信号下降 幅度较大。另外还可以看出，低压（10 MPa)驱替 后，致密岩心中残油饱和度原油差异较大，对于Z2， 由于注入端CCV压力通常较高，所以注入端附近残 油饱和度低，Z2末端残油饱和度高。由于致密岩心 端面效应，导致Z1进口端残油饱和度高。高压驱替 后(24 MPa)，致密岩心中残油信号比较平稳，均勻 降低，这说明高压下注CCV，可以实现均衡驱替。3%原油组分变化

实验中分别表征了原始油样以及不同压力下驱 替出的原油组成，其结果如图'所示。从图'中可以看出，当CCV的驱替压力为 10 MPa时，产出油组分中C7〜C15含量较高;当压力 上升到24 MPa时，C16〜C29含量显著提高，此外产 出油中几乎不含C30 +以上组分。压力越高，CCV

Cs-sMs

Is25 30 35 40 45 50 55 /mm

60 65 70 75 80 85

长度

(b) Z2

图4致密岩心驱替前后原油饱和度（

10 MPa)

Fig. 4 The oil saturation of tight cores before and

after displacement (10 MPa)

CI

MS

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

长度

⑻/mm

Z1

图5致密岩心驱替前后原油饱和度(24 MPa)

Fig. 5 The oil saturation of tight cores before and

after displacement (24 MPa)

-S7期

o o o o o 6o

321

蒲万芬，等&致密油储层〇)2驱核磁共振实验研究

33

2

—\"4^—

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%

l -赵

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China’s

Hi ..r

Fig. 6 图The 'carbon 不同压力下产出油碳数分布

number distribution of produced

oil under different pressure

的抽提能力越强，所以产出油中的中间组分（C16〜

C19)会升高。另外，CCV驱替会导致胶质沥青质沉

积，压力越高，沉积越严重。

4结论

(1)致密油C〇2驱是一种有效的提高采收率手

段。压力越高，致密油采出程度越高。

(2# CCV注入压力较小（10 MPa)，气体在原油 中溶解度较小，驱替表现出两相流动，气体突破时间 较早，原油采出程度较低，采出原油主要来自致密岩 心中的大孔隙，小孔隙中原油几乎未动用。CCV注 入压力较大（24 MPa#，气体突破变慢，大小孔隙中 原油均得到很好的动用，驱替比较均勻，采出程度 较高。

(3#压力越高，CCV抽提能力越强，采出原油中 的中间组分（C16〜C29#越高。CCV驱会导致原油 中胶质沥青质沉积。

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