X G油田注C O2气膨胀实验研究
马庆1，侯思伟2，吕蓓2，宋胜军1
(1.克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依834000;2.新疆油田公司，新疆克拉玛依834000)
摘要：注气(C O2)驱油技术可有效提高原油采收率，同时也实现温室气体的补集与利用，在能源与环保上展现出双赢㊂X G油田为实现增效增产及温室气体埋存，开展了目标地层注C O2气膨胀实验，从实验以及后期实验数据拟合研究入手，分析在不同地层条件下C O2伴随注入量的变化而发生变化的规律㊂实验结果表明：随着注C O2气量的增加，原油的饱和压力㊁体积系数㊁溶解气油比㊁膨胀系数持续增加；而原油密度持续降低㊂实验得出了测试样品的高压物性特征，为X G油田注C O2提高原油采收率下一步研究提供了理论依据㊂
关键词：膨胀实验;C O2；提高采收率；饱和压力；膨胀系数
中图分类号:T E357.45文献标识码:A  文章编号:1006-7981(2020)09-0115-03
引言
向地层原油中注入气体可有效提高原油采收率，目前常见的注入气主要包括干气㊁N2以及C O2[1-2]㊂气体被注入地下后在孔隙中与原油及其
他地层流体接触，一方面使原油粘度降低㊁流动性加强，油气界面张力降低，另一方面还可使地层原油的体积发生膨胀，体积在有限的空隙中发生膨胀简介增加了油藏的可采储量，同时也补充了地层能量，对提高采收率具有积极意义[3-5]㊂而注C O2气提高采收率除了具备上述特性外，还兼具绿㊁低碳㊁节能的特殊属性，并在一定程度上解决了资源开发利用引起的环境污染矛盾[6-7]㊂
1试验区域目标井组确定
为了使C O2更加易于溶解于原油以获得良好增产效果，往往要求油藏具备与C O2混相的条件，如果原油组分中含有大量中间烃组分，且能够达到一定的混相压力，则较容易实现混相㊂根据X G油田石炭系油藏地质研究与生产情况，选择注采完善㊁代表性强的94,416井组及其周围区域作为此次实验研究对象㊂该井组油井自喷能力强，生产效果好，目前地层能量较低，表现为低产㊁低含水㊂
2 X G油田注气膨胀实验
注气膨胀实验是针对地层单相原油流体进行的(个别情况下会开展凝析气膨胀实验)，该实验主要描述地层原油对外来注入气体的反应[8]㊂2.1实验用流体准备
X G油田开发至今油气样组成变化较小，所以本次研究所使用原油样品按原始地层条件复配，能够较充分反映目前油藏情况㊂注气膨胀实验样品使用94,416井脱水原油配制，用以进行流体高压物性实验㊁细管驱替实验及注C O2气长岩心驱替实验测试㊂注气膨胀实验用流体参数见表1㊂
表194,416井的井流物组分㊁组成数据
组分摩尔组成(m o l%)组分摩尔组成(m o l%) N20.476n C50.387
C O20.705C61.965
C117.236C74.022
C22.780C83.550
C31.643C96.717
i C40.323C104.384
n C40.431C11+54.971
i C50.402
C11+性质：相对密度=0.8796分子量=259.0553 2.2实验过程
将一份已知量的C O2气转送至含有恒定量原油的P V T容器中，然后将压力升高直至所有C O2气体溶于
原油中，随后逐渐降低容器压力，当发现有微量气泡出现时停止降压，记录此状态下的饱和压力与膨胀体积；之后注入比前次实验更大量的气体，并记录新的饱和压力和膨胀体积，如此持续进行，如图1类型A所示㊂
随着注入气量的不断增加，压力须不断升高至新的峰值才可以使C O2气体完全溶于原油中㊂当实验压力高于目标地层破裂压力时，该实验数据仅作为研究参考，无实际应用价值，此时P V T容器中
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2020年第9期内蒙古石油化工
收稿日期:2020-07-08
作者简介：马庆(1983-)，男，四川南充人，硕士，讲师，研究方向：油藏工程㊁注气提高采收率技术㊂
为气液两相，如图1类型B 所示㊂
本次实验共设计了7组，注入气比例分别从
5%m o l 体积~35%m o l 体积，以5%幅度递增，注入气采用的纯度为99.999%的瓶装C O 2
㊂
图1 原油注气膨胀实验图
3 实验测试结果与分析
3.1 C O 2对原油性质的影响
随着C O 2注入,94,416井流体饱和压力持续
升高(见图2)，并且原油饱和压力的上升幅度在20%m o l 体积后加大；当注入35%m o l 倍体积的
C O 2时，原油的泡点压力上升至20.8M P a
㊂从实验结果得出：注C O 2饱和压力不断上升，且尚未达到临界点状态，这表明94,416井地层原油注C O 2的一次接触混相压力高于20.8M P a
，在该压力条件下,C O 2与原油未达到混相㊂94,416井地层原始压
力为7.2M P a
，实验压力与地层原始压力差值达到13.6M P a
㊂图2 注入C O 2对原油饱和压力的影响
3.2 C O 2对泡点下原油体积系数的影响
随着注气量的增加，原油体积系数持续增大(见图3)，说明注入C O 2增溶驱油效果较好㊂当注入35%m o l 倍体积的C O 2时,
体积系数增幅加大,94,416井地层原油在更高的压力条件下显示出更好的增溶性
㊂
图3 注入C O 2对体积系数的影响
3.3 C O 2对溶解气油比的影响
随着注气量的增加，气油比不断增大(见图4)，当注入5%m o l 倍体积的C O 2时，体积系数增幅加大，当注入35%m o l 倍体积的C O 2时，体积系数增幅进一步加大
㊂
图4 注C O 2气量与气油比关系
3.4 C O 2对原油密度的影响
随着注气量的增加，原油密度持续减小(见图5)，当注入5%m o l 倍体积的C O 2时，原油密度迅速下降，之后降幅逐渐放缓，这是由于注气早期原油的整体组成变轻且饱和压力低，后期随着饱和压力的不断增加和溶解气量的加大，密度降幅逐渐变小
㊂
图5 饱和压力下C O 2注入量与原油密度关系
3.5 C O 2对饱和压力条件下原油体积膨胀系数
影响
6
11 内蒙古石油化工2020年第9期
随着注气量的增加，原油体积膨胀系数持续增
大(见图6)，当注入10%m o l 倍体积的C O 2时，原油体积膨胀系数增幅放大，当注入35%m o l 倍体积的C O 2时,
原油体积膨胀系数增幅进一步放大
㊂图6 饱和压力下C O 2注入量与原油粘度关系
3.6 C O 2注入对原油相态的影响
由于94,416井原始地层压力较低，本次实验饱和压力达到20.8M P a 时实验停止，根据实验数据分析，在更高的实验压力条件下该井地层原油的膨胀性更好㊂实验所得地层原油注C O 2后在泡点压力下的各主要物性特征变化数据，如表2所示㊂
表2 C O 2注入对94,416井饱和压力下流体相态的影响
注入气比例(m o l %)
饱和压力
(M P a )密度(g /c m 3)体积系数(B o )溶解气油比(m 3/m 3
)膨胀系数
(V /V )06
0.79571.186131.41.00005
8.20.79191.204135.81.01521010.20.78971.236047.11.04211512.10.78851.272057.61.07242013.80.78741.310167.21.10452516.10.78581.342680.21.13193018.20.78431.383093.3
1.166035
20.8
0.7828
1.4475
111.61.2204
4 注气膨胀实验拟合
注气膨胀实验研究了不同量注入气对流体相态的影响，实验数据得出后还需要进行拟合和参数调整，提供能反映注气驱过程流体相态变化的流体P V T 参数场，以便提高后期的注C O 2驱数值模拟研究的可靠性㊂本次主要拟合X G 油田石炭系地层原油中注入C O 2气后的饱和压力和膨胀系数的变化(见图7)㊂由膨胀实验拟合结果图可以看出，饱和压力拟合效果很好，能满足后续注气驱细管实验㊁长岩心驱替实验等数值模拟的需要㊂
5 结论
(1)X G 油田94,416井地层原始压力为
7.2M P a ，最终实验压力为20.8M P a
,
压力差值达到图7 地层油注C O 2气膨胀实验饱和压力拟合
13.6M P a
，且随着注入量的增加饱和压力继续上升，未能达到临界状态，说明在20.8M P a 的实验压
力下,C O 2与地层原油未实现混相，在当前地层条件下显示出非混相特征㊂
(2)94,416井地层原油在高注入量条件下显示出更好的增溶膨胀性能㊂
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