超低渗透油藏CO2驱CO2-地层水-原油-岩石相互作用机理研究

The effect of interaction of CO2 and reservoir fluid which consists of formation water and crude oil on physical property and oil displacement efficiency during CO2 flooding is a hotspot. The past researches are focused on low permeability reservoir instead of ultra-low permeability reservoirs which is more sensitive because of the features of fine lithology, tight, tine pore and throat. And previous study didn’t take the ions of Ca2+, Mg2+, Ba2+ and Sr2+ which may generate precipitation into consideration. However, even with a little precipitation formed has much of an effect on the physical property of ultra-low permeability reservoir. Previous study on asphaltene precipitation during CO2 flooding aimed at high-asphaltene crude oil in medium and high permeability reservoir. Even with a little asphaltene precipitation formed has much of an effect on the physical property of ultra-low permeability reservoir with low-asphaltene crude oil. In this topic we will investigate the mechanism of inorganic deposits by experimentation. And the effect of ion concentration, the content of asphaltene and displacement condition on physical property and oil displacment efficiency during CO2 flooding in ultra-low permeability reservoirs will be studied.

CO2驱过程中，CO2会与储层流体（地层水、原油）发生作用，影响储层物性及驱油效率。国内外的研究，主要针对渗透率在1～4000×10-3μm2之间的的储层，多为低渗透、特低渗透油藏，对超低渗透油藏还很少涉及。超低渗透油藏岩性更致密、孔喉更细微，储层更容易受到影响。并且，前人在研究中没有考虑地层水中的成垢离子（Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+）与CO2反应生成无机盐沉淀对储层的影响，对CO2引起沥青质沉淀的研究主要是在中、高渗储层中，原油沥青质含量较高。超低渗油藏中的原油沥青质含量较低，但由于其孔喉更细，少量沉淀也会对储层物性造成很大的影响。本课题拟通过实验、化学分析揭示无机盐沉淀的生成机理，通过批次反应釜实验、岩心驱替实验，得到CO2驱替过程中成垢离子浓度、沥青质含量、驱替条件对储层物性及驱油效率的影响规律，为CO2驱技术的进一步研究提供理论和技术支持。

超低渗透油藏注CO2开发可以弥补注水开发“注不进，产不出”的不足，具有很好的应用前景。然而，CO2是一种特殊的气体，当其注入到储层时，会生成无机盐沉淀和引起原油中的沥青质发生絮凝和沉淀，对储层岩石的孔隙结构和渗透率造成影响，从而影响CO2驱采收率。本课题通过实验、化学分析揭示无机盐沉淀的生成机理，通过批次反应釜实验、岩心驱替实验，得到CO2驱替过程中成垢离子浓度、沥青质含量、驱替条件对储层物性及驱油效率的影响规律。主要研究结果如下：.（1）CO2与地层水反应在升压和降低温度过程中不会形成无机盐沉淀，相反，在压力降低和温度升高过程中会生成沉淀。无机盐沉淀主要是碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶、碳酸镁。.（2）无机盐沉淀量随压力降低、温度升高的幅度增大而增大；地层水矿化度越高，相同压力、温度变化条件下生成的无机盐沉淀量越大。.（3）随压力、温度升高，CO2与地层原油作用后生成的沥青质沉淀量增加。相同条件下，原油沥青质含量越高，沥青质沉淀量越大。.（4）去离子水和地层水驱替后都使岩心质量降低，孔隙度、渗透率增加，孔隙中大孔隙的比例增加。地层水驱替后使渗透率、孔隙度和岩心质量变化的幅度小于去离子水驱替后，地层水实验后岩心表面可以观察到碳酸钙、碳酸钡、碳酸锶、碳酸镁无机盐沉淀物。.（5）随压力、温度、矿化度升高，驱替后无机盐沉淀量增加，渗透率、孔隙度降低幅度增大。.（6）沥青质沉淀使岩心质量增加，孔隙度、渗透率降低，影响程度大于无机盐沉淀。随压力、温度、沥青质含量升高，驱替后沥青质沉淀量增加，渗透率、孔隙度降低幅度增大。.（7）在实验研究基础上分别建立了静态和驱替情况下，压力、温度、矿化度与渗透率、孔隙度、驱油效率变化量的定量表征模型。. 本研究揭示了二氧化碳与高矿化度地层水、原油的作用机理，为CO2驱技术的进一步研究提供理论和技术支持，指导超低渗透油藏二氧化碳驱技术在矿场的应用。