低渗油藏注气国内外研究现状

低渗油藏注气国内外研究现状

关于注气机理的论述很多，总体上可分为一次接触混相、多次接触混相、非混相驱三种，而多次接触混相又分为蒸发气驱混相和凝析气驱混相两种，近几年人们又提出近混相驱的概念。总的来说注气都是降低界面张力，使毛细管力降低，可以降低因毛管效应产生毛细管滞留所捕集的原油，原则上可以使微观驱油效率达到百分之百，从而提高采收率，提高油田开发整体经济效益。

注气开发的研究起源比较早，1957年，Koch、Hall等人提出并研究了一次接触混相驱；1950-1956年Whorton等人提出并研究了蒸发气驱混相过程；1956年Stone等人、Kehn等人相继提出并研究了凝析气驱，后来人们针对混相驱开展了好多工作。

相态变化的机理是混相驱替动态过程的基本特征。当存在多相流动时，油气体系间会产生相间的传质和传热，当有气体注入时，流体的物理化学性质如粘度、密度、体积系数、界面张力、气液相组分和组成均会发生变化，对相态的定量描述是了解非均质性、粘性指进，确定能否进行混相驱，研究混相驱和非混相驱机理的重要依据，描述相态变化的方法有拟三元相图法和压力—组成图(P—X)两种，最好是两种方法结合，因为压力—组成图不能描述多次接触。

一次接触混相是指注入任何比例溶剂都能与原油完全混合，以便使所有的混合物成为单相。中等分子量烃，如丙烷、丁烷或液化天然气，是常用来进行一次接触混相驱的注入溶剂，它的渗流规律可以按照溶剂驱的渗流公式推导，来分析混相带的浓度分布情况；多级接触混相或动态混相是指在注入气体后，油藏原油与注入气之间出现就地的组分传质作用，形成一个驱替相过渡带，其流体组成由原油组成变化过渡为注入流体的组成，原油与注入流体在流动过程中重复接触靠组分的就地传质作用而达到混相的过程，它包括凝析气驱和蒸发气驱两种，前者是指富气驱富含C2—C6中间组分，它不能与油藏原油发生初接触混相，但在适当的压力下可与油藏原油达到凝析气驱动态混相，即注入的富气与油藏原油多次接触，并发生多次凝析作用，富气中的中间组分不断凝析到油藏原油中，原油被逐渐加富，直到注入气混相，后者是指依靠就地汽化作用，使中间分子量烃从油藏原油汽化进入注入气，这种达到混相的方法称作汽化气驱过程，用天然气、二氧化碳、烟道气或氮气作为注入气，依靠这一方法是可能达到混相的。多级接触混相相态变化可以用相应的模型进行模拟。

研究气驱的驱油效果的方法主要有室内实验和数值模拟，室内实验包括静态实验和动态实验两种，静态实验包括PVT相态实验，动态实验主要有测试混相压力的细管实验和长岩心驱替实验。数值模拟主要是利用组分模型进行方案优化设计、动态预测以及分析影响注气开发的因素研究。对于低渗油藏注气驱油机理研究的不是很多。

由于溶剂的粘度比被驱替剂的粘度低，且溶剂的密度通常比油小，所以注气过程中容易发生气窜和趋向于向油藏顶部运动，因此混相驱波及效率相对较低，通常用三种方法来提高波及效率：一是重力稳定法，如果油藏构造允许，就从油藏顶部注入溶剂，向下驱动原油，重力作用保持了通过油藏的容积带的整体性，减少了粘性指进现象，这类垂向混相驱可能获得高的采收率，它最适用于面积相对小，垂向油层厚度很大的油藏。二是交替注入溶剂和水，在水平混相驱中，常常交替注入水段塞和溶剂，这样通过减小注入溶剂的流度比和提高波及效

率来克服粘滞力的影响，如果溶剂和水段塞在油藏中混合，水可抑制溶剂的垂向运动，那么这种交替注入还会克服重力的影响，三是加大注入体积，注入溶剂的总量增加，波及效率增加，但因溶剂通常很昂贵，所以可注入的溶剂体积受经济因素限制。

混相驱室内机理研究比较深入，形成了一些新的认识，比如注气虽然可能早期突破，但注入气在地下的保留量仍比较高。经实验和实践表明：水气交替注入时对注入能力的影响不大，水障对驱替效果影响不明显等，因此，以前令人担心的问题已得到初步解决，并且最终采收率高于原来预测值，这些都大大增加了注气提高采收率的信心。目前注气方式有气驱、水气交替、气水交替和脉冲注气四种，在水平混相驱替中，气水交替驱替效果比较好，与注水采收率相比，垂向混相驱可增加采收率15-40%，水平混相驱可增加5-20%。预计注气混相驱、非混相驱将是低渗油藏最主要的提高采收率方法之一。

由于注气混相驱已公认是提高采收率三大方法之一，国外已成为除热采以外的第二种规模较大的方法，所以，根据国内石油生产的需要，从1985年以来，气体混相驱和非混相驱工作得到了重视并发展。中原、大庆、华北、大港、吐哈等油田相继开展了矿场试验，施行水气交替注入方式；华北油田与法国合作在雁翎油田开展注N2非混相驱矿场试验；中原油田也与加拿大等国合作进行注烃或CO2混相驱可行性研究。1994年以来，吉林油田利用万金塔CO2气田的液态CO2，在吉林油田开展CO2吞吐和CO2泡沫压裂，结果平均单井增产75.5吨和144吨原油。1996年江苏油田在富民油田48井开展了CO2吞吐试验，累计增油1500吨，目前试验的7口井，现在开始见效，正准备开展驱替试验。在西部，吐哈葡北油田已由吐哈和总公司北京研究院共同完成葡北油田注气混相驱设计，并已开始实施。大港大张坨凝析气田和塔西南柯克亚凝析气田注气的成功，实现了我国注气开发凝析气田零的突破，为注气提高采收率开辟了新途径，而且近几年来，西南石油学院等一些石油院校对注气开采技术进行了大量室内和数值模拟研究，取得了一定的成绩。

21世纪是天然气的世纪，近年来我国气田储量和开发急剧上升，为注气提供丰富的气源。目前注入的气体有烃类气(干气、富气)、氮气(直接制氮)、二氧化碳(包括烟道气)，一些油田正在考虑用空气。气具有流动容易，又有降粘、体积膨胀、扩散、降低界面张力的作用，故在解决低渗透油藏开发方面表现出独特的优势，但对于低渗注气的机理研究尚不深入，有必要进行全面的分析研究。