胜利油田稠油油藏开发技术进展

针对胜利油田不同类型稠油油藏的地质特点及开发矛盾,形成了一套较为完善的稠油油藏开发技术系列,并取得了显著的开发效果。从各项技术的理论基础和矿场应用2个方面,总结了不同类型稠油油藏开发技术进展。对于高轮次吞吐后的稠油油藏,基于非达西渗流理论,形成了井网加密技术;对于敏感性稠油油藏,形成了近热远防理论,降低了水敏对开发的不利影响;对于特超稠油油藏,通过HDCS技术的协同降黏、膨胀增能作用,解决了“注不进、采不出”的开发难题;对于低效水驱稠油油藏,通过转蒸汽驱,达到加密角井流线、水井流线逆向的目的,从而提高该类油藏的采收率;对于深层稠油油藏,以气热协同保热强热、热剂协同接替助驱、气剂协同均衡热前缘的协同增效作用机理认识为基础,形成了多元热复合驱油理论,实现了深层稠油的有效动用;对于薄层稠油油藏,通过热+水平井复合开发模式,提高了油藏的吸汽能力和动用范围;对于浅薄层超稠油油藏,通过HDNS技术增能降黏扩波及,实现了该类油藏的高效开发。胜利油田稠油油藏开发技术系列的应用,为胜利油田稠油效益开发、绿色开发提供了技术支撑。

表面活性剂对水驱普通稠油油藏的乳化驱油机理

为了研究乳化降黏驱油剂对不同渗透率的水驱普通稠油油藏的驱油效率和孔隙尺度增效机理,选取了烷基酚聚氧乙烯醚(J1)、α-烯基磺酸盐类表面活性剂(J2)、十二烷基羟磺基甜菜碱(J3)、J3与烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐复配表面活性剂(J4)作为驱油剂,开展了4种驱油剂一维驱油和微观驱油模拟实验,明确了乳化降黏驱油剂在孔隙尺度的致效机理。结果表明,降低界面张力对提高驱油效率的作用大于提高乳化降黏率。在油藏条件下,乳化降黏驱油剂需要依靠乳化降黏和降低界面张力的协同增效作用,才能大幅提高驱油效率。乳化降黏驱油剂的乳化能力越强、油水界面张力越低,驱油效率增幅越大。当化学剂乳化降黏率达到95%时,油水界面张力从10^(-1)mN/m每降低1个数量级,化学剂在高渗透和低渗透岩心中的驱油效率依次提高约10.0%和7.8%。乳化降黏驱油剂注入初期通过降低界面张力,使得高渗透岩心和低渗透岩心中的驱替压力分别为水驱注入压力的1/2和1/3,从而提高注入能力。注入后期大块的原油被乳化形成大量不同尺寸的油滴,增强原油流动性,提高驱油效率。乳化形成的界面相对稳定的稠油油滴,能暂堵岩石的喉道和大块稠油与岩石颗粒形成的通道。油滴的暂堵叠加效应,使高渗透和低渗透岩心的驱替压差分别为水驱压差的5.2倍和32.3倍,大幅提高了注入压力,从而扩大平面波及面积。降黏驱油剂驱油实现了提高驱油效率的同时扩大波及范围。研究结果为水驱稠油开发用驱油剂的研发提供参考,为大幅提高水驱普通稠油采收率奠定基础。

超稠油油藏热化学驱油水渗流特征

针对超稠油油藏热化学驱开发过程中不同温度区域内的油水渗流特征不明的问题,利用微观可视化实验和一维物理模拟实验,定量研究了不同温度下热水和驱油剂对驱油效率的影响及相对渗透率的变化规律,分析了热水和驱油剂驱油的致效机理和交互作用。实验结果表明:温度为70℃时,高温驱油剂驱的油相相对渗透率增大,水相相对渗透率变化较小;温度为150℃时,热水和驱油剂的协同增效作用更显著,热水驱转高温驱油剂驱和直接高温驱油剂驱的油相、水相相对渗透率均明显增大;温度超过200℃后,驱油剂在高温限制下驱油作用减弱,热水对驱油效率的提升大幅增加。研究表明:不同温度下,热水驱和高温驱油剂驱均可提高驱油效率;随着温度升高,热水对提高驱油效率的作用不断增大,驱油剂对驱油效率的贡献先增大后减小;热化学驱通过热水、驱油剂在不同温度区域的接替驱油和协同作用,能够实现超稠油油藏效益开发。该研究可为热化学驱提高超稠油油藏采收率提供参考。

稠油开采中多元热复合流体相态的研究进展

稠油的储量远超常规石油的储量,但因稠油黏度大和密度大的特点而难以开采,高效经济开发稠油已成为石油领域的研究重点。热复合开采技术是目前高效开发稠油油藏的关键技术,其中多元热复合流体的相态特征是稠油油藏开采流程设计与评价的关键。为此,从热复合开采技术中的混合气体系和稠油-气体系2个方面,系统地阐述了多元热复合流体相态的实验和理论研究现状。对于混合气体系相态,多采用静态法进行实验测试,使用状态方程结合混合规则进行理论预测,CO_(2),N_(2),H_(2)O和CH_(4)等常见气体分子组成的二元体系的相态测试趋于成熟,但缺少多元体系的测试数据与预测模型;对于稠油-气体系相态,总结了一般性实验流程与近年实验结果,提出一种加速油气相平衡的新型实验装置构想,指出目前理论预测在气体种类、注气量、气体扩散模型、二元相互作用系数等方面的不足。进而对多元热复合流体相态研究提出展望,以期促进热复合开采技术进一步的机理研究与参数优化。

提高油气田采收率技术协同方法与应用

阐述了提高油气采收率技术协同方法的内涵,研究形成了“3+2”(三次采油和二次采油)协同大幅度提高高含水老油田采收率技术,提出了“3+2”提高采收率技术政策。建立了多元热复合技术协同大幅度提高稠油采收率方法,研究提出的提高油气田采收率技术协同方法在矿场应用,难开采稠油采收率提高了21.9%。多元热复合开发与分支井技术协同应用成功将稠油黏度动用上限扩展到750000 mPa·s,储层厚度动用下限突破到1.5 m。提出了下一步技术协同发展方向:低渗透油藏压驱-注水协同开发、缝洞型油藏气-水-井网协同提高采收率、老油田油藏-井筒-地面一体化开采以及页岩气复合排水采气。

新型环乙烷降黏剂与特超稠油混合体系流动性能评价实验

特超稠油黏度超过100000 mPa·s,流动性差、开采难度大、热采能耗高,降黏剂辅助是特超稠油开采技术重要改进方向。本文针对研发的新型环乙烷降黏剂,采用新疆春风油田特超稠油油藏作为研究样本,通过室内评价实验研究了温度、降黏剂浓度、降黏剂体积含量对特超稠油降黏效果的影响规律。研究发现特超稠油黏度随温度增加呈指数式降低,随降黏剂浓度和含量增加呈乘幂式降低,对降黏效果影响敏感性降黏剂含量>降黏剂浓度>温度;同时,对比发现10%浓度、10%体积含量的降黏剂对特超稠油降黏效果相当于提高地层温度40℃时的降黏效果,并在此基础上明确了该新型降黏剂使用参数界限。该研究对于提高特超稠油油藏采收率和降耗增效具有指导借鉴价值。

单家寺油田单6东超稠油开采技术

单家寺油田单 6东断块是典型的超稠油油藏。文章介绍了该超稠油油藏开采过程中一系列改进的热采技术 。

CO_2对超稠油物性影响的实验研究

为研究CO2辅助蒸汽吞吐技术开发超稠油中CO2的作用,以郑411区块超稠油为研究对象,通过注气膨胀实验系统地研究了不同CO2注入量、温度及压力下,超稠油物性的变化规律,并使用多元回归方法分别建立了溶解气油比、饱和压力、原油黏度、原油密度及原油体积系数与CO2注入量、温度及压力的关系模型,拟合优度均在0.90以上。郑411块超稠油的溶解气油比随CO2注入量的增加而线性增加;饱和压力随CO2注入量的增加而线性增加,随温度增加而呈乘幂趋势增加;原油黏度随CO2注入量增加而呈指数趋势降低,其对数值随温度升高呈乘幂趋势降低;原油密度随CO2注入量增加呈指数趋势降低,随温度升高呈对数趋势降低,随压力增加而线性增加;原油体积系数随CO2注入量和温度的增加均呈指数趋势增加,随压力增加而线性减小。超稠油对温度有极强的敏感性,加热升温能显著降低超稠油黏度,提高其流动性;同时,CO2溶解降黏、膨胀原油的特性,能改善原油物性,有助于超稠油的动用。

热化学剂性能评价及辅助水平井蒸汽驱可视化实验

针对孤岛油田中二北区稠油油藏单纯蒸汽驱开发效果差的问题,利用室内实验对洗油剂氮气泡沫的热化学复合流体改善蒸汽驱开发效果进行了研究。发泡剂性能评价实验中,以泡沫发泡体积、半衰期和阻力因子来评价洗油剂对发泡剂性能的影响。实验结果表明,洗油剂与发泡剂有良好的配伍性,洗油剂能够增强发泡剂的发泡能力、泡沫的稳定及封堵性能。二维可视化实验表明:水平井蒸汽驱波及范围有限,注入洗油剂氮气泡沫的复合流体后,能够有效提高蒸汽驱剩余油的效率,泡沫的封堵作用则能够大大提高油层波及范围,与单纯蒸汽驱相比,复合流体的波及效率增加了27.25百分点。实验结果为中二北区稠油油藏热化学驱油先导试验提供了依据。

胜利油田稠油热采开发技术研究进展

针对胜利油田稠油油藏地质特点及开发难点,重点介绍了中深层特超稠油油藏、浅薄层超稠油油藏、敏感性稠油油藏和低渗透稠油油藏等复杂稠油油藏的开发技术,并对其提高采收率机理和现场应用效果进行了总结概括。在此基础上,根据目前研究进展指出了稠油热采开发技术的发展方向,重点介绍了超深层低渗稠油和浅薄层特超稠油的开发技术及其应用。

泥岩夹层对蒸汽辅助重力驱油开发效果的影响

结合哈浅1块蒸汽辅助重力驱油(SAGD)先导试验区油藏参数,提出了17种泥岩夹层分布模型。基于油藏数值模拟,讨论了不同泥岩夹层分布模型对SAGD蒸汽腔扩展和开发效果的影响。研究结果表明:夹层对上部油层具有阻碍作用;但其只阻碍物质交换、不阻碍热量传递。不同的泥岩夹层分布模型对蒸汽腔扩展影响不同,夹层渗透率、夹层面积和夹层位置对蒸汽腔扩展影响显著,夹层厚度影响效果不明显。应用回归分析的方法,建立了SAGD采出程度与夹层物性的定量表征关系。

特高含水油藏剩余油分布特征与提高采收率新技术

渤海湾盆地胜利油区经过60多年开发,整装、断块油藏已处于特高含水开发阶段,含水率超过90%,稠油油藏进入高轮次吞吐开发阶段,整体采出程度不到40%,仍有大幅度提高采收率的潜力,需要攻关进一步提高采收率技术。针对整装油藏特高含水后期高耗水层带发育、低效水循环严重,断块油藏剩余油分布差异大、有效动用难度大,深层、薄层超稠油注汽难、热损失大,有碱复合驱油体系结垢严重,聚合物驱后油藏动态非均质性更强、剩余油更加分散以及特高含水后期套损井多、出砂加剧、精细分层注采要求高等难题,明确地质及剩余油分布特征,深化驱油机制认识,围绕整装油藏经济有效开发、断块油藏高效均衡开发、稠油油藏转方式开发、高温高盐油藏化学驱开发开展技术攻关,形成整装油藏精细流场调控技术、复杂断块油藏立体开发技术、稠油油藏热复合驱提高采收率技术、高温高盐油藏化学驱技术、特高含水期主导采油工程技术等特高含水油田提高采收率技术系列,开辟先导试验区,取得显著开发效果,实现工业化应用,支撑胜利油区持续稳产。

稠油降黏剂驱提高采收率机理

为系统研究降黏剂驱这一新的开发方式提高采收率机理,应用单管填砂驱油模型、三维填砂驱油模型和微观玻璃刻蚀驱油模型,测试降黏剂驱的驱油效率和波及系数,并对其原因进行分析。实验结果表明,降黏剂驱通过提高驱油效率和增加波及系数提高采收率。与水驱相比,降黏剂驱可提高驱油效率13%,其机理为:①分散乳化,形成水包油的小油滴,有利于通过狭窄的喉道,降低原油的表观黏度;②降低界面张力,增加毛管数,降低残余油饱和度。同时,降黏剂驱将波及系数由水驱时18.8%提高到39.9%,其机理为:①乳液调驱,分散乳化的原油进入水窜通道,水渗流面积减小、阻力增加,后续注入液进入以前未波及区域;②贾敏效应,降黏乳化小油滴聚并成大油滴堵在孔喉处,周围驱替液转向。研究明晰了降黏剂驱提高采收率机理,为后续开发技术界限研究及现场应用奠定基础。

稠油油藏不同热采开发方式经济技术界限

结合数值模拟和动态经济评价,建立稠油油藏热采开发经济技术界限研究方法。以乐安油田南区为原型确定稠油油藏直井蒸汽吞吐、直井吞吐加密、水平井蒸汽吞吐以及直井蒸汽驱等不同热采开发方式下的有效厚度、原油黏度及油价边界值等经济技术界限,并制作实用图版。结果表明:水平井吞吐对油藏有效厚度和原油黏度的适应范围最广;直井蒸汽驱具有最高的采收率,有效厚度界限也比直井吞吐加密小很多。不同热采开发方式的经济技术界限对比结果有助于选择最佳的热采开发方式对稠油油藏进行经济合理的开发。

稠油油藏注CO2提高采收率影响因素研究

与稀油注CO2提高采收率机理不同,CO2与稠油无法达到混相,因此影响其开发效果的主要因素差别很大,特别是在热化学复合采油过程中,注入的CO2主要发挥隔热、降黏、增能的作用。为了进一步研究不同因素对稠油油藏注CO2驱替效果的影响,在稠油样品物性分析的基础上,利用正交实验方法研究了原油黏度、温度、压力和渗透率对稠油油藏注CO2提高采收率的影响。温度对采收率影响最大,其他因素由大到小依次为:渗透率、压力、油样类型。根据实验结论及认识,综合考虑地层温度、油藏渗透率等因素,在胜利油田开展了稠油油藏注CO2吞吐提高采收率矿场试验。从矿场实际生产结果来看,油藏温度增加以及油藏渗透率提高,都有利于注CO2吞吐开发,都能够有效提高油井产量。

水平井蒸汽吞吐经济技术界限

利用水平井蒸汽吞吐开发薄层、超稠油以及具有边底水等复杂条件的稠油油藏具有较好的优势,但是水平井投资大,风险高,研究水平井蒸汽吞吐经济技术界限十分必要。基于油藏数值模拟和动态经济评价方法,研究了无边底水、边水以及底水3类稠油油藏水平井蒸汽吞吐的油层有效厚度界限、油价边界值以及地面原油粘度界限。"底水稠油油藏含水率上升最快,开发效果最差,因此经济技术界限也最为苛刻。当油价为50美元/bbl时,地面原油粘度为10 000 mPa.s的无边底水、边水以及底水稠油油藏进行水平井蒸汽吞吐开发的油层有效厚度界限分别为2.7,2.9和13.8 m。建立不同油价下的经济技术界限图版以及定量关系式,便于根据油价波动动态地指导不同类型稠油油藏水平井蒸汽吞吐经济开发。

薄层特超稠油油藏氮气与降粘剂联合蒸汽辅助重力泄油物理模拟实验

常规蒸汽辅助重力泄油技术主要适用于油层厚度较大、原油粘度较高的油藏。针对春晖油田哈浅1块油层厚度相对较薄、原油极稠的特点,在常规蒸汽辅助重力泄油的基础上,采用三维物理模拟实验技术,开展通过加入氮气与降粘剂来改善常规蒸汽辅助重力泄油开发效果的实验研究。实验结果表明:采用氮气与降粘剂联合蒸汽辅助重力泄油,能够减缓蒸汽超覆,降低蒸汽腔压力,扩大蒸汽腔有效波及范围,降粘剂在蒸汽的携带作用下,可增大降粘范围和幅度,使得蒸汽腔的发育形态发生质的变化,有效动用油层下部储量;从动态指标来看,氮气与降粘剂联合蒸汽辅助重力泄油比常规蒸汽辅助重力泄油和氮气联合蒸汽辅助重力泄油的累积油汽比分别提高0.036和0.023 mL/mL,采收率分别提高10.9%和6.9%,说明氮气与降粘剂联合蒸汽辅助重力泄油开发效果较好。

超深层稠油二氧化碳吞吐渗流规律

针对超深层稠油热力降黏效果差的问题,提出了CO_2吞吐降黏的开发方案。以物理模拟实验为基础,通过人造三维岩心,模拟超深层稠油直井CO_2吞吐开发过程,研究吞吐井的压力、周期产量以及不同生产阶段的产出油形态变化,并对三维岩心不同位置处由于CO_2扩散引起的压力变化规律进行了分析和探讨。研究表明:超深层稠油CO_2吞吐开发过程中,其渗流规律会发生阶段性变化,依照渗流规律的变化可将生产过程划分为CO_2回采泄压、降压稳产、稳压泄油3个阶段;从井筒到地层远端可划分为CO_2饱和区、CO_2扩散区、压力响应区3个渗流区域。研究结果为超深层稠油降黏及开发方式的优化提供了参考。

胜利油区超稠油油藏热采开发设计优化研究

针对胜利油区三类超稠油油藏 ,设计了九种热采布井方式 ,通过数值模拟计算 ,研究各种井网对不同类型超稠油油藏的适应性 ,并结合经济分析 ,优化出各类超稠油油藏所适宜的布井方式、井距及热采操作参数。

低效热采/水驱稠油转化学降黏复合驱技术

胜利油区稠油油藏开发以热采吞吐和水驱为主,热采中,稠油油汽比逐轮次下降,井间剩余油难以有效动用,钻新井不经济;水驱中,稠油油水流度比大,吨油操作成本增加,经济效益变差,采收率不足20%。“十三五”以来,为了提高低效稠油开发效果,立足多级调驱、化学降黏改善流度,提高采收率,确立了加合增效均衡驱替技术思路。从稠油致黏机理研究出发,深化了降黏剂的解聚、乳化等作用机制研究,开展了多级调驱、防膨及气体增溶等与化学降黏相结合的加合增效复合机理研究,研发了低聚型降黏驱油剂、黏弹性乳化调驱剂和双重功能泡沫调驱剂等关键化学剂,完善了方案优化决策调控技术,从而形成了以“强调驱、强降黏、强防膨、强活性、强增溶”为核心的稠油化学降黏复合驱技术。该技术有别于常规稀油的聚合物“二元”、“三元”复合驱以及普通稠油化学驱等技术,已成功推广应用到多轮次吞吐后、敏感性及高温高盐水驱等多种类型稠油油藏,覆盖地质储量1500×10^(4) t,预计提高采收率8%以上,有效支撑了低效稠油油藏的变革性效益开发。