大庆油田CO_(2)驱油技术研究试验进展与展望

CO_(2)驱油技术具有驱油经济效益与减排社会效益兼得的显著优势,随着国家双碳战略目标的提出,该项技术得到了越来越多的关注。大庆油田开展CO_(2)驱油技术的研究较早,CO_(2)非混相驱应用规模长期保持国内领先水平。论文系统总结了大庆油田CO_(2)非混相驱开发设计、跟踪调整及分层注入等理论技术成果,介绍了特低渗透榆树林油田CO_(2)非混相驱工业化试验、中低渗敖南油田CO_(2)驱先导试验及古龙页岩油藏CO_(2)驱试注试验,展望了大庆油田CO_(2)驱油与埋存技术的应用前景及不同类型油藏技术攻关方向。研究成果可为国内同类型油藏CO_(2)驱油与埋存技术的研究与应用提供借鉴。

大庆油田三元复合驱矿场试验动态特征

相对于其他提高采收率方法 ,三元复合驱对原油性质和油藏性质更为敏感。为此 ,大庆油田在室内研究成功的基础上 ,先后进行了 5个三元复合驱矿场试验 ,研究了不同油藏特性、不同井距和不同配方的三元复合驱特征。试验结果表明 ,与聚合物驱相比 ,三元复合驱过程中注入能力下降幅度低 ,采出能力和综合含水的下降幅度大 ,在低含水期出现了乳化和结垢现象 ,三元复合驱比水驱提高采收率 2 0 %以上。尽管注采能力下降 ,但由于含水率大幅度降低 。

大庆油田三元复合驱矿场试验综述

经过多年的室内研究及矿场试验攻关 ,大庆油田已先后成功地进行了 5个三元复合驱矿场试验。试验结果表明 ,三元复合驱可比水驱提高采收率 2 0 %以上 ,乳化对提高三元复合驱的驱油效果有利 ;三元复合驱在注采液能力下降的同时 ,由于含水也大幅度下降 ,仍可保持较高的采油速度 ;采取压裂等增产措施可使下降的采液能力大幅回升 ,螺杆泵。

驱油用聚合物的分子量优选

采用不同分子量的聚合物和不同孔隙大小的岩心进行室内驱油模拟实验，研究了聚合物分子量对聚合物溶液粘度、 阻力系数和残余阻力系数、采收率以及机械降解的影响。研究了油层孔隙结构参数与分子量的相互关系对聚合物注入性 能的影响。结果表明，聚合物分子量愈大，阻力系数、残余阻力系数、采收率和机械降解愈大；但在大庆油田的实际条件下， 剩余粘度大。岩心孔隙半径中值与聚合物分子在水溶液中的均方回旋半径比大于５时不会发生油层堵塞。相近地质条件． 不同分子量，相同操作条件下的矿场聚合物驱结果表明：高分子量的聚合物驱效果好于低分子量的聚合物驱效果，采油井 产出的聚合物分子量大，保留粘度高。

三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术

三元复合驱是比聚合物驱提高采收率幅度更高、技术更复杂的驱油技术，中国适合于三元复合驱的地质储量约为83×108 t，仅大庆油田就有近14×108 t的储量，其潜力巨大，但由于很多关键技术问题没有得到有效解决，因此未能进入工业应用。通过多年的研究与实践，突破了大庆油田低酸值原油无法形成超低界面张力的技术界限，发明了三元复合体系新配方；研制出了烷基苯磺酸盐表面活性剂，并实现了工业化生产；优化确定了适合于三元复合驱的井网井距、层系组合和注入参数；攻克了防垢举升、采出液处理等关键配套技术，整体上达到了工业化应用条件。现场应用实践表明，三元复合驱可在水驱基础上提高采收率20% 以上，比聚合物驱提高采收率多10% 。三元复合驱技术作为大庆油田持续稳产的战略接替技术正在工业化推广，并可以为其他高含水开发阶段的老油田挖潜和陆相砂岩油田的高效开发提供技术支持。

强碱三元复合驱钙、硅垢沉积模型及结垢预测

以Oddo-Tomson饱和指数法和硅钼黄法测定低聚硅为基础,研究了大庆油田强碱三元复合驱区块的温度、压力、pH值和离子强度等因素对CaCO_3垢和硅垢沉积的影响规律;采用多项式函数和MATLAB中exponention函数对钙、硅混合垢沉积数据进行拟合,建立了钙、硅混合垢沉积预测方程,并结合成垢离子数据、pH值等,建立了大庆油田三元复合驱钙、硅混合垢各阶段结垢的量化预测方法。针对不同油藏区块,通过水驱空白CaCO_3饱和指数值和低聚硅理论饱和值对三元复合驱混合垢预测模型进行修正,可以提高结垢预测准确率;对大庆油田喇北东区33口井和南五区39口井进行结垢预测验证,钙、硅混合垢结垢预测的准确率分别为92.8%和89.6%。

特低渗透油藏二氧化碳近混相驱试验研究

针对特低渗透油藏CO_2驱混相难的问题,运用室内实验、油藏工程和数值模拟方法,研究了特低渗透油藏实现CO_2近混相驱的方法,结合生产动态分析,总结了CO_2近混相驱的生产特征。研究结果表明:通过优化油藏工程方案设计,特低渗透扶杨油层能够实现CO_2近混相驱,目标区块的注入能力强、产量高,开发效果也明显好于同类油层水驱区块;储层流动单元是影响油井受效程度的主要因素,裂缝和储层物性好的高渗条带是CO_2黏性指进的重要因素。研究结果对特低渗透油田开展CO_2驱有借鉴意义。

特低渗透油藏CO2驱油多相渗流理论模型研究及应用

根据一系列实验成果,对特低渗透油藏CO_2驱油渗流数学描述进行了理论研究,建立了特低渗透油藏CO_2驱油渗流数学模型。该模型能反映特低渗透储层CO_2混相和非混相驱油过程中油和CO_2的混相作用以及水、油、溶剂(CO_2)的相互作用与传输、质量的相互转换,包括对流扩散、质量转换和气、液间的转换,并能反映各相流体的非达西渗流、相对渗透率及有效黏度等特性。运用该模型在扶杨油层进行了注CO_2开发试验,取得了较好效果。

大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征

采用EDAX,XRD和SEM等方法对大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征进行了研究.结果表明,结垢样品中的碳酸钙呈现出球形、棒状和花状等形貌特征和层状生长的结晶特征.部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)降低了重烷基苯磺酸盐(HABS)表面活性剂的临界胶束浓度(cmc),促进了其胶束化作用;HABS使溶液中HPAM链的刚性增强,负电吸引能力增强;二者均会形成模板,导致结垢样品中的碳酸钙具有不同的形貌特征.聚丙烯酰胺和表面活性剂的存在未改变结垢样品中碳酸钙的层状生长特征.

新型梳形抗盐聚合物的流变性

进行了不同条件下聚丙烯酰胺和梳形抗盐聚合物溶液的粘度及流变性测定,发现根据不同条件下聚合物溶液的流变参数可以定性地判断三次采油用聚合物的抗盐能力大小和趋势。聚合物的流变性分析可作为评价聚合物抗盐性能的一条新途径,具有一定的实用价值。

大庆长垣外围特低渗透扶余油层CO2驱油试验研究

大庆长垣外围特低渗透的扶余油层有3.7×108t储量在常规注水开发条件下不能经济有效动用。以探索适合扶余油层地质特点的经济有效开采方式和提高单井产量、采收率为目标,采用室内实验和数值模拟的综合方法进行了CO2驱油问题的研究。通过实验测定了扶余油层CO2驱替的相关参数,对几种驱替方式进行了比较;根据相关参数,利用数值模拟方法,对扶余油层CO2驱油矿场试验方案进行了优化,制定了矿场实验的注入方案。室内实验结果和矿场试验生产动态综合分析表明,CO2非混相驱油适应于大庆长垣外围特低渗透扶余油层,但由于试验区油藏的非均质性导致气窜严重。因此,抑制气窜,提高波及效率是扶余油层改善CO2驱替效果的关键。

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。

三元复合驱硅垢防垢剂SY-KD的合成及应用

通过分析三元复合驱油体系下硅垢的形成机理,设计合成了新型硅防垢剂SY-KD.SY-KD是由丙烯酸(AA)和对甲基烯丙基氧基苯磺酸(MBS)共聚形成的高分子(CAABS)与2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)复配的混合物.SY-KD中羧基官能团通过氢键相互作用与原硅酸分子或其二聚体发生键合,由于SY-KD分子链的空间位阻效应,阻止了原硅酸分子或二聚体进一步聚合形成二氧化硅.室内研究结果表明,SY-KD各组分对于硅垢的阻垢能力主要是通过阻聚、吸附分散以及对不溶性SiO2的溶蚀作用来实现的,是一种很好的三元复合驱阻垢剂.SY-KD防垢剂使结垢油井平均检泵周期由50 d左右增加到300 d.

阻力系数R_F和残余阻力系数R_K的影响因素

采用部分水解聚丙烯酰胺,在取自大庆油田厚层试验区的岩心上,进行了实验。研究了聚合物分子量和溶液浓度、矿化度、注入速度、渗透率和温度对阻力系数R_F和残余阻力系数R_K的影响,并进行了详细的讨论。其研究结果对大庆油田厚层注聚合物矿场试验的方案设计和实施提供了重要依据。

苏德尔特油田强水敏储集层CO_2混相驱试验

针对苏德尔特油田下侏罗统兴安岭组油层水敏性强、注水开发效果差的实际情况,2011年优选B14区块开展了CO_2混相驱试验。实验室细管实验测试原油与CO_2的最小混相压力为16.6 MPa,比原始地层压力低1.0 MPa,可实现CO_2混相驱。矿场试验结果表明,实施CO_2混相驱后,注入能力明显提高,油井产量大幅上升,储集层动用程度增大,构造高部位和人工裂缝方向是受效的优势方向;CO_2混相驱能够为强水敏储集层有效补充能量,不失为改善开发效果和提高采收率的一种新方法。

烷基苯磺酸盐弱碱体系对油水界面张力的影响

研究了十四、十六和十八烷基苯磺酸盐和弱碱 (Na2 CO3)体系对降低大庆第四采油厂油水界面张力的特性 .结果表明 ,在研究范围内 ,十四、十六烷基苯磺酸盐和弱碱的复合体系对油水界面张力降到最低值的速度快 ,但回升速度也快 ;十八烷基苯磺酸盐复合体系对油水界面张力降到最低值的速度相对较慢 ,且达到最低值后基本不再变化 ;适合该厂油水的弱碱复合驱体系的烷基苯磺酸盐当量应在 43 0左右 .

化学驱实用数学模型及其应用

为了使数值模拟能更加准确地描述化学驱油的复杂机理,根据近年来化学驱油理论研究的新认识,建立了描述化学驱油过程的数学模型。模型是一个三维多组分化学驱模拟器,具有单一相对分子质量聚合物驱、多种相对分子质量聚合物驱和表面活性剂一聚合物-碱复合驱模拟功能。该模型除具备商业化模型已有的流度控制和毛管驱替机理描述功能外,还新增了如下模拟功能:提高微观驱油效率的聚合物弹性描述、多种相对分子质量聚合物的混合驱油过程描述、低表面活性剂浓度化学复合驱过程的化学剂复合协同效应的表征,聚合物弹性和毛管数对相对渗透率的影响以及化学驱油过程所发生的对流、弥散、扩散和吸附等一系列物理化学现象的描述。该模型已在大庆油田化学驱油科研和生产实践中成功应用。

双官能度引发剂引发丙烯酰胺聚合研究

选用2,5-二甲基-2,5-己二醇和过氧化氢在浓硫酸作催化剂条件下反应制备2,5-二甲基-己二基(2,5)-双过氧化氢,作为双官能度引发剂。并用制备出的引发剂与Na2SO3组成氧化还原体系,引发丙烯酰胺聚合。分子量随引发剂浓度和反应起始温度的增加而降低;随单体浓度的增加先增加后降低,在单体初始质量分数为25%,2,5-二甲基-2,5-己二醇浓度为5×10-5mol/L,反应起始温度为10℃的条件下,制备出分子量达到2600万左右的聚丙烯酰胺。

“十五”期间大庆油田三次采油技术的进步与下步攻关方向

对大庆油田一类油层聚驱方案优化设计技术、聚驱综合调整技术、聚驱采油工艺技术、聚驱测试工艺技术以及聚驱地面工艺技术等成熟技术进行了系统总结;提出了二类油层聚驱开发的策略及总体柜架,并对现场聚驱动态进行了分析;深化了三元复合驱驱油机理的认识,三元复合驱油用国产表活剂研制取得突破,实现了工业化生产,先导性矿场试验取得了显著效果,为进一步开展工业性试验奠定了良好基础。分析了“十五”期间大庆油田三次采油技术存在的主要问题,指出了今后三次采油的攻关方向。