中国海油低渗及非常规油气藏储层改造技术进展及展望

中国海上低渗及非常规油气开发存在产能低、投资大、操作费用高、收益较低及单井经济任务重等问题。经过技术攻关,中国海油形成了平台压裂、钻井船压裂和拖轮压裂等海上储层改造作业模式,研发出集海上低渗储层改造液体系、海上控水支撑剂技术、低渗储层压裂管柱设计和海上储层改造监测技术为一体的海上低渗储层改造技术,以及适用于陆上深煤层大规模压裂技术。本文综述了中国海上低渗油气储层改造技术及陆上深煤层大规模压裂技术研究进展,展望了未来储层改造重点发展方向,对推动中国海油低渗及非常规油气开发技术进步有重要指导意义。

低渗气藏压裂水平井渗流与井筒管流耦合模型

目前国内外压裂水平井已成为开发低渗透油气藏的重要手段,正确预测压裂水平井的产能对水平井的开发方案设计、地层及裂缝参数等敏感性分析具有重要的指导意义。应用复位势理论和势的叠加原理,考虑气体在地层中渗流和井筒内管流的耦合,根据流体力学理论和动量定理,结合气体的性质和实际气体的状态方程,建立低渗透气藏压裂水平井地层渗流与水平井筒管流耦合的渗流模型及其求解方法。结合长庆低渗气藏实际进行对比计算,结果表明:(1)水平井筒内的压力损失对压裂水平气井的生产动态有一定的影响;(2)井筒内的压力呈不均匀分布;(3)每条裂缝的产量并不相等。在此基础上还分析了井筒半径、水平段长度、裂缝条数以及管壁粗糙度等参数对井筒压力损失和压裂水平气井产能的影响,得出一些有用的结论。

深层高温高压凝析气井压力分布的简便算法

在流体相平衡理论基础上,综合考虑压力、温度的相互影响及动能变化的影响,同时将流体偏差系数考虑为压力和温度的函数,建立了新的凝析气井井筒压力分布计算模型。计算时将井筒分成若干段,在每段中进行迭代求解。新的压力计算模型与常用的平均温度和平均偏差系数计算方法的实例对比表明,新计算模型具有较高的精度,可用于深度超过4000m的高温高压凝析气井井筒压力分布计算。

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。

井筒砂粒运移规律室内模拟实验研究

利用研制的井筒携砂实验装置,模拟了一定砂粒配比下不同井型中的携砂情况。观察了颗粒在不同倾斜角度的井筒中的运移方式,测定了不同粒径的砂粒被携带出的临界流量,揭示了颗粒直径同流体流量关系变化规律。实验结果表明,流体的流速和携砂管的倾斜程度对砂粒携带能力有很大影响,流体流速越大,携带的颗粒直径也越大,砂粒在携砂管中的流动方式随携砂管倾斜角度而变化,携砂管垂直放置时,颗粒以均匀悬浮方式运移:携砂管倾斜时,颗粒以非均匀分层流动、跳跃和移动床流动方式运移。同一粒径砂粒在不同倾斜携砂管中的临界流量表明,携砂管倾斜60°时,携带能力最弱,携砂管垂直时携砂能力最强。

渤海两油田油井堵塞原因分析及化学解堵试验

简要介绍了埕北油田和绥中 36 1油田的储层特点及钻完井方式和原油特性 ,对两油田油井的堵塞原因进行了分析 ,并对油井解堵施工工艺技术进行研究。在此基础上研制出针对有机垢的解堵剂YS 0 1进行现场试验 ,试验结果表明 :化学解堵剂YS 0 1可以很好地解除埕北油田和绥中 36 1油田油井近井地带的有机垢堵塞 ,增产效果十分明显 ;9口解堵井平均有效期已超过 2 0 0天 ,经济效益十分显著。其成果对与埕北油田和绥中 36 1油田相类似油田的油井管理、堵塞原因分析、施工工艺技术研究、解堵剂研制。

稠油油藏分支水平井适度出砂开发技术

针对海上稠油油藏的特点，提出应用分支水平井适度出砂技术开采稠油。通过室内模拟实验、数值模拟研究相结合的手段，对分支水平井适度出砂技术进行了全面研究。结果表明：出砂量越大，渗透率的提高幅度越大，直径小于39μm的地层微粒是形成孔喉桥堵的微粒源，排出这部分颗粒对渗透率影响最大。分析分支数目和分支角度对产能的影响发现：在总分支长度一定的情况下，分支数目增多，产能略有降低，认为分支井不应追求过多的分支数目，以2～3个分支为宜；分支角度增大，多分支井的产能也增大，但增加的幅度变小。在南堡35—2油田运用分支水平井适度出砂开采技术，分支水平井单层产量是周围普通定向井多层合采的3倍以上，较大幅度地提高了油井产能，取得了较好的开发效果。

SZ36-1油藏出砂对渗透率影响及出砂规律实验模拟

油井出砂给油田生产带来消极影响,也在一定程度上提高油层渗透率,从而提高油井产能。为深入认识适度出砂提高油井产能机理并为现场实施提供理论依据,通过物理模拟实验研究出砂对储集层渗透率的影响和出砂规律。以渤海SZ36-1油藏砂样为研究对象,进行砾石充填和金属筛网防砂实验,分析不同完井方式下压差、出砂与产能之间的关系以及蚯蚓洞及其网络形成情况。实验结论是:适度出砂开采时宜采用筛管或割缝管完井方式;出砂提高了地层渗透率并形成蚯蚓洞网络,能提高油井产能;压力扰动对出砂有显著影响,出砂量与产油量相互依存,随着砂粒不断采出,原油产量不断增加。

海上稠油聚合物驱开发指标定量表征

考虑到渤海稠油油藏的复杂性,需要定量评价不同类型油藏聚合物驱的开发指标。笔者建立了适合稠油聚合物驱开发指标定量表征模型,具有3个有明确物理意义的特征参数,包括累积注聚量下极限采收率、模型导数曲线拐点处的累积注入量等参数。利用该模型定量表征了渤海油田不同类型油藏聚合物驱开发指标。与数值模拟相比,绝对误差基本控制在0.5%以内,平均相对误差也能控制在4%以内,满足定量评价聚合物驱开发指标计算需求。该模型易于确定特征参数,且具有较好的外推性,可用于工程问题中类似增长曲线的拟合和预测。

稠油出砂规律及出砂模拟实验研究

提出依据径向流动进行室内大型出砂评价的思路,研制了油井出砂的模拟实验装置。针对渤海区域常用的金属纤维防砂管、金属网防砂管和割缝管,进行了围岩应力作用下的出砂流动实验,对地层在围岩应力状态下出砂和流量之间的变化规律进行了分析,测定了流出砂的粒径变化情况,观察和模拟了环境控制条件下的出砂行为。研究结果表明:金属网布筛管对泥质的防堵塞效果最好,割缝管次之,金属纤维防砂管对泥质较敏感,泥质含量高的情况下不宜使用金属棉防砂管;对不同防砂管产出砂进行粒度分析,产出砂粒径开始时较大,可远远超过防砂精度,最大的可超过防砂精度的2～3倍,后迅速降低,说明在防砂管周围有砂桥形成。环空周围堆满砂后,产量迅速下降,随着微小砂粒的流出,孔渗结构得到改善。金属纤维防砂管产量低,产量稳定,割缝管和金属网防砂管产量高,割缝管产量有略微下降趋势,金属网防砂管产量有波动。

渤海油田聚合物驱油藏筛选及提高采收率潜力评价

借鉴陆地油田聚合物驱油藏筛选标准,结合渤海海域油田聚合物驱室内实验研究结果,对渤海海域油田适宜聚合物驱的油藏进行了筛选和分类;基于不同类型油藏地质、开发条件和经济参数,应用油藏数值模拟手段研究了渤海海域油田聚合物驱的主要影响因素;基于蒙特卡罗模拟法和统计学方法,建立了渤海海域油田聚合物驱潜力评价方法,并对不同地区不同类型油藏进行了聚合物驱提高采收率潜力评价。辽东湾、渤南、渤中等3个地区聚合物驱提高采收率均在5%以上,其中辽东湾地区适合聚合物驱的油藏(区块)有7个,提高采收率潜力最大。

灰色关联分析法在油气藏措施优选中的应用

油气田增产措施的优选是一项复杂而又具有多目标性的工程项目,因而必须利用一系列技术经济指标才能系统全面地评价各项增产措施的水平。根据灰色理论中的关联分析原理,建立了一种应用于油气田增产措施优选的灰色关联分析方法,并给出了具体的应用实例。结果表明,此方法计算简单,结果可靠,为决策者选择措施方案提供了依据。

渤海稠油油藏简易防砂条件下出砂规律模拟实验研究

渤海浅层油藏大多为胶结疏松的稠油油藏 ,这类油藏的开发目前主要采取防砂管理方式。针对渤海稠油油田实际情况 ,提出了适度出砂提高单井产能的思路 ,并开展了实验研究。在调研国内外出砂模拟实验的基础上 ,研制了出砂模拟实验装置 ,开展了人造岩心制作、砾石充填防砂效果评价 ,以及简易防砂条件下岩样出砂对储层渗透率的影响及出砂规律的模拟实验研究 ,其研究成果对于渤海稠油油藏出砂油井的科学生产和管理具有一定的指导意义。

渤海聚合物驱油藏技术经济界限及分类

根据油藏特征,利用经济分析和数值模拟手段,研究了渤海油田聚合物驱油藏筛选指标的技术经济界限,把该地区适宜聚合物驱油蔹细分为4类。潜力评价表明,渤海油田整体聚合物驱平均提高采收率可达5.92%,其中Ⅰ类和Ⅱ类油藏聚合物驱的技术经济指标较好、潜力大、风险性小。目前,在渤海油田开展的聚合物驱矿场试验取得了明显的控水降水和增油效果,Ⅰ类和Ⅱ类油藏聚合物驱将成为该地区常规稠油提高采收率的主要技术方向。

疏松砂岩稠油油藏防砂参数优选试验研究

针对渤海海域疏松砂岩稠油油藏放大防砂参数、提高油井产能的现实要求,通过试验的方法对砾石充填及金属网布优质筛管防砂方式不同防砂参数下的出砂规律进行了研究,并进行了适度出砂条件下防砂参数的优选评价。结果表明,当出砂量控制在0.5‰以内时,可放大编织网优质筛管的防砂参数到d50(砂粒粒度中值)的1.32倍;砾石尺寸的设计可适当放大到d50的7～8倍左右,砾石层的采油指数相对应砾石充填尺寸d50的5～6倍时可提高20%～35%。

油水两相同时流动出砂规律模拟试验

油气开采过程中,地层流体介质变化是油气井出砂的一个重要原因,水侵引起的出砂量急增可能会引起灾难性的后果。因此,研究水侵对地层出砂的影响,是进行合理的完井设计和油田开发中后期出砂管理的基础。针对油田生产过程中综合含水上升趋势,通过简易防砂室内模拟试验,系统分析了疏松砂岩油水两相同时流动情况下的出砂规律和出砂特征、不同油水比例下流量和出砂量的动态变化规律、产出砂粒粒度分布和蚯蚓洞形成情况。结果表明:出砂伴随着整个试验过程;岩样总出砂量随含水量的增加而增加;岩样出砂后流量有上升趋势,但在油水体积比较大时,可能由于发生砂拱破坏,试验过程中流量出现波动;试验后期均发生了岩样坍塌现象,表明出水会导致岩石骨架发生破坏,使出砂变得更加严重。

基于均匀设计的聚合物驱注入参数优化方法

建立了基于均匀设计的聚合物驱注入参数(聚合物段塞尺寸与浓度)优化方法。利用多元回归方法分析基于均匀设计的数值试验结果,建立增采幅度与注入参数之间的关系;通过构建合适的目标函数,将注入参数优化转换为对二元二次方程组的求解与分析。该方法可以显著降低方案优化过程中的数值模拟计算工作量,并提高注入参数优化质量和效率。

薄层低品位油藏孔隙结构及渗流特征

薄层低品位油藏的油层厚度比较薄、埋藏比较深、渗透率比较低、储量丰度低、开采难度大。通过物理模拟实验研究了薄层低品位油藏的孔隙结构特征、两相渗流规律、启动压力梯度和岩石压缩性的变化规律,重点分析了不同渗透率毛管压力曲线的变化、不同渗透率相对渗透率曲线的变化规律、启动压力梯度对储层物性的影响、流动系数之间的关系、围压与渗透率之间的变化规律等。结果表明,薄层低品位油藏的孔隙结构及渗流特征与中高渗油藏有很大不同,启动压力梯度和压力敏感性影响很大,必须选择合理的注采压差和注采井距,建立有效的驱替压差,才能克服启动压力梯度和压力敏感性的不利影响,改善开发效果。

早期聚合物驱分流量方程建立及应用

针对目前已有的聚合物驱分流量方程没有考虑聚合物溶液在储层中的流变性,无法准确描述聚合物驱油藏动态的问题,从多相渗流力学理论出发,综合考虑聚合物溶液物化特性、储层物性和相渗曲线特征等多种因素的影响,建立了早期聚合物驱分流量方程。实例分析表明,所建立的分流量模型能够较好地预测早期聚合物驱油田含水上升规律,可对聚合物驱效果进行快速评价。

渤海稠油油田聚合物驱影响因素研究及现场试验

由于海上稠油油田开发的特殊性,聚合物驱技术的应用面临着挑战和风险。根据渤海稠油油藏的特点,利用聚合物驱数值模拟软件研究了缔合聚合物驱提高采收率效果的主要影响因素,包括注入参数、油层非均质性、地层原油粘度、注入时机、井网井距等,并将得到的规律性认识和结论用于指导渤海稠油油田聚合物驱现场试验。结合单井聚合物驱试验的经验教训,对SZ36-1油田开展了五点法井组聚合物驱现场试验,目前已显示出良好的降水增油态势,表明聚合物驱提高采收率技术在渤海稠油油田具有良好的应用前景。