胜利油田CO_(2)高压混相驱油与封存理论技术及矿场实践

针对胜利油田开展CO_(2)驱油与封存面临的原油轻烃含量低混相难、储层非均质性强波及效率低、易气窜全过程调控难等问题,通过室内实验、技术攻关和矿场实践,形成CO_(2)高压混相驱油与封存理论及关键技术。研究发现,提高地层压力至1.2倍最小混相压力之上,可以提高原油中的中重质组分混相能力,增大小孔隙中的原油动用程度,均衡驱替前缘,扩大波及体积。通过超前压驱补能实现快速高压混相,采用梯级气水交替、注采耦合、多级化学调堵等技术全过程动态调控渗流阻力,实现采收率与封存率的协同最优。研究成果应用于高89-樊142 CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)示范区,区块日产油由254.6 t提高至358.2 t,预计实施15年可提高采出程度11.6个百分点,为CCUS规模化应用提供理论和技术支撑。

胜利油田CO2驱油技术现状及下步研究方向

CO2驱是提高低渗透油藏采收率和减少温室气体排放双赢的主要技术。针对胜利油田低渗透油藏CO2驱面临的混相难、易气窜、波及系数低等技术难题,采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,明确了超前注CO2混相驱的开发机理,形成了特低渗透油藏的超前注CO2混相驱开发技术,现场应用后增产效果明显,单井日产油增加了5倍。提出降低混相压力的原理和技术思路,研发了降低混相压力体系,降幅可达22%。分析胜利油田CO2驱规模应用面临的挑战及对策,提出了深化CO2驱提高石油采收率的相态理论、研发低成本扩大CO2驱波及体积技术、发展CO2非完全混相驱、气窜通道描述与预警等CO2驱的发展方向,为油田实现CO2驱规模应用提供技术支撑。

胜利油田CCUS技术及应用

以CO_(2)排放为核心的气候变化和以石油资源紧缺为核心的能源安全是制约我国社会经济可持续发展的两个重大难题。胜利油田针对CO_(2)捕集和大幅度提高低渗透油藏采收率的技术瓶颈开展攻关研究,形成了CO_(2)捕集、长距离安全输送、油藏工程优化设计、注采工艺设计、地面集输设计和驱油与环境监测等配套技术,建成了工业规模的燃煤电厂烟气CO_(2)捕集、驱油与地下封存全流程示范工程。工业化测试表明,开发的基于新型多氨基CO_(2)捕集溶剂(MSA)的捕集技术比传统的乙醇胺CO_(2)捕集溶剂(MEA)捕集技术成本降低35%,高89-1区块累计注入液态CO_(2)31×10^(4)t,累增油8.6×10^(4)t,封存CO_(2)28×10^(4)t,中心井区已提高采收率9.5%,预计提高采收率可达到17.2%。

滩坝砂特低渗透油藏CO2驱油技术及应用

针对滩坝砂特低渗透油藏CO2驱面临混相难、波及系数低等问题,综合运用地质学、渗流力学和油藏工程等理论和方法,采用物理模拟和数学模拟相结合的手段,制定了CO2驱评价标准,明晰了CO2驱提高采收率机理,形成了CO2驱井网适配优化设计技术,优化了示范区高89-1块CO2驱技术政策界限。实践表明,技术应用效果良好,截至目前,CO2驱油与封存示范区累计注入CO22.8×10^5t,累计增油6.5×10^4t,封存CO2 2.6×10^5t。

特低渗透油藏CO_2非混相驱井距与产量关系理论模型

依据预期产量建立井距模型对于确定合理井网密度具有重要意义。基于特低渗透油藏非线性渗流理论,考虑CO_2对原油的降黏作用及油相启动压力梯度变化,建立了一维CO_2非混相驱渗流数学模型。在此基础上,应用Buckley-Leverett驱替理论和渗流理论,建立了特低渗透油藏CO_2非混相驱井距与产量关系理论模型,开发了井距计算软件并进行了实例计算和理论图版绘制。结果表明,考虑油相黏度、油相启动压力梯度均变化时,井距最大;在驱替前期,油相启动压力梯度对井距的影响显著,而油相黏度对井距的影响较小,在驱替后期油相黏度对井距的影响逐渐变强;井距随预期产量的增加而减小,预期产量越小,井距增长得越快;井距随地层原油初始黏度、油相初始启动压力梯度的增加而减小。井距与产量关系理论模型给出了一种依据预期产量计算井距的快速计算方法,为油田井网部署提供了理论依据。

气水交替改善CO2驱油效果的适应界限

针对低渗特低渗透油藏CO2驱油效果差、气窜现象严重等特点,开展了CO2驱气水交替注入(WAG)方式改善CO2驱油效果研究,评价了岩心渗透率及其非均质性对气水交替驱油效果的影响;选取天然露头和人造非均质岩心,对气水交替的注入速率、注入参数及注入量进行优选,进行了WAG驱的适应性评价。研究表明,对于0.5×10^(-3)、1×10^(-3)和5×10^(-3)μm^2的低渗特低渗均质岩心,气水交替驱能够实现良好的流度控制作用,延长CO2的窜逸时间,且渗透率越低,气窜时间越晚;渗透率级差为5、10和50的非均质性岩心,渗透率级差越小,气水比越高,提高采收率效果越好。渗透率级差大于10时,气窜时间明显提前,特别是当级差大于50时,气水段塞无法有效启动低渗基质中的剩余油,快速气窜而无经济效益。利用气水交替在适应界限范围内可显著降低CO2流度,延长CO2窜逸时间,启动基质中的剩余油,提高剩余油采收率。图16表2参20。

CO_(2)驱注采耦合提高采收率技术

应用物理模拟与数值模拟相结合的研究方法,明确了注采耦合在气驱中的作用机理和开发规律。通过微观可视化实验,明晰了CO_(2)驱注采耦合扩大波及的主要机理是溶解扩散与弹性膨胀,其避免了注采井间流线直接沟通,消除了注采井间的高压差条带,使得注采井控制区域压力均匀上升,CO_(2)均匀扩散,从而边角区的油更容易得到动用。利用数值模拟方法建立了CO_(2)驱注采耦合的技术界限,初期耦合、高压力保持水平、短注长采是最优开发模式,可提高目标区块采收率约6.3%。研究结果可为注采耦合技术应用于气驱矿场实践提供理论依据。

CO_(2)high-pressure miscible flooding and storage technology and its application in Shengli Oilfield,China

There are various issues for CO_(2)flooding and storage in Shengli Oilfield,which are characterized by low light hydrocarbon content of oil and high miscible pressure,strong reservoir heterogeneity and low sweep efficiency,gas channeling and difficult whole-process control.Through laboratory experiments,technical research and field practice,the theory and technology of CO_(2)high pressure miscible flooding and storage are established.By increasing the formation pressure to 1.2 times the minimum miscible pressure,the miscibility of the medium-heavy components can be improved,the production percentage of oil in small pores can be increased,the displacing front developed evenly,and the swept volume expanded.Rapid high-pressure miscibility is realized through advanced pressure flooding and energy replenishment,and technologies of cascade water-alternating-gas(WAG),injection and production coupling and multistage chemical plugging are used for dynamic control of flow resistance,so as to obtain the optimum of oil recovery and CO_(2)storage factor.The research results have been applied to the Gao89-Fan142 in carbon capture,utilization and storage(CCUS)demonstration site,where the daily oil production of the block has increased from 254.6 t to 358.2 t,and the recovery degree is expected to increase by 11.6 percentage points in 15 years,providing theoretical and technical support for the large-scale development of CCUS.