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。

CO_(2)快速吞吐提高页岩油采收率现场试验

页岩油注CO_(2)吞吐提高采收率技术处于探索阶段,目前面临着CO_(2)与页岩储层及流体相互作用机制不明确、数值模拟技术不成熟、缺乏规模注采及低成本回收工艺等技术难题。为探索页岩油注CO_(2)提高采收率主控机理,以苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油为对象开展了超临界CO_(2)水岩反应实验,分析了高温高压条件下页岩矿物溶蚀作用及其对孔隙度和渗透率的影响,并通过注CO_(2)恒质膨胀实验、最小混相压力测试评价了地层超压条件下注CO_(2)后原油高压物性变化特征,并在此基础上开展考虑多因素数值模拟研究优化了设计注入参数,最终通过矿场试验验证了技术可行性。研究结果表明:(1) CO_(2)水岩反应以碳酸质矿物溶蚀占主导,长英质矿物部分溶解,生成中大孔隙;(2)在地层原油中注入适量的CO_(2),显著萃取了原油中间烃组分,原油黏度从5.151 mPa·s下降到1.250 mPa·s,且CO_(2)首先萃取轻烃组分,随生产时间增加萃取组分逐渐变为重烃;(3)基于人工压裂与天然缝网混合介质组分数模模型,优化设计单井吞吐注气量1.7×10~4 t,注气速度500~600 t/d,焖井时间50 d;(4)低压侧加热的页岩油CO_(2)吞吐地面工艺,可依据CO_(2)注入地面工艺多参数数据模型,实现精准控温,避免注入管线冻堵及井下油管和套管材料低温脆断问题;(5)产出气CO_(2)浓度高于80%时,采用气相回收直注工艺,实现产出气回收成本降至104元/t。结论认为,CO_(2)快速吞吐有效提高了页岩油采收率,形成的机理认识和技术系列可为页岩油注CO_(2)吞吐开发提供参考和借鉴。

老油田“3+2”大幅度提高采收率技术内涵、机理及实践

传统方式的化学驱项目一般采取“2+3”的协同方式,也就是先通过水驱井网调整一次到位,再实施化学驱,受剩余油认识和预测精度的影响,会出现部分低产低效井,化学驱含水谷底平台期短,提高采收率幅度有限。为此,胜利油田通过基础攻关和探索实践,创新提出了化学驱与动态优化调整加合增效的“3+2”大幅度提高采收率技术,该技术是指在化学驱过程中,充分发挥和利用驱油体系扩大波及体积、提高驱油效率、调整动态非均质性的特点,主动培育、壮大动态剩余油富集区(“油墙”),适时井网调整、重构流场、均衡注采,高效动用、采出“油墙”,最大程度延长化学驱含水谷底平台期,实现三次采油和二次采油(“3+2”)适配优化、大幅度提高采收率的目的。通过大量物理模拟和数值模拟研究,明确了“井网-驱油剂-剩余油”适配优化提高采收率的机理。该技术在胜坨油田二区东三段5砂组进行了应用,通过优化“3+2”井网调整方式、驱油体系和注入参数等,预计区块含水谷底平台期从3 a延长至8 a,最终采收率为60.5%,比原方案采收率再提高7.5百分点。该技术是老油田大幅度提高采收率的关键技术,可以为中外同类型油藏延长化学驱见效高峰期提供指导和借鉴。

普通稠油降黏复合驱技术研究与矿场试验

针对普通稠油油藏水驱采收率低且热采成本高、碳排放量大的问题,基于春光油田低温高盐储层的流体性质,优选了阴离子型降黏剂和耐盐聚合物,通过室内物理模拟实验,明确了热水驱、单一降黏剂驱、复合驱的降水增油机理;建立了降黏复合驱反应动力学方程,在CMG-STARS软件中开发了降黏复合驱数值模拟方法,并优化了春2单元普通稠油降黏复合驱井网、井距及注采方案。研究结果表明:降黏复合驱可以充分发挥驱替相增黏、被驱替相降黏的加和效应,具有体系用量少、碳排放低、提高采收率幅度大等优势;降黏复合驱适合五点法井网,注采井距应小于200 m,在增稠剂质量分数为0.25%、降黏剂质量分数为0.20%的条件下,最佳注入段塞量为0.5倍孔隙体积,注采比为1.05。矿场实践表明,特高含水后期(含水率96.0%)的油井实施降黏复合驱,含水率降幅达30%以上,日增油5 t/d。研究证实了该项技术矿场应用的可行性,可为改善普通稠油开发效果、实现工业减排提供借鉴。

CCUS-EOR项目经济系统评价方法及其应用

CCUS-EOR是碳捕集利用与封存体系中专用于强化采油或提高采收率的技术,是社会和企业实现“双碳”目标的重要技术途径。CCUS-EOR项目投资大、风险高,经济效益和社会效益显著,开展科学评价工作尤为重要。结合工作实践,梳理了CCUS-EOR项目经济评价的方法和流程,并对精细分析增量成本、多层次多角度评价项目效益、评价碳减排指标、评估社会效益以及全产业链经济效益评价等关键指标开展了深入的分析和总结,创造性地提出了一些指标和观点,探索形成了聚焦CCUS项目全产业链要素的CCUS-EOR项目经济系统评价方法体系。研究成果为此类项目科学决策提供了技术支持。

二元驱体系水动力尺寸与储层喉道尺寸匹配关系

针对低渗透油藏二元驱过程中聚合物分子量和浓度选择无依据的问题,首先,采用激光粒度分析仪测试不同条件下二元驱体系水动力学尺寸,明确了二元驱体系水动力学半径随聚合物分子量、聚合物浓度、表面活性剂浓度、基液矿化度的变化规律;然后,通过恒速压汞实验测试不同渗透率人造岩心平均喉道半径,并拟合出了人造岩心渗透率与平均喉道半径经验公式,最后,基于二元驱体系注入性实验结果,结合现场数据计算得到的判定标准,明确当岩心渗透率小于20×10^(-3)μm^(2)时,注入聚合物的分子量应小于300万,质量浓度小于500 mg/L;当岩心渗透率处于20×10^(-3)~40×10^(-3)μm^(2)之间时,注入聚合物的分子量应小于500万;当岩心渗透率处于40×10^(-3)~70×10^(-3)μm^(2)之间时,注入聚合物的分子量应小于1200万,结合基液矿化度和表面活性剂浓度对二元体系水动力尺寸影响规律,可为现场二元体系配方调整提供指导。

稠油油藏蒸汽-空气复合火驱特征分析及参数优化

针对常规火驱存在热利用率低和高黏油启动慢的问题,以新疆红浅1井区稠油油藏为例,利用数值模拟模型对比了常规火驱和蒸汽-空气复合火驱的驱油特性和燃烧特性,通过对复合火驱各区带的温度、含油饱和度等参数进行分析,探究了蒸汽-空气复合火驱协同增效作用,并对蒸汽-空气复合火驱的注入参数进行了优化。结果表明:提产增效的主要机理是湿蒸汽吸收已燃区中滞留的热量变为过热蒸汽,并被高速流动的空气携带穿过燃烧前缘,使冷油区原油黏度大幅度降低,在提高驱油效率的同时增大了蒸汽冷凝带的宽度、燃烧波及体积和火线推进速度;注入参数的优化能提高复合火驱的开发效果,水气比越大,产能越高,而采用段塞注入会降低产能,为满足经济效益开发,最佳水气比应为3.0×10^(-3)m^(3)/m^(3)左右,最佳注汽段塞间隔应为90~120 d。该研究成果对火驱油藏提高开发效果具有借鉴意义。

CO_(2)分注井气嘴节流特性及矿场应用

为了解决CO_(2)分注井节流压差建立困难,气嘴易冲蚀的技术难题,通过构建CO_(2)物性变化的流动-传热耦合模型,揭示2级和3级节流气嘴的流场演化机制,优化设计气嘴结构、建立了绕流气嘴节流图版并开展现场应用。结果表明:流量为10 m3/d时,2级嘴径1.4 mm和3级嘴径1.6 mm的绕流气嘴分别能产生将近6 MPa和8 MPa的节流压差,证明绕流气嘴结构合理、性能可靠、能够达到调整层间压差的技术要求;参照气嘴图版优选的节流气嘴,现场应用20口井,节流压差可达4 MPa左右,调整后注入压力上升2.4 MPa,加强层相对吸气比例由9.7%上升至50.7%,有效调整了层间差异,解决了分注井小层吸气不均的问题。研究结果指导现场测调,为CO_(2)分注规模化应用提供技术支撑。

单相缓速酸酸蚀裂缝导流规律

低渗碳酸盐岩酸压成功的关键在于酸压后形成可在地层闭合压力下保持高导流能力的酸蚀裂缝。单相缓速酸是一种具有纳米结构、低伤害、低摩阻及高缓速性能的新型酸液体系,应用潜力大,但其酸蚀裂缝导流规律尚不明确。以光滑岩板和粗糙岩板为实验对象,以盐酸、胶凝酸和乳化酸为对比,利用酸液刻蚀和酸蚀裂缝导流实验、表面形貌扫描和连续强度测试仪,研究了酸液类型、交替注入级数、注入速度、黏度比、反应时间、岩板类型对导流能力的影响。结果表明:单相缓速酸相对于盐酸、胶凝酸和乳化酸,可形成强沟道型刻蚀形貌,差异化溶蚀程度高,岩板强度损伤减缓,在高闭合压力下可保持较高的导流能力。提高酸液交替注入级数(≥3级)、注入速度、黏度比(黏度差≥50 mPa·s)及岩板初始表面粗糙度,有助于形成优势酸液流通通道。单相缓速酸实现高导流酸蚀裂缝机理为:(1)黏性指进形成差异化刻蚀沟道;(2)主蚓孔滤失形态及“虹吸”效应减缓裂缝表面强度损伤。

超临界CO_(2)对致密碳酸盐岩力学特性影响

采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波响应、岩石力学特性和破裂形态特征。结果表明,随着浸泡时间增加,化学溶蚀作用引起溶蚀孔径增大,岩样孔隙度、渗透率增加,而声波速度、动态和静态岩石力学参数均下降;当浸泡时间大于1.0 d后,岩样物性参数增大和力学强度降低明显;随着浸泡时间增加,岩样破裂形态由单一低角度剪切缝向高角度剪切缝、共轭缝和剪切、张型复合缝等复杂形态发展;压裂短时间内(小于1.0 d)超临界CO_(2)+地层水形成的弱酸对岩石力学强度劣化程度有限。

基于阵列声波测井的井下多尺度压裂效果评价方法

为有效监测水力压裂效果、提高储层压裂效果评价精度,基于阵列声波测井资料的井下压裂效果评价方法,采用反射斯通利波提取和成像技术定量表征近井筒压裂缝,建立适用于测井观测系统的叠前深度偏移成像算法,以实现远井压裂缝的高精度成像,形成了基于阵列声波测井的井下多尺度压裂效果评价方法,并在中国西部某油田X1水平井成功应用。研究表明,基于阵列声波测井资料评价的压裂缝发育程度与压裂液注入量呈正相关关系,并且压裂缝最为发育层段与地震蚂蚁体属性图中天然裂缝发育位置一致。基于阵列声波测井的井下压裂效果评价方法的提出,对表征井周数十米范围内不同尺度压裂缝的发育情况具有重要意义,对更好地发挥水力压裂技术对能源勘探开发行业的支撑作用具有一定指导意义。

纳米SiO_(2)强化CO_(2)地质封存页岩盖层封堵能力机制试验

页岩为CO_(2)盐水层地质封存常见盖层岩石类型,强化盖层封堵能力有利于提高CO_(2)地质埋存量和安全性。为探究随CO_(2)混注纳米SiO_(2)(SNPs)强化盖层封堵能力的有效性和可行性,对CO_(2)地质封存页岩盖层样品开展原地条件下的超临界CO_(2)酸蚀反应试验,基础组为页岩样品-地层水、对照组为页岩样品-地层水+超临界CO_(2)、优化组为页岩样品-地层水+SNPs+超临界CO_(2),并采用核磁共振测试、场发射扫描电镜可视化观测、X射线衍射测试和岩石力学试验,探究CO_(2)酸蚀反应前后的页岩孔隙结构、表面形貌、矿物成分及力学性质特征。结果表明:优化组的大孔孔隙分量及孔隙度和渗透率增大幅度低于对照组;与对照组相比,优化组黏土矿物与碳酸盐岩矿物相对含量损失少,表明随CO_(2)混注SNPs可使岩样内部酸蚀作用减弱;SNPs在岩石端面吸附聚集或进入岩心孔喉,可使优化组页岩样品力学性能损伤程度降低;随CO_(2)混注SNPs有利于强化CO_(2)盐水层地质封存盖层封堵能力。

新型低界面张力纳米微球调驱剂的合成与性能研究

聚丙烯酰胺纳米微球调驱剂作为一种新型的纳米驱油材料,在油田提高采收率方面取得了广泛应用。但是,目前使用的聚丙烯酰胺纳米微球功能主要以封堵为主,存在单体固含量低、水溶液吸水膨胀速度过快、驱油和降低表界面张力功能较差等问题。利用反相乳液聚合法,以白油为油相,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)混合单体为水相,油酸/双子聚醚/OP-10混合表面活性剂为乳化剂,根据三元相图确定油相/乳化剂/水相三相的最佳配比(质量分数)为33.93%/24.87%/41.2%,以甲叉双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,在35℃利用氧化-还原剂聚合获得了既具有封堵功能,又具有超低表界面张力、高洗油效率的新型纳米微球调驱剂。工艺优化实验确定最佳的合成条件为单体配比m(AM)∶m(AMPS)为8∶1,交联剂质量分数为0.1%,氧化-还原剂质量分数为0.3%,搅拌速度为450 r/min。对聚合物纳米微球进行表征和性能评价,结果表明,其固含量为20.1%,粒径为54 nm,纳米微球封堵率可达95.1%,用其0.2%的水溶液测得界面张力为0.332 mN/m,洗油效率高达89.13%,为实施油田调驱提供了一种新材料。

CCUS腐蚀控制技术对策

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)对于减缓全球气候变化、推进低碳发展具有重要意义。在石油开采过程中,利用CCUS技术将储存的CO_(2)注入油气井提高了油田原油采收率,但是CO_(2)溶于水后形成的碳酸会加剧金属管道的腐蚀,对设备的安全运行造成重大威胁。首先介绍了CO_(2)腐蚀机理,详细描述了造成油气生产系统中CO_(2)腐蚀的主要影响因素;然后对合金防护、涂覆防护层防护、缓蚀剂防护等常见的腐蚀控制方法及其研究进展进行了分析讨论;最后结合CCUS腐蚀控制研究现状,总结了在不同介质环境下CO_(2)腐蚀控制具体的措施和建议。研究成果为CO_(2)腐蚀控制技术的研究与发展提供了参考和依据。

致密油储层压裂裂缝扩展规律分析及影响研究

以鄂尔多斯延长组长7裂缝性致密油储层为例,开展致密油储层裂缝扩展实验研究,分析裂缝扩展的影响因素,并对裂缝扩展规律进行模拟分析,实验结果表明:长7致密油储层岩石杨氏模量、泊松比和抗压强度波动范围广,造成数值差异较大;矿物组成分布差异为3%~46%,平均值为16.85%左右;该区块储层岩石发育部分的天然裂缝,储层最大水平主应力和最小水平主应力差异较大,储层水平和垂直方向上的孔、渗、饱等物性差异较大。天然裂缝的形成和发展受自然裂缝存在与地应力场差异这两个关键因素的显著影响,长7储层原始状态下裂缝的形态呈现低角度。

井地过渡带对聚合物驱油剂性能影响研究

利用井地过渡带剪切模拟实验装置,以疏水缔合聚合物AP-P4为研究对象,研究不同吸水强度条件下,剪切后聚合物溶液的表观黏度、流变性、阻力和残余阻力系数、微观结构以及水动力学半径的变化情况。结果表明,经井地过渡带剪切后,随着吸水强度的增大,聚合物AP-P4溶液的黏度损失率高达61.4%,建立阻力系数和残余阻力系数的能力降低40.0%以上,但其建立残余阻力系数能力的降低幅度要比建立阻力系数能力的降低幅度小。聚合物溶液的储能模量和损耗模量降低,微观结构被破坏的越严重,水动力学半径越小。

稠油油藏热溶剂辅助重力泄油开采机理及参数优化

针对稠油油藏开采过程中存在的热损失大、含水率高及开发效率低等问题,以加拿大Mackay River油藏为研究对象,建立了热溶剂辅助重力泄油技术的数值模拟模型,分别对SAGD、VAPEX和热溶剂辅助重力泄油开采特征进行对比,对热溶剂辅助重力泄油开采技术的生产压力、注入速度和注入温度进行参数优化。研究结果表明:热溶剂辅助重力泄油技术在注采压差、采油速度和采收率方面优于SAGD与VAPEX技术;在实际开发过程中,热溶剂辅助重力泄油技术的最佳应用条件为:井底生产压力为700 kPa,注入速度为160 m^(3)/d,注入温度为275℃;三维实验结果进一步验证了数值模拟运算结果的可行性。该研究可为后续浅层稠油油藏的高效开发提供借鉴。

“双碳”愿景下CO_(2)驱强化采油封存技术工程选址指标评价

在国家能源安全和“双碳”战略愿景下,CO_(2)驱强化采油封存技术(CO_(2)-EOR)因能助力油气行业转型发展,成为“低碳化”乃至“负碳化”的首选技术和最现实的选择。无论是实验、数值模拟还是现场实践,目前国内外学者对CO_(2)-EOR研究侧重于CO_(2)作为高效的驱油“催化剂”本身及油藏CO_(2)-EOR适应性认识,对于工程选址评价缺乏统一标准和系统研究。在充分调研国内外文献的基础上,结合中国CO_(2)-EOR应用进展和工程实践,明确了CO_(2)-EOR工程选址可行性评价所需的通用依据,指出了CO_(2)-EOR工程选址遵循“CO_(2)封存与驱油双统一”、安全性、经济性的专属性原则,并从CO_(2)-EOR工程选址的地质、工程、安全、经济4个要素开展了较详尽系统的研究,定性-定量构建了“4+8+27”CO_(2)-EOR工程选址三级指标评价体系(GESE),以期为油藏开展CO_(2)-EOR工程选址提供借鉴,助力中国碳减排技术的应用与发展。

考虑射孔摩阻的水平井段内多裂缝流量均衡分配规律研究

水平井分段多簇压裂过程中,簇间应力阴影将引起多裂缝进液差异。页岩气藏生产测井数据表明,超过40%的射孔簇对油气产量无贡献。为揭示多裂缝非均匀扩展机制,建立了考虑多孔介质流固耦合的多裂缝竞争扩展有限元模型,构建了井筒流动模型,并对压裂液流动压降进行了简化表征,设计引入了管流单元和流体连接单元,有效模拟了井筒与孔眼处的流量动态分配,研究了射孔摩阻对多裂缝进液分配比例的影响规律。结果表明:当射孔摩阻增大到特定阈值时,多裂缝流量分配比例将由簇间应力阴影转变为射孔摩阻控制,合理布置低孔密、孔数可有效增大射孔摩阻,促进多裂缝均衡扩展;利用该模型对西南某区块X水平井射孔方案进行优化,当簇间距为15 m、孔径为0.015 m、总孔数由50降至32时,单簇平均进液量提高了0.125 m^(3)/min,各簇进液差异系数为3.9%;非均匀布孔时,单簇平均进液量提高了0.101 m^(3)/min,各簇进液差异系数为4.1%。该研究为水平井多裂缝均匀扩展提供了理论方法和参考依据。

深层碳酸盐岩储层酸压进展与展望

酸压改造是深层碳酸盐岩储层高效勘探开发的技术利器。随着勘探开发逐渐迈向特深层,厘清目前酸压技术发展现状与趋势至关重要。从酸压裂缝起裂与扩展、酸刻蚀水力裂缝与导流能力构建、酸压数值模拟技术3个方面阐释了酸压改造机理;分析了黏度控制型、生酸时间控制型、H+屏蔽吸附型、非盐酸基型等4类耐高温缓速酸液体系特点;系统梳理了我国深层碳酸盐岩酸压工艺技术发展的4个历程,剖析了目前9000 m以深特深层碳酸岩酸压面临的4个挑战:能否压开储层、地层温度突破酸液体系耐温极限、高温高压测试手段缺乏、储集体靶向沟通难度大。基于此,提出了5个酸压研究展望:特深井破裂压力精准预测、耐220℃多功能酸液体系研发、超高温高压实验平台构建、全在线酸压技术、超临界CO_(2)酸压技术探索,力求实现特深层碳酸盐岩高效立体开发。