南川常压海相页岩气注CO_(2)吞吐提高采收率工程实践

当前研究实验和模拟论证了注CO_(2)吞吐提高页岩气采收率的理论可行性,然而其实际工程效果尚未得到现场试验的验证。为此,基于四川盆地南川常压海相页岩气藏地质赋存及生产特征,开展了页岩等温吸附和CO_(2)—CH_(4)竞争吸附机理研究,实施了国内首次常压海相页岩气衰减井CO_(2)吞吐现场试验,并提出了构建成套技术体系的攻关方向。研究结果表明:①气井生产到后期进入低压低产阶段,表现出地层能量不足的特征,是提高气井采出程度的重要阶段;②常压页岩的CH_(4)和CO_(2)吸附能力明显高于低压或高压页岩,采用CO_(2)提采更具可行性和必要性;③相同条件下的常压、高压和低压3组页岩样品均表现出对CO_(2)的吸附量大于对CH_(4)的吸附量,且对气体的吸附能力依次为南川(常压海相)页岩>长宁(高压海相)页岩>延长(低压陆相)页岩;④试验井注CO_(2)吞吐增产效果明显,页岩气单井预测最终可采储量(EUR)从0.75×10^(8) m^(3)上升到0.90×10^(8) m^(3),单井控制储量5.186×10^(8) m^(3),预计采收率提高了2.9%。结论认为:①实施的国内首次常压海相页岩气衰减井注CO_(2)吞吐试验取得突破性进展,为我国页岩气井提高采收率技术研发与应用提供了重要借鉴与参考;②亟需开展页岩气衰减井CO_(2)提采资源潜力与时机评估、提采效果定量评价与工艺优化等研究,并形成页岩气衰减井注CO_(2)吞吐提高采收率成套关键技术及标准体系。

低渗砂岩油田CO_(2)驱化学机理及提高采收率研究

针对低渗砂岩油藏进行了CO_(2)驱开发技术研究,分析了CO_(2)驱油化学机理及主要影响因素。基于目标油藏流体特征进行了PVT拟合,确定其CO_(2)驱最小混相压力,明确了不同压力及注入时机对CO_(2)驱采收率、气油比、含水率及驱动压差等的影响规律,探究了CO_(2)泡沫驱在提高采收率方面的效用。结果表明:24.5 MPa为目标区域CO_(2)驱的最小混相压力,采收率会随着压力的升高而增加,28 MPa时CO_(2)驱提高采收率可达30.57%。气体突破时间、总采收率与CO_(2)注入时机密切相关,CO_(2)注入越早,越有利于采收率的提高,出口含水率为60%时注入可提高采收率39.13%。CO_(2)泡沫驱可以在一定程度上起到提高采收率的效用。

衰竭底水气藏注CO_(2)提高天然气采收率与碳封存机理

气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、注采方案对注CO_(2)提高气藏采收率影响、盐度对注CO_(2)提产及封存影响等目前认识不清的问题开展了CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡规律及注CO_(2)提采与封存数值模拟研究。研究结果表明:①随着盐度增加,CO_(2)和CH_(4)在盐水中的溶解度降低,液相的密度和黏度增加,盐度对气相性质几乎没有影响;②随着压力增加,CO_(2)和CH_(4)在液相中的溶解度均增加,气相、液相密度和黏度均增加,液相偏差因子随压力增加而增加,气相偏差因子先减小后增加;③同注同采方案CH_(4)产量更稳定且产出的CO_(2)少,而先注后采方案则会加速CO_(2)与CH_(4)的混合,CO_(2)封存量低,前者更适合注CO_(2)提采及封存;④在不考虑盐析效应的前提下,盐度对CH_(4)采收率和CO_(2)封存量的影响几乎可以忽略不计,不同盐度的衰竭底水气藏中CH_(4)采收率均超过80%、CO_(2)封存率均超过99%,短期注CO_(2)过程中,CO_(2)主要以气态或超临界态的形式被封存,少部分CO_(2)溶解在液相中,100年后CO_(2)在液相中的溶解质量分数约为5%。结论认为,衰竭底水气藏注CO_(2)能增压补能、驱替置换残余天然气,提高采收率并实现碳封存。

致密砂岩气藏注CO_(2)提高天然气采收率微观机理

中国致密砂岩气藏资源储量丰富,复杂的气水渗流关系和气水同产特征制约了单井产能的发挥和天然气采收率提高,注CO_(2)是提高气藏采收率(EGR)和实现碳埋存的双赢途径。为明确致密砂岩气藏CO_(2)驱替微观渗流和提高天然气采收率机理,指导致密砂岩气藏CO_(2)-EGR方案设计,基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立了孔隙尺度多相多组分流动模型,揭示了致密砂岩气藏储层微观气水分布特征和CO_(2)-EGR的微观渗流机理,并明确了CO_(2)-EGR的主控因素。研究结果表明:①驱动压差显著影响了致密砂岩气藏的气水微观分布和水锁程度,使得气水流动能力和气水相对渗透率特征不同;②CO_(2)-EGR微观渗流过程包括气水两相的非混相驱替和CO_(2)-CH_(4)的混相驱替,对应EGR机理为分别受生产压差和地层压力控制的黏性驱替和混相扩散;③注入的CO_(2)可有效缓解水锁现象和贾敏效应,与CH_(4)良好的混相能力能促进沟通分散气泡,微观驱气效率可达42%~94%;④含水饱和度、孔隙结构和驱动压差显著影响微观驱气的作用机制和驱气效率的改善幅度。结论认为,在进行致密砂岩气CO_(2)-EGR的方案设计时,可优先考虑中—低含水饱和度的区块作为试验靶区,并根据靶区储层孔隙结构特征,优化不同注气阶段的注采参数,可充分发挥CO_(2)对CH_(4)的黏性驱替和混相扩散作用。

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO_(2)吞吐提高采收率机理

页岩油藏的成功开发在缓解我国能源紧缺的问题上发挥了重要作用,但衰竭式开发采收率较低,传统提高采收率的措施难以有效增产,因此明确页岩油藏注CO_(2)提高采收率的机理,对于探索页岩油的开发技术具有重要意义。为此,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏为例,开展了一系列注CO_(2)实验并结合流体注入能力和油气组分传质评价实验,揭示了注CO_(2)吞吐提高采收率的机理,并明确了注CO_(2)吞吐的埋存形式、埋存效率与其生产动态之间的耦合关系。研究结果表明:①CO_(2)的注入能力是水的7.77倍、N2的1.18倍;增加注入压力,促进CO_(2)与原油之间的相互作用,能有效提高CO_(2)的注入能力。②CO_(2)对原油物性的改善能力显著强于N2,在CO_(2)—原油组分传质的协同作用下,注CO_(2)吞吐的采收率比N2高6.84%。③原油膨胀和黏度降低是注CO_(2)吞吐前期提高采收率的主要机制,而后期主要通过CO_(2)对原油轻质烃类组分置换、萃取进一步实现了采收率的提高,混相压力(MMP)是注CO_(2)吞吐的阈值压力。④注CO_(2)吞吐过程中,埋存率从最初的77.77%持续降低到7.14%,不同形式CO_(2)的埋存比例具有动态变化的特征,但主要以游离态和溶解态埋存为主。结论认为,吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO_(2)吞吐在提高采收率的同时实现了CO_(2)的埋存,实验结果为研究国内相似页岩油藏注CO_(2)吞吐提采—埋存效率提供理论支撑和经验借鉴。

CO_(2)对稠油油藏的物性调控及辅助蒸汽驱提高采收率

为提高稠油油藏蒸汽驱后期开发效率,聚焦“双碳”背景下CCUS-EOR(碳捕集利用和封存体系提高采收率)技术的应用,以克拉玛依油田J6区为研究对象,通过对CO_(2)作用前后的稠油四组分分析,测试饱和压力、膨胀系数、黏度和密度变化情况,探究CO_(2)对稠油物性的调控效果;通过并联岩心物理模拟实验研究CO_(2)辅助蒸汽驱提高采收率效果。研究结果表明:稠油黏度主要受胶质和沥青质含量影响,稠油随着CO_(2)溶解气量的增加,饱和压力由2.08 MPa上升至11.11 MPa,膨胀系数总体呈上升趋势,上升7.6%;同时,黏度降低30.5%,密度减小3.5%。表明CO_(2)在提高饱和压力的同时,通过优化膨胀系数、黏度和密度,有效改善了稠油物性。此外,采用CO_(2)辅助蒸汽驱后,在CO_(2)溶解降黏、破乳的作用下,稠油采收率从38.55%提高至46.46%,相比纯蒸汽驱提高了7.91%。为CO_(2)辅助蒸汽驱提高稠油采收率的应用提供了理论和实验基础,可为同类型稠油油藏提高采收率提供借鉴。

碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高采收率机理研究进展

四川盆地碳酸盐岩气藏具有分布广、埋藏深、高温高压、含H2S、边底水活跃、非均质性强等特征,若能将CO_(2)注入到高含硫碳酸盐岩有水气藏中,可以达到CO_(2)埋存和提高天然气采收率双重目的;但常规实验和经典理论难以揭示其复杂机理。为此,文中分析了高含硫碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高天然气采收率开采过程中存在的主要问题,详细论述了高含硫碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高采收率机理研究进展,并提出了未来发展方向。

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。

改性纳米SiO_(2)超支化共聚物在中低渗油藏提高采收率的性能研究

为了提高中低渗油藏的采收率,采用自由基聚合反应合成了一种以改性纳米SiO_(2)为核、聚丙烯酰胺为亲水支链的改性纳米SiO_(2)超支化共聚物(MSHP).通过一系列的实验对MSHPs的结构与流变性能进行了表征,结果表明,MSHPs具有良好的稳定性、平均粒径小,为210 nm,并具有均匀的网状交联结构;使用幂律方程对不同条件下MSHPs的流变曲线进行拟合,质量浓度提高,K值增大,溶液的黏度增大;对于质量浓度为1000 mg/L的聚合物溶液,温度提高至75℃,K值从15.510降低至8.915,增黏效果下降;而矿化度提高后,溶液表观黏度降低,高剪切速率下,出现剪切变稠现象.油滴剥离与岩心驱替实验表明:相同浓度条件下的SDS溶液加入1000 mg/L的MSHPs后,油膜剥离速度显著提高;一次水驱含水率为98%后注入0.5PV的MSHPs和后续水驱后,可进一步提高中低渗岩心的采收率分别为12.1%和14.2%.

原位二氧化碳泡沫驱提高采收率实验

原位CO_(2)泡沫驱是一种很有潜力的提高采收率技术。通过原位CO_(2)泡沫驱提高采收率实验,优化了生气体系、泡沫体系以及注入参数,得到了最佳的注入量、注入速度和适用的渗透率级差范围。研究结果表明,在温度为70℃,地层水矿化度为10 000 mg/L条件下,得到可以作用于地层深部的原位CO_(2)泡沫体系,其配方为:2.1%碳酸氢铵+1.6%醋酸+9.5%氯化铵+0.1%α-烯烃磺酸钠AOS+0.1%油酸酰胺丙基甜菜碱DHSB,泡沫体积可达810 mL,泡沫综合指数为15552 mL·min。该体系形成的泡沫在油藏中部具有较高黏度和较大弹性的特性,能够有效封堵高渗通道,表现出良好的封堵能力。在渗透率级差为6左右时,原位CO_(2)泡沫体系注入速度控制在1.0mL/min左右,注入段塞量控制在0.3 PV,能够发挥最佳的调驱效果。研究还发现,该泡沫体系在渗透率级差为3.9~13.7的非均质储层中能有效提高采收率,而在渗透率级差为15.6的条件下,虽然未能显著提高低渗层采收率,但在高渗管中仍然有一定的洗油作用。本研究为原位CO_(2)泡沫驱技术的应用和优化提供了重要参考。

低渗透油藏CO_(2)驱不同注入方式对提高采收率与地质封存的适应性

低渗透油藏已成为中国油气开发的重要领域,开展CO_(2)驱可实现提高采收率和CO_(2)地质封存的双重目的,但不同的注入方式对其适应性存在差异。以某低渗透油藏典型物性和流体参数为例,利用数值模拟手段论证了CO_(2)连续注入(CGI)、水气交替注入-气水段塞比恒定(CWAG)和水气交替注入-气水段塞比逐渐减小(TWAG)3种不同注入方式对提高采收率和地质封存的适应性。研究结果表明,3种注入方式对于渗透率为1 mD的储层累积产油量和CO_(2)埋存量最高,采用生产气油比约束的工作制度更有利于CO_(2)驱提高采收率或地质封存。CGI注入方式在生产气油比界限为0.4倍的最大生产气油比约束下生产,更适合CO_(2)地质封存项目,CWAG注入方式在生产气油比界限为0.2倍的最大生产气油比约束下生产,更适合CO_(2)驱提高采收率和地质封存相结合的项目,而TWAG注入方式在生产气油比界限为0.6倍的最大生产气油比约束下生产,更适合CO_(2)驱提高采收率项目。

“双碳”目标下绿色提高采收率技术路径与实践

“碳达峰、碳中和”目标下,油气生产行业在持续增产稳产、确保能源安全的前提下,需要加强负碳、零碳和低碳技术创新,促使产业转型升级。新技术、新工艺、新材料的研发赋予了绿色低碳提高原油采收率技术新的内涵。理论研究与矿场实践表明:CO_(2)驱油、CO_(2)压裂增产、空气(减氧空气或N_(2))驱油、生物质基驱油、微生物基驱油技术碳减排效应明显,为提高原油采收率领域碳中和提供了新路径。未来将继续优化绿色提高原油采收率技术路径,构建新一代绿色低碳提高采收率工程技术体系,开展全流程全生命周期碳减排潜力研究,探索绿色低碳提高采收率技术定量表征方法。

CO_(2)微气泡溶解动力学及提高采收率机理研究

CO_(2)微气泡是一种具有潜力的提高采收率与碳埋存方法,本文在自主设计的CO_(2)微气泡发泡装置的基础上,表征了高温高压条件下微气泡形态,进一步研究了微气泡的溶解特征,研究结果表明:10 MPa下制备出的微气泡直径10~70μm,平均直径34.43μm;15 MPa下制备的微气泡直径更小,平均直径25.03μm;地层水高矿化度条件下,平均气泡直径277.17μm,且气泡稳定性降低.微气泡的溶解实验结果表明CO_(2)微气泡的溶解速率较高,但是未溶解的CO_(2)仍以气泡的形式在地层中运移,微气泡注入地层后将形成“碳化水+微气泡”的运移模式.采用可视化微流控平台,首次研究了高温高压条件下无化学剂辅助CO_(2)微气泡的提高采收率机理:(1)提高微观洗油效率;(2)通过体积膨胀、溶解携带作用将油滴带出盲端,采出盲端中的剩余油;(3)打破油滴的毛管压力平衡状态,采出柱状残余油;(4)在流动中产生“贾敏效应”,封堵大孔隙、提高波及效率.本文研究可为CO_(2)微气泡提高油藏采收率与碳封存提供指导.

“2+3”提高采收率技术的研究与应用

本文对中、高含水开发后期油田提出了一种改善调剖效果 ,提高采收率的新方法。通过对“2 + 3”提高采收率技术的研究 ,既提高了洗油效率 ,也提高了波及系数。该技术对濮 4断块应用改善了油藏开发效果 ,提高了采收率 ,取得了较好的效果。

低渗油田CO_(2)驱化学分析及提高采收率研究

CO_(2)驱替是一种提高低渗透油藏开发效率的方法,通过向低渗储层注入CO_(2),可以显著增加原油的采收率,具有重要的研究价值。采用长岩心驱替实验的方法,研究了在气藏中注入CO_(2)进行增产的不同因素对CO_(2)驱气效率的影响规律。结果显示:驱替速度对CO_(2)驱替效率有显著影响,速度越低,CO_(2)突破越早,CH_(4)最终采收率越低;岩心渗透率也对CO_(2)驱替效率有重要影响,渗透率越小,在注入相同孔隙体积的CO_(2)后,CO_(2)突破时间越短,CH_(4)最终采收率越低;重力分异效应导致高位注入低位采出时,CO_(2)突破更快,CH_(4)采收率更低;束缚水的存在能够延缓CO_(2)突破时间,提高CH4采收率。此举为低渗油藏注CO_(2)的高效开发过程提供了一定的理论基础和数据支持。

三塘湖盆地MZ区块致密油藏CO_(2)吞吐提高采收率

三塘湖盆地MZ区块致密油藏具有中—高孔隙度、特低渗透率和高含油饱和度的特征。开发初期采用水平井体积压裂获得高产,但自然递减率大,后期通过注水吞吐使得储量得到有效动用,但经过多年开发后注水吞吐效果逐轮变差,目前采出程度仅5.6%。为进一步提高采收率,开展了5口水平井CO_(2)吞吐试验。结果表明:CO_(2)在致密油提高采收率中主要发挥溶胀、增能、降黏、萃取轻质组分、提高流体流动能力等作用;在注入、焖井及生产全过程,CO_(2)作用机理会发生变化,从而造成原油性质的变化;CO_(2)在提高原油采收率的同时还具有较高的埋存率,兼具经济效益和社会效益,在致密油藏开发中具有较好的适应性和推广应用前景。

“2+3”提高采收率技术在濮城油田的应用研究

针对濮城油田已进入高含水开发后期 ,油藏产油量递减加大 ,开发效果变差的问题 ,认为高含水油田开发后期必须实施注水井调剖与驱油相结合 ,即“2 + 3”技术 .介绍了“2 + 3”提高采收率技术原理以及应用条件 ,“2 + 3”技术在濮城油田的应用情况 ,并指出了该油田应用“2 + 3”

磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒的生物合成及其在提高采收率中的应用

纳米Fe_(3)O_(4)具有独特的性质,如超顺磁性、尺寸小和低毒性,且易在外磁场下分离,近几年来在石油开发领域受到广泛的关注。本文综述了磁性Fe_(3)O_(4)纳米颗粒(NPs)的生物合成及其在提高采收率(EOR)的应用,首先介绍了微生物、植物提取液和动物合成磁铁矿:微生物的合成主要包括两个过程,一是对金属离子的吸附,二是还原矿化作用;植物提取液的合成依赖水溶性的一些代谢物,如多酚、生物碱和柠檬酸等的作用;动物体中也发现了磁铁矿,可以感应地磁场从而判断方向。然后阐述了Fe_(3)O_(4)NPs的EOR机理和应用:Fe_(3)O_(4)NPs可以将油滴包裹形成稳定的乳液,降低界面张力,改变润湿性,通过增加驱替流体的黏度和降低重油的黏度来提高波及效率以及楔形结构产生分离压力。在此作用下,总结了磁性Fe_(3)O_(4)在EOR方面的应用。

深层低渗透砂砾岩油藏注CO_(2)吞吐提高采收率实验研究

深层低渗透砂砾岩油藏地层天然能量较低,压裂后产能递减较快,并且由于地层水敏性以及非均质性较强,采取注水开发的效果较差,采出程度较低。为进一步提高此类油藏的开发效率,开展了注CO_(2)吞吐提高采收率实验研究,分析了生产压力、焖井时间、吞吐周期以及岩心渗透率对吞吐采收率的影响,并结合核磁共振分析实验研究了CO_(2)吞吐微观孔隙动用特征。结果表明:生产压力越低、焖井时间越长,吞吐采收率越高;随着吞吐周期的增加,周期吞吐采收率和换油率均逐渐降低;岩心的渗透率越大,不同周期的吞吐采收率就越高;注CO_(2)吞吐的最佳生产压力为26 MPa,最佳焖井时间为8 h,最佳吞吐周期为5次。岩心的孔隙结构对CO_(2)吞吐过程中原油的微观动用特征影响较为明显,大孔隙发育较少、物性较差的岩心,吞吐初期主要动用大孔隙中的原油,而吞吐后期采收率的贡献主要来自小孔隙,此类岩心整体采出程度较低;而对于大孔隙发育较多、物性较好的岩心,大孔隙中原油的动用程度一直高于小孔隙,并且总体采出程度较高。S-1Y井实施注CO_(2)吞吐措施后,日产油量明显提升,含水率明显降低,取得了较好的增油效果。

低渗油藏CO_(2)驱提高采收率模拟技术研究

主要论述了在低渗油藏中使用CO_(2)驱进行开采的开发方案。首先,依据目标油藏建立了基本油藏模型,并用油藏数值模拟方法对油藏进行了模拟计算。然后对比不同开发方式,最终选择CO_(2)驱作为该油藏的开发方式。之后对井网井距进行优化研究,选择五点法、350~450 m的井距对本区块进行开发,通过对压力水平优化研究,得出30 MPa为最优压力值;针对注气井注气能力及产能进行预测研究,通过对油藏模型的计算,计算出单井最大注气量为93.1~127.5 t/d、单井最大日产油量为27.32 t/d。最后针对开发指标进行预测,发现15年后采出程度高达29.00%。低渗油藏运用CO_(2)驱进行开采可以显著提高采收率,该研究成果对该类低渗油藏的开发具有极好的借鉴意义。