海上稠油超临界多元热流体驱油特征物理模拟

利用蒸汽驱开发海上稠油,存在能耗高、热利用率低、效果差等问题。超临界多元热流体作为一种新兴的注入热介质,可有效解决上述问题。其主要成分为超临界蒸汽、超临界N_(2)及CO_(2),是由有机废液在温度373.85~699.85℃、压力22.1~30.0 MPa的空气和超临界蒸汽环境中气化及燃烧而成。但是,目前国内外相关研究仍处于初级阶段,缺乏有效的物理模拟装置和方法,超临界多元热流体驱的可行性尚待进一步评估,其驱油特征及参数影响规律也不清楚。为此,文中首次利用自主研制的大型超临界多元热流体驱替实验装置,研究超临界多元热流体驱油过程,揭示了最终采收率变化、超临界多元热流体腔发育和剩余油分布等驱油特征,并阐明了超临界多元热流体注入温度及压力变化对开发效果的影响规律。研究结果表明:与蒸汽驱相比,采用超临界多元热流体驱油,最终采收率提高了13.06百分点,可有效降低稠油黏度,延缓突破时间,扩大波及范围,降低剩余油饱和度和热损失,是一种有效的海上稠油开发技术。随着注入温度的升高,超临界多元热流体波及范围增大,最终采收率提高,但同时焦炭产量增加;而注入压力的增加可改善驱替效果,并抑制焦炭生成。文中研究结果为海上稠油超临界多元热流体驱油的现场实施奠定了理论基础。

海上稠油油田热采开发现状与展望

中国海上稠油资源丰富,渤海油田探明储量一半以上为稠油,如何高效开发是目前面临的难题。总结了中国海上稠油油田资源特征、有效开发方式、海上热采开发特点和技术挑战;系统阐述了现阶段中国海油海上稠油热采开发取得的新理论和关键技术,包括海上大井距高强度热采开发理论、高强度注采及长效防砂技术和适应海上稠油热采的平台高度集成技术等;分析了目前渤海4个典型稠油油田热采开发情况;最后为持续推动海上稠油热采向规模化开发迈进,从进一步提高热采采收率、降低热采开发成本和提高稠油热采储量动用率等方面对海上稠油规模化热采上产进行了展望。本文研究对于未来海上稠油油藏大规模热采开发实践具有重要指导意义。

海上稠油油田热采开发工程技术研究与应用

陆上稠油热采技术已相对成熟,但由于海上特殊作业环境,海上稠油开发面临经济门槛高、安全性要求高等难题。针对如何促进海上稠油油田经济有效且安全开发等问题,结合旅大21-2、旅大5-2北(一期)等海上稠油热采项目,对海上稠油热采的相关方案及工程技术展开了研究,主要包括:注热和采油方式选择、蒸汽锅炉选型、蒸汽锅炉水源选择及处理、稠油高效处理与输送、热采伴生气体危害性组分研究及安全与防腐应对、平台形式与井口布置等。研究成果有效支持了旅大21-2和旅大5-2北等稠油油田的热采开发,验证了相关技术的可行性,并为其他海上稠油油田热采开发提供了借鉴。

海上稠油热采平台设计关键技术研究

针对渤海两大稠油油田开发设计的各项技术要求(锅炉形式、平台型式),从安全和经济性角度考虑进行了大量的方案对比和研究分析。热采锅炉采用带汽水分离器的微过热锅炉,同时分析两大稠油油田特点,确定适宜自身油田特性的平台设计型式,为我国海上稠油开发奠定了坚实基础,对后续的渤海稠油规模化热采开发具有重要的指导和借鉴意义。

海上稠油油藏热稀油复合吞吐解堵工艺技术研究

稠油热采过程中形成的油包水乳状液可能会堵塞地层孔喉,影响热采井产量。采用热稀油复合吞吐解堵措施工艺,以稀油和化学降黏剂为采油介质,利用注入稀油稀释地下稠油、化学破乳降黏增效等作用,能够有效解除近井地带乳化堵塞,实现增产增效。开展了掺稀降黏和降黏剂破乳降阻的室内实验,结果表明,稠油掺入稀油后黏度显著降低,稀油黏度越低,温度越高,掺入稀油比例越大,掺稀降黏效果越好。稀油可作为化学剂的溶剂载体,掺入降黏剂可以促进稀油与稠油混合溶解,同时通过促进乳状液破乳和反相乳化,减小乳状液尺寸,进一步辅助含水稠油降黏降阻,降低液阻效应,改善稠油流动性,解除储层堵塞,扩大波及范围。

海上稠油油田地热水驱工艺技术研究及实践

针对海上M稠油油田具有深层高温地热水资源的现状,在对油田地质特性、原油物性及油藏特点等分析的基础上,提出利用地热能提高稠油油藏采收率的新方法。鉴于该油田生产平台未建造注水设施的现状,开发了一种自源闭式稠油地热水驱工艺及配套工具,同时发展“1拖2”共享水源+分层注水或同井抽油注水技术,即1口井采水+助流回注水,1口井地面注水或同井采油注水,提高了井筒利用率。现场实施结果表明,X1井实现了对4个生产层位进行注水能量补充,对应8口油井见效,日产油能力增加387 m^(3),年增油14.1×10^(4)m^(3)。该工艺对海上相似油田的开发提供了良好的借鉴和指导。

海上稠油热采锅炉给水系统装备开发及应用

针对陆地海水淡化装备不能满足空间、承载受限的海上平台使用的情况,通过抗污染精简工艺开发、小型轻量化撬装设计和低能耗设计,形成海上稠油热采锅炉给水膜处理系统装备技术,在渤海L油田建立海上首套30 m^(3)/h规模化热采示范工程,装备占地面积减小37.9%,质量减轻29.9%,吨水能耗降低32.2%,制备的高纯水氢电导率<0.1μS/cm、硬度≈0、氧含量<7μg/L,满足GB/T 12145标准中>18.3 MPa锅炉进水指标要求。

海水淡化系统在海上稠油油田锅炉的给水应用

针对海上稠油蒸汽注热吞吐作业中高品质给水要求和海上淡水资源缺少但海水丰富的实际,结合注热水质要求,将规模化海水淡化应用到海上稠油油田中。文章介绍了海上淡化和纯化的工艺和配套设备及应用成果。

海上稠油热采锅炉给水除氧系统设计及应用

锅炉补给水除氧能够防止管道和设备腐蚀,保证海上热采锅炉安全稳定运行。本文介绍了热力除氧原理,经比选分析,无头压力式热力除氧器具有尺寸小、重量轻、振动小、设备投资低等优势。通过设计计算与选型,形成适用于海上稠油热采锅炉给水深度除氧的无头压力式热力除氧工艺及撬装设备,在渤海L油田建立海上首套示范工程,系统运行稳定,产水氧含量低于7μg/L,满足GB/T12145标准中>18.3 MPa(g)锅炉供水氧含量指标要求。

海上稠油油田非均相在线调驱提高采收率技术——以渤海B油田E井组为例

针对海上平台寿命有限、平台空间狭小、聚驱产出液处理困难等特点,提出应用非均相调驱技术提高采收率的思路。利用纵向三层非均质物理模型,考察了水驱后、聚驱后、二元复合驱后不同非均相体系驱油效果,结合驱替后岩心剩余油分布情况,分析非均相调驱与常规聚合物驱在驱油机理上的差异。研究结果表明:无论是水驱后、聚驱后、二元复合驱后,非均相调驱都能大幅度提高采收率,采收率增加值分别在6.95%、9.57%、11.46%以上;在相同浓度非均相体系条件下,先溶胀后注入和先注入后溶胀2种不同注入方式驱油效果基本一致,说明体系在岩心内可以达到与室内静态评价溶胀相同的效果;分散相粒径大小对于驱油效果的影响至关重要,大颗粒偏重于"调",小粒径偏重于"驱"。聚驱后油藏剩余油分布更加零散,进一步提高采收率的潜力主要在低渗透层,单纯依靠提高驱油体系的洗油效率不足以提高其动用程度,需要进一步扩大驱油体系的波及体积。

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。

海上稠油油田热水化学驱油技术研究

热水化学驱技术通过热水与化学药剂有机结合,可在吞吐热采的基础上进一步提高采收率。基于渤海N油田实际地质油藏参数,将提高采收率值和经济指标作为目标函数,开展了驱油体系评价实验和数值模拟研究,优化设计影响热水化学驱增油效果的热水温度、药剂浓度、药剂用量等注入参数,并对比分析了多元热流体吞吐和热水化学驱两种热采技术的开发特征和效果。结果表明:随着温度的升高,化学药剂改善水油流度比和降低原油黏度的作用被削弱,热对提高采收率起着主导作用,但温度高于115℃后,提高采收率值增幅减缓,经济指标快速下降;随着化学药剂浓度的增加,提高采收率值单调递增,浓度在1500 mg/L时经济指标达到峰值,之后出现下降的趋势,药剂效率降低;化学剂总体用量控制在0.25~0.30 PV。实例计算表明,热水化学驱将受效半径从80 m扩大到400 m,更能有效动用注采井间的储量,采收率提高4.8个百分点,吨剂增油量31.7 m^(3)/t,建议渤海N油田在多元热流体吞吐后转换为热水化学驱方式,以持续保障油田产量。

海上稠油砂岩油藏采出程度敏感性分析与评价——以秦皇岛32-6油田为例

以秦皇岛32-6油田为研究对象,结合海上稠油砂岩油藏的实际情况,综合考虑了地质因素和开发因素对采出程度的影响。利用单因素分析方法,建立了秦皇岛32-6油田采出程度随井距、原油粘度、提液时机、油层厚度、采油速度和纵向渗透率非均质性变化的数值模型。通过对比不同模型的模拟结果可知,不同条件下采出程度的主控因素不同。其中,井距对采出程度的影响最显著,其次是地层原油粘度和纵向渗透率非均质性,而提液时机、油层厚度和采油速度的影响较小。此外,对各影响因素进行了无因次化,通过多元线性回归,得到了不同地质、流体物性、开发等因素表征采出程度的关系式,更直观地表现了不同因素变化对采出程度的影响程度。

海上稠油油藏早期注聚压力与注聚时机研究

渤海油区属于典型的海上稠油油藏,目前水驱采收率不高,聚合物驱提高采收率潜力较大。鉴于海上油田开发平台寿命的时效性和开发投资的风险性,使得海上稠油油藏早期注聚时机和注聚压力特征不同于陆地油田中后期注聚。利用数值模拟手段和油藏工程方法,研究了渤海油区典型常规稠油油藏早期注聚压力特征、注聚时机及其影响因素;利用中心组合实验设计方法,建立了早期注聚压力变化与其影响因素之间的关系式。结果表明:海上稠油油藏早期注聚压力受5个因素影响,影响程度由大到小依次为聚合物溶液粘度、油藏渗透率、注入速度、注聚时机和原油粘度;注聚时机受原油粘度和油藏渗透率制约,原油粘度越大、油藏渗透率越低,注聚时机则越晚,渤海油区稠油油藏早期注聚的合理时机在含水率大于20%以后,极限注聚时机在含水率为10%。

海上稠油油藏井组蒸汽吞吐参数优选研究

为优化海上稠油油藏井组蒸汽吞吐相关参数,以渤海海域某稠油区块一井组为研究对象,充分考虑海上稠油热采配套工艺特点,以稠油热采数值模拟理论为基础,运用油藏数值模拟软件研究水平井长度、注采参数及注蒸汽顺序与时机对海上稠油蒸汽吞吐开发效果的影响。结果表明:该井组蒸汽吞吐开采时合理的水平井长度为300 m;合理的注采参数为第一周期注汽强度20 t/m,周期注汽量递增率为15%,注汽速度为250 m3/d,井底蒸汽干度为0.5,蒸汽温度为340℃,焖井时间为5 d,产液速度为200 m3/d;先注控制储量较高的井排,再注控制储量较低的井排且井排叠合率为0时蒸汽吞吐开发效果最好。

南堡35-2海上稠油油田热采初探

南堡35-2油田是迄今为止中海油在已开发油田中所面临的最具挑战性的稠油油田。该油田常规开发,油井产能低,采油速度小,预测采收率低。根据南堡35-2油田地质特点,结合海上开发及目前热采工艺新的突破,提出多元热流体吞吐热采思路,对开发层系、井型、井距、热采参数等进行优化,提出了推荐方案,并预测实施多元热流体吞吐后较依靠天然能量常规开发采出程度有效提高。矿场先导试验证实单井热采高峰日产油相比冷采邻井产能提高三倍。该研究探索出了一条适合海上稠油高效开发的新模式,开创了国内海上稠油热采的先例。

海上稠油热采封窜体系室内研究

针对海上热采气(汽)窜问题,室内考察了一种耐温高强度环保型碱木素冻胶封窜体系的表观黏度、成胶温度、pH值对体系成胶时间、成胶强度的影响,研究了该体系的热稳定性和岩心封堵能力。研究表明,组成为5%碱木素+2%潜在醛类交联剂HDI+1.5%酚类交联促进剂DB+0.5%酰胺类耐温改进剂UR+1%高分子腈类韧性改进剂PL的碱木素封窜体系在常温(25℃)下的黏度为4.7 mPa·s,具有良好的可泵注性;体系成胶温度≥75℃,75℃下成胶时间为30 h,成胶强度为0.084 MPa,温度升高后体系的成胶时间缩短,成胶强度略降,当温度达到280℃时,成胶时间为5 h,成胶强度为0.068 MPa;体系使用的最佳pH值为7.0~9.0之间;该体系在250℃放置60 d后仅有少量脱水,重量变化在5%以内,成胶强度达0.067 MPa,说明体系热稳定性强,可满足高温储层的使用需求。岩心封堵实验表明,该体系封堵岩心后残余阻力因子为114.3;将碱木素封窜体系与泡沫复合使用的碱木素泡沫复合体系(碱木素封窜体系+2.5%磺酸盐类阴离子起泡剂COSL-07),残余阻力因子123.2,封堵效果良好。双管实验表明,碱木素泡沫复合体系使高渗管产液体积分数由80%降至55%,低渗管产液体积分数由20%升至45%,双管综合采出程度提高16.9%,说明该体系具有优良的选择性封窜和分流能力,可起到良好的调堵封窜作用,从而有效提升蒸汽驱驱油效果。

海上稠油油藏多元热流体吞吐开采技术优化研究

针对我国渤海A油田稠油油藏原油粘度高、冷采效果差的问题,在分析多元热流体吞吐开采机理的基础上,开展了多元热流体吞吐数值模拟研究,对多元热流体吞吐参数进行了优化,并针对该油田进行开发井网部署,制定多元热流体吞吐整体开发方案,预测开发效果。现场先导试验表明:对稠油油藏进行多元热流体吞吐开发,可以有效提高油井产能,改善开发效果,对海上稠油油藏开发模式的转变具有重要的指导意义。

多元热流体吞吐技术在海上稠油油藏开发中的应用

中国海上已发现原油储量中稠油占70%,稠油粘度高、流动性差,采用常规开发方式油井产能低,采油速度小,采收率低。为了获得更多的石油,将海上稠油、特稠油充分、有效的动用起来,显的越来越重要。多元热流体吞吐技术是近几年来开发海上稠油油藏的新技术,增产效果明显,取得了良好的应用效果。随着多元热流体吞吐技术的不断发展,将大规模应用于海上稠油油藏开发以及海上稠油探井测试,可为我国海上油田开发做出重大贡献,为我国可持续发展提供能源保障。

海上稠油多元热流体吞吐增产机理室内实验研究

通过室内实验研究了多元热流体吞吐技术的增产机理，主要包括降粘机理、提高采收率机理、增能保压机理和协调增产机理。研究结果表明：多元热流体可有效降低南堡稠油的粘度，降粘率达到90％以上；多元热流体中非凝析气体能够大幅度降低稠油与热流体之间的界面张力，降低稠油粘度，其中二氧化碳可使南堡稠油粘度降低50％-90％，氮气为10%-30％，同时多元热流体中非凝析气体可以较长时间维持和补充地层能量，有利于提高蒸汽波及效率，提高蒸汽利用率；多元流体吞吐对南堡稠油开采具有明显的协同增产作用。