致密油藏CO_(2)吞吐驱油和封存注采参数敏感性分析——以鄂尔多斯盆地延长组长7段致密油藏典型储集层为例

致密油藏CO_(2)吞吐开发具有提高原油采收率和封存CO_(2)的双重效果。目前,对致密油藏CO_(2)吞吐驱油和封存研究中,鲜有学者将CO_(2)封存量相关参数作为评价指标。以鄂尔多斯盆地延长组长7段某致密油藏典型储集层为例,利用数值模拟技术分别选取吞吐时机、注气速度、注气时间、焖井时间、生产时间和吞吐轮次为注采参数,以换油率、CO_(2)滞留系数及驱油-封存协同综合系数为评价指标,采用单因素控制变量法和多因素正交试验设计,结合极差分析方法,分析了6个注采参数对3个评价指标的敏感性。结果表明:当注重CO_(2)驱油时,建议注气时间为30~60 d,注气速度为0.001 0~0.003 0 PV/d,吞吐时机小于0.5年;当注重CO_(2)封存时,建议生产时间为30~230 d,注气速度为0.0075~0.010 0 PV/d,注气时间为145~180 d;当CO_(2)驱油和封存协同优化时,建议注气时间为30~65 d,吞吐时机为6个月前,焖井时间为10~20 d。

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。

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。

基于LGR模拟裂缝的页岩油藏注CO_(2)吞吐开发参数优化

页岩油商业化开采需要进行大规模水力压裂来建立高渗流通道,从而提高采收率。但压裂后裂缝易闭合,地层压力衰竭快,导致采收率低。CO_(2)吞吐开发技术能够有效补充地层能量,改善原油流动性,对提高页岩油藏开发效果有极大潜力。不同的CO_(2)吞吐开发参数会对页岩油的采收效果产生影响。采用基质-人工裂缝-天然裂缝的多重介质模型,并结合局部网格加密(LGR)来模拟人工裂缝,以提高模拟精度与效率。基于实例研究,对注气总量、注气速度、焖井时间、吞吐轮次等主要参数进行了优化,以提高CO_(2)吞吐开发的效益。研究结果显示,多重介质数值模拟方法结合CO_(2)吞吐开发可以有效预测生产效果,并优化开发参数,为提高页岩油藏CO_(2)吞吐开发效益提供有力的依据。

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。

长岩心CO_(2)非混相驱中注气速率对重力超覆的影响

针对室内难以模拟真实油气运移中重力超覆的问题,课题组自主研制了一种二维高温高压气驱超覆物理模型,通过上下层产出流体差异对超覆程度进行表征,开展不同注气速率下长岩心CO_(2)非混相驱实验,利用岩心上、下层气体突破时采收率比值、最终采收率及岩心剖面剩余油分布等评价重力超覆程度,并分析注气速率对重力超覆的影响机理。研究结果表明,以0.1 mL/min的低注入速率注入时,岩心下层几乎不产油,上层采收率所占比重高达97.5%,岩心整体波及效率低,最终采收率仅为49.49%,重力超覆严重;注气速率逐渐增加至1 mL/min,岩心上层采收率所占比重由97.5%逐渐降至50.9%,最终采收率高达60.26%,岩心剖面剩余油随注气速率增加而减少,重力超覆减弱。随注气速率的增加,CO_(2)水平黏性力增大,对油气密度差引起的垂向重力抑制作用增强,重力超覆减弱,岩心整体波及效率得到改善。实验结果可为低渗油藏CO_(2)驱注气参数优化提供理论依据。图11表1参15.

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。

志丹油区长7页岩油储层CO_(2)吞吐室内实验

为了评价页岩油储层CO_(2)吞吐驱油效果及不同尺度孔喉下原油可动性,选取延长油田志丹油区长7储层天然岩心,基于高温高压长岩心CO_(2)吞吐实验和短岩心剩余油在线核磁共振实验,在评价驱油效果的基础上,分析不同测压点CO_(2)混相状态及驱替规律,对比纳米、微米级孔喉尺度下混相吞吐与非混相吞吐效果,评价页岩油储层不同尺度空间原油可动性。研究表明:CO_(2)非混相吞吐波及效果较差,岩心内部压力增加不明显,压力波及范围小;CO_(2)混相吞吐波及范围广,压力梯度大,单位时间产油量高,驱油效果明显好于CO_(2)非混相吞吐,在注入相同孔隙体积倍数条件下,采收率较CO_(2)非混相吞吐提高8.24个百分点;CO_(2)混相吞吐前2周期生产压差大,混相吞吐区间距离长,混相驱特征明显;在整个岩样孔喉中,微米级孔隙占比低,纳米级、亚微米级孔隙是原油主要贡献者。该研究成果可为页岩储层补充地层能量、提高采收率提供重要参考。

长岩心注CO_2气水交替驱试验模拟研究

为了进一步提升水驱油藏生产潜力,G 94416井区开展了室内岩心注气(CO2)驱替试验研究。长岩心注气(CO2)驱替试验相对于短岩心注气(CO2)驱替试验能更准确反映渗流参数,所以室内试验进行了长岩心注水驱替和注气(CO2)水交替驱替方式下驱油效率的对比。试验验证了注入CO2气体可降低原油界面张力,增强原油流动性并有效补充地层能量。而长岩心驱替试验数值模拟研究的主要目的是根据实验数据,对相对渗透率曲线、毛管压力曲线等数据进行修正,为油藏数值模拟研究提供符合实际的基本渗流特征参数。在完成G 94416井油藏流体相态拟合之后,利用多组分模型软件对长岩心气水交替驱替实验数据进行了数值模拟研究,取得了良好的拟合效果。

延长油田南部长8致密油藏注CO_(2)吞吐实验

为探究致密油藏注气吞吐提高采收率影响因素,以延长油田南部长8致密储层为对象,开展了长岩心注CO_(2)吞吐实验,研究了注气速度、焖井时间、压力衰减速度、吞吐周期等对注气吞吐采出程度的影响。实验表明:(1)压力衰减速度是影响注气吞吐的主要因素,压力衰减速度越大,采出程度越低,下降幅度达4.1%,考虑生产实际尽量保证较低压力衰减速度;(2)注气速度对注气吞吐过程影响较小,注气吞吐存在合理焖井时间,超过合理焖井时间采出程度难以大幅提高;(3)随吞吐周期轮次的增加,总采出程度逐渐增加,但单周期采出程度呈大幅降低,即第1个周期采出程度占总采出程度的70%;(4)相同条件下,注CO_(2)吞吐效果明显优于注水吞吐,采出程度平均高出2.17百分点。该研究成果对南部致密油高效补充能量开发提供理论指导。

超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验研究

针对页岩储层压裂后一次衰竭开发原油采收率低的问题,基于页岩储层的低孔、超低渗透特征,提出了超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验方法。通过自主设计的室内岩心实验评价超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐页岩油的效果,并对实验过程中注入介质、焖井时间、注入压力、吞吐轮次对提高采收率的影响规律进行研究,同时通过核磁共振技术明确超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体对不同孔隙类型中原油的动用程度。结果表明:超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐可以有效提高页岩油采收率;对于物性较差的页岩岩心,焖井时间对提高采收率有较大影响;注入压力与超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体的扩散速度和渗流能力密切相关,混相条件下提高采收率效果显著;增加吞吐轮次大孔隙中的原油动用效果较好,但无法通过增加吞吐轮次动用更多微小孔隙中的原油。

特低渗油藏注CO_(2)吞吐适应性评价及规律模拟

CO_(2)驱油是常规油藏提高采收率有效方法。为了分析研究在特低渗储层注CO_(2)的适应性及作用规律,分析研究了注入CO_(2)后原油体系相态变化特征,通过建立岩心尺度的基质裂缝基本渗流单元模型,研究不同吞吐介质CO_(2),N_(2)和H_(2)O在单簇缝中的渗流规律,定性表征CO_(2)在扩散效应、降黏作用、改善流动性以及抽提富集作用中区别于其他2种介质的优越性。研究结果表明:考虑CO_(2)扩散效应作用体现在基质网格中摩尔分数分布差别,最大相差约10%;CO_(2)降黏和改善油相渗透率作用明显,在相同注入压力下CO_(2)注入性弱于N_(2)优于H_(2)O;经过5轮次吞吐后注CO_(2)采出程度为23%,注H_(2)O为20%,注N_(2)约为18%,这为特低渗油藏注CO_(2)提高采收率提供了依据。

致密油藏CO_(2)驱油提高采收率实验研究

M致密气藏是我国典型的致密气藏,储层非均质性强、物性复杂等因素限制了气藏的开采,气藏开采难度大。通过室内物理模拟实验评价注CO_(2)提高气藏采收率的可行性。在模拟M气藏的地层温度85℃、地层压力25 MPa下进行了天然气衰竭后注CO_(2)驱替长岩心实验,分别研究了注入时机和注入速度对气藏注CO_(2)提高采收率的影响。结果表明:致密气藏注CO_(2)可以获得良好的流动率和稳定的驱替前缘。同时,由于重力分异的作用,最终可以提高致密气藏的采收率。气藏在废弃压力下注CO_(2),虽然提高采收率幅度不是最高,但由于气藏大部分天然气早已采出,因此其最终采出程度反而最高;气藏衰竭后CO_(2)注入速度对提高天然气采出程度影响不大。M气藏注CO_(2)提高天然气采收率是可行的,早期衰竭开发到废弃压力后再从低处注气,是一种合理的开发方法。

小断块油藏CO_2单井吞吐强化采油可行性研究

受多断层切割的复杂断块油藏,所形成的众多小断块单元油藏井间连通性差、边界封闭、地层能量有限、开采中地层能量下降快、难以采用早期注水等方式大规模开采。而采用CO2吞吐强化采油方式对此类油藏可能是一种有效的方法。为此,针对复杂小断块低能量油藏单元的地质开发特征,在对油井目前地层流体进行相态分析基础上,通过 cO2-油藏流体膨胀实验,确定CO2吞吐的驱替机理,再通过CO2吞吐长岩心驱替实验确定CO2吞吐增产原油的程度和时效性。然后建立了针对实际小断块单元油藏单井CO2吞吐的地质和数值模拟模型,在对注气前油井生产动态进行历史拟合基础上,对CO2吞吐强化采油过程中的工艺操作参数进行了敏感性分析,重点讨论注气时机和周期注入量对小断块单元油藏增产效果的影响,分析不同注气时机CO2吞吐前后近井地层原油饱和度和压力分布变化规律。从而得出适合于小断块单元油藏CO2单井吞吐强化采油的有效时机和最佳操作参数选择,为小断块单元油藏实施CO2吞吐强化采油可行性方案设计提供了系统的室内综合评价方法。

致密低渗透气藏注CO_2提高采收率潜力评价

CO_2驱替天然气气藏是将CO_2以超临界相态形式驱替天然气,在实现提高天然气气藏采收率的同时也达到将CO_2地质封存的目的。注CO_2提高气藏采收率仍处于探索阶段,目前CO_2驱气提高采收率程度不清楚、适合开展CO_2驱气提高采收率的地质条件不明确、CO_2驱替的合理工作制度也不明确。为此,首先开展长岩心驱替实验,以明确低渗透储层是否能通过注入CO_2提高采收率及提高采收率的程度,实验结果表明,当出口端CO_2含量为10%时,CO_2可提高气藏采收率12%;其次建立超临界CO_2驱替天然气多组分渗流数学模型,通过实验数据验证模型的准确性;然后应用该数学模型,开展超临界CO_2驱替天然气影响因素分析,明确选区条件;最后,以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例,优选出DK13井区作为CO_2驱替天然气评价区,并开展注CO_2提高采收率潜力的评价研究。数值模拟计算结果表明:当DK13井区生产井CO_2含量为10%(防腐成本较低)时,CO_2可提高气藏采收率介于8.0%~9.5%,同时可实现31.1%HCPV的CO_2封存量。结论认为,此举既提高了气藏采收率,又能实现对CO_2的地下有效封存,可实现社会效益与经济效益的双赢。

低渗稠油油藏蒸汽-CO_2-化学剂复合吞吐研究

叙利亚O油田SH-B油藏为典型的低渗孔隙型块状碳酸盐岩稠油油藏,因埋藏深、渗透率低、原油黏度大等特点,注气困难,注气质量差,蒸汽吞吐开采效果差。通过室内实验和数值模拟研究了注蒸汽-CO_2-化学剂复合吞吐的效果,结果表明,CO_2伴注具有增溶、膨胀、降黏、改善储层渗透性等功能;高温驱油剂(BM02#)在质量分数为0.3%时即可有效降低界面张力、改变岩石润湿性、降低注气汽压力、延缓蒸汽突破时间、扩大蒸汽波及体积的作用,提高驱替效率10%;油溶剂(OSVR)质量分数为5%时降黏率可达78.3%,且能有效降低注气启动压力以及注气压力,驱替效率提高16%。热化学复合蒸汽吞吐较之纯蒸汽吞吐,第一周期产油量提高49.4%,最终驱替效率提高25.7%,可有效改善油藏开发效果,提高采收率。

WC54井区CO_2吞吐强化采油室内实验研究

针对WC54井区地质开发特征,在对目前油井地层流体进行相态分析的基础上,通过CO2注入油藏流体膨胀实验,确定CO2吞吐的驱替机理;通过CO2吞吐长岩心驱替实验,确定CO2吞吐增产原油的程度和时效性,并与WC211井的试验结果进行了比较,分析了原油物性和注气时期对试验结果的影响。

海上低渗油田CO_(2)气水交替驱可行性实验研究

海上L油田属于特低渗透断块油藏,常规水驱开发难度大、注入压力高且储层能量亏空。为有效提高油田开发效果,以海上L油田特低渗透断块油藏为研究对象,开展靶区CO_(2)驱油机制、CO_(2)气水交替驱注入参数优化和CO_(2)气水交替驱效果评价研究,为目标油田CO_(2)驱可行性提供依据。结果表明,气水交替驱较水驱可提高采收率6.48%,CO_(2)气水交替驱最佳气液比为1∶1,最佳注气速度为1.0 mL/min,交替段塞大小为0.3 PV。该研究对海上L特低渗油田开发具有重要的指导意义。

CO_2吞吐降压开采模拟实验研究

文章通过长岩心填砂管物理模拟实验,分析了CO_2吞吐降压开采过程各阶段的特征,研究了生产压差、降压开采方式、注入量、注入速度及关井时间对CO_2吞吐效果的影响。实验结果表明,中低黏度原油开采、气体驱动开采阶段为CO_2吞吐降压开采主要的产油阶段;多周期吞吐时增产原油主要依靠气体驱动阶段,增产原油机理主要是溶气驱的作用;实验得到换油率最高时CO_2的注入压力为5 MPa,CO_2注入量为0.166 8 mol,关井平衡时间为6 h;降压开采时存在一个合理的生产压差值。研究结果可为CO_2吞吐注采参数的优选提供有力依据。

玛湖凹陷致密砾岩油藏CO_(2)异步吞吐提高采收率

CO_(2)具有增能和降黏的特性,CO_(2)异步吞吐是提高致密油藏采收率的有效途径之一,通过注气井组“注—采—焖”相互配合,可提高井间储量动用程度,有望成为准噶尔盆地玛湖凹陷致密砾岩油藏提高采收率的接替技术。综合考虑地层压力、饱和压力及最小混相压力,设计双岩心并联的CO_(2)异步吞吐实验,以明确储集层物性、注采压差和吞吐时机对开发效果的影响。结果表明,经CO_(2)异步吞吐开发后的原油采收率约为衰竭式开发的3~5倍,提升效果显著;储集层物性越好,渗流阻力越小,越有利于CO_(2)异步吞吐提高采收率;注采压差越大,井间压力振荡效果越显著,采出原油越多;注气压力大于混相压力时,有利于发挥CO_(2)超临界性质,提高采收率;在地层压力高于混相压力的前提下,CO_(2)异步吞吐时应尽量提高注气井压力并降低邻井压力,增大注采系统压差,从而扩大波及体积,提高井间储量动用程度。