饱和油藏CO_(2)非混相吞吐增油规律研究——以印尼南苏门答腊盆地典型油藏为例

目前工业化应用的提高采收率技术中,在矿场实际应用的主要为稠油热采、气驱和化学驱三种技术,按照产量增加的程度来进行排序,这三种提高采收率程度依次为热采、气驱和化学驱(张洪,2023)。近年来CO_(2)驱油/CCUS技术发展迅速,主要应用于低渗、特低渗透、中高含水、致密等不同油藏类型,成为重要的气驱提高采收率技术.

关于注烃气非混相驱油藏筛选准则的探讨

一般来讲,混相驱驱油效果优于非混相驱,但混相驱要求的混相压力极高,这在油藏注气工程中有时是不可能达到的,因此只能采用非混相驱。非混相驱同样可以提高原油采收率。由于气源限制,目前我国很多油田采用注伴生气的方式来提高原油采收率。目前为止还没有一个适合注烃气非混相驱油藏的筛选准则,在充分调研国内外注烃混相驱现行项目的基础上,提出了一个新的注烃类非混相驱油藏的筛选准则,希望能够给各大油田的注气现场实践提供借鉴。

特低渗油藏CO_2非混相驱油特征

建立了考虑启动压力梯度的一维CO2非混相驱油数学模型,并对其进行数值求解,分析了启动压力梯度和CO2的特性对特低渗透油藏驱替特征的影响。计算结果表明:启动压力梯度的存在导致平均含气饱和度降低和含气率上升较快,驱替效率降低;CO2在驱油过程中,对原油具有降粘膨胀作用,驱油效果较好。研究结果对利用CO2有效开发特低渗透油藏具有理论指导意义。

孔隙介质中CO_2非混相驱替的渗流特性

为解决目前CO2-地层原油的非混相作用过程及体系在孔隙介质中的渗流特征仍较为模糊这一问题,利用CO2试验区的地层原油进行非混相体系的驱替实验,研究渗流特征及流体组分的变化规律。根据CO2在水、油介质中的溶解性质,对系统压力轻微降低的现象进行分析。实验监测记录了流体组成含量的变化过程,规律显示:CO2向原油中的溶解及两相间的作用过程是缓慢的;在分离气相中,CO2比重逐渐增大;液相中轻质组分含量降低,而重质组分含量逐渐增加,验证了CO2的抽提作用。非混相状态CO2在实验条件下的性质与常规状态表现出很大不同,非混相驱替方法可取得较好开发效果。

非混相泡沫段塞细分层注水关键技术

油藏储层内药剂吸附有效性和泡沫细分层注水长段塞连续注入方式容易导致气窜和吸液剖面反转,影响整体措施效果,采用目标油田油砂填制模型,考察药剂动态吸附后再生能力和泡沫综合性能,分析泡沫小段塞间隔注入和长段塞连续注入分流增产效果.结果表明:在多孔介质吸附后,不同药剂再生能力和泡沫综合性能下降,但随着驱替体积增大有效性逐步增强;泡沫小段塞间隔注入好于泡沫大段塞连续注入方式.渤海SZ36-1油田非混相泡沫段塞细分层注水单井试注表明,泡沫小段塞间隔注入比长段塞连续注入方式日增油提高23m3,日降水率提高2.6%,累计增油提高1.72×104 m3,有效期提高7个月以上,进一步验证泡沫小段塞间隔注入的技术优势.

CO2与原油混相及非混相条件下渗流机理差异

在CO_2的资源化利用获得广泛认识的同时,CO_2提高采收率技术得到深入发展。研究CO_2驱替过程中气、液组分变化有利于发现CO_2-原油混相或非混相状态对渗流特征影响的原因。采出程度、含水及气油比等变化规律显示CO_2在孔隙中具有独特的渗流特征。相同驱替量的情况下,非混相状态较早进入含水快速上升期,采出程度平缓增长,而混相状态的采出程度则保持较长时间的线性增长。组分分析结果显示,CO_2驱替过程中油、气组分变化具有相似的变化规律。除此之外,混相状态的CO_2易于与油相组分作用,而非混相状态的CO_2则偏向于与气相组分作用,说明混相或非混相状态时CO_2与原油的作用方式不同。

混相与非混相压力CO_2多次接触试验研究

在注气提高采收率过程中,针对沥青沉降的问题,对原油进行多次接触实验,在混相压力和非混相压力下分别注入CO2,连续接触15～20次,以原油性质不再明显变化为准。观察是否有抽提现象,检测平衡油相组的变化,得到多次接触后平衡油相和平衡气相的变化规律,为CO2驱出现沥青质沉积提供依据。

CO_2非混相驱影响因子的影响系数确定

CO2驱是提高低渗透或特低渗透油田采收率的一种有效方法,注CO2可以有效的降低油水界面张力、降低原油黏度、使原油体积发生膨胀、气化萃取原油、改善流度比等好处。但CO2在驱替原油过程中,可以产生2种状态,即混相驱和非混相驱。混相驱时的相对渗透率曲线可以通过达西公式和稳态恒压法测得,但对于非混相驱时,由于受最低启动压力、滑脱效应、气体的有效溶解度以及地层的温度、压力等影响,流体流动属于非达西流。通过分析相关的影响因子,并结合非混相气驱相对渗透率曲线发现,在考虑到相关的影响因子后,气油的相对渗透率曲线均发生不同程度的下降,最终通过下降区域相对面积的分析,得出最低启动压力、滑脱效应以及其它影响因子的影响系数为0.55∶0.35∶0.1。

在非混相条件下将CO2和其它常规气态注入物质与泡沫同时注入提高重油采收率

在上游工业中把注气工艺作为压力保持和IOR方法已有较长一段历史。证实添加泡沫是一种减小均质和非均质储层中气体流度的方法。然而泡沫气是一种在孔隙介质中获得流度控制的有前途的试剂。泡沫气对不同注气应用效果的显著作用强烈吸弓I着石油工业考虑用泡沫气提供世界未来的油气需求。

吐哈温米油田注气非混相提高采收率技术研究

以温米油田温五、温西一和温西三区块为例,系统阐述了低渗透油田注水开发后注气提高采收率的油藏精细描述方法、注气开发室内实验分析评价、注气工程关键参数优选、注气开发指标数值模拟预测以及整体开发方案设计等综合研究成果,从理论和实践上总结出适合同类油藏水驱后注气提高采收率的矿场配套技术,旨在提高油田整体开发水平和经济效益。

非混相CO_2驱提高重油采收率

土耳其石油公司 (TPAO)在土耳其东南部的几个油田采用非混相CO2 驱提高重油采收率。由于这些油田所含重油的相对分子量很高 ,所以混相压力比油藏压力高得多。因此通过注CO2 提高原油采收率必须依赖非混相驱 ,在非混相驱中 ,CO2 溶入原油后 ,使油膨胀 ,并降低油的粘度。 1 986年在BatiRaman重油油田注非混相CO2 获得了成功。BatiBa man油田发现于 1 96 1年 ,所产原油为低重度 ( 1 2°API)、高粘 ( 6 0 0cP)原油 ,产层平均深度 1 30 0m ,原始石油地质储量为 1 . 85× 1 0 9STB (地面桶 )。产层是孔洞和裂缝性石灰岩 ,并具有平面和垂向不均质性。由于油藏能量低且原油性质不好 ,预计一次采油的最大采收率低于现有地下原油储量的 2 % ,开采 2 5年后 ,油田产量降至 1 5 0 0STB/d。注CO2 后 ,原油最高稳定产量达 1 2 0 0 0STB/d ,累计原油产量在 1 0年内翻了一番。由TPAO、JNOC和JEORA在Ikiztepe重油油田成功地完成了非混相CO2 现场试验 ,在一个2 0 0m× 2 0 0m的反五点井网应用CO2 非混相驱。该试验场的试验动态说明 ,CO2 非混相驱是提高这类油藏采收率的可行办法。在Amurlu重油油藏的几口井用蒸汽吞吐技术注了CO2 富气。观察到这几口井的产量增加了二到三倍。要成功地应用非混相CO2 。

混相及非混相注CO_2对重力泄油的影响:实验和模拟结果

通过室内实验和模拟研究,得出注CO2对裂缝性介质及采收率影响结果。利用渗透率为100mD岩心进行混相(高压)和非混相(低压)注CO2实验,并对实验结果进行比较。在整个实验过程中,一个不锈钢筒装有带环空的圆柱型岩心,该岩心可以较真实地模拟基质中的裂缝流动规律。采用CO2和正构癸烷作为溶剂和实验用油,岩心在有和无残余水存在的两种情况下用油饱和。实验在35℃恒温空气浴条件下进行,分别在250、500、750、1000、1250、1500psi压力下做6组实验。一种高压校准玻璃油量计连接于裂缝性介质模型底部,以便在各实验条件下连续收集并计量产出油。分析结果表明,以较高压力注CO2可显著提高裂缝性介质重力泄油机制下的原油采收率。

CO_2近混相驱提高采收率影响因素研究

基于CO2混相和非混相驱油机理研究,提出近混相驱油机理。利用长细管试验和数值模拟,确定CO2驱在特低渗透油田能够实现增油降水并提高采收率。

特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征

特低渗透油藏储层孔道微细、渗透率低，油水流动时渗流阻力大，油藏注水开发存在注不进、采不出的问题。为了探索特低渗透油藏注气可行性，开展了注氮气室内实验。根据大庆油田特低渗目标油藏地层原油注N2气膨胀PVT试验、多次接触PVT实验、细管注氮气驱替最小混相压力测定实验结果，论述了特低渗透油藏注氮气气驱油藏流体相态行为特征。随着注入氮气量的增加，地层原油的膨胀能力增加，饱和压力升高。地层原油注氮气前接触地层原油气油比随接触次数的增加先增大再减小，再逐渐稳定，但变化幅度不大，地层原油密度随接触次数的增加基本保持不变。细管实验表明，氮气容易突破，气体突破后，采收率增幅变缓，综合采收率不高，表现为非混相驱特征。

油水两相渗流多孔介质弹性波传播动力学模型研究

弹性波在储层渗流场中的传播与衰减规律是研究波场强化采油动力学机理的重要基础.基于等效流体理论和饱和静态流体弹性波传播Biot理论,建立油水两非混相流体渗流条件下储层多孔介质中弹性波传播的动力学模型,通过算例求解与分析,发现含油水两相渗流储层多孔介质中同时存在着3种纵波P1、P2、P3和1种横波S;受频率和含水饱和度的影响,各波波速和品质因子呈现出不同变化规律,4种体波波速与频率、饱和度正相关,P1、P2波品质因子与饱和度正相关,P3和S波品质因子与饱和度负相关;最后,通过与传统静态弹性波模型结果对比,进一步分析了宏观渗流场对弹性波传播特征的影响规律,为揭示低频人工地震波辅助强化采油技术的动力学机理和工艺参数优化提供了重要理论依据.

一维两相同向渗吸模型的求解方法

渗吸作用是裂缝性储层提高原油采收率的重要机理,润湿相在毛细管力、重力的作用下进入储层基质,通过同向或逆向渗吸作用置换基质内的非润湿相。基于渗吸模型的局限性,文中推导了一维两相同向渗吸模型的通式,在相对渗透率曲线和毛细管压力曲线简化的基础上进行无因次化处理,并采用差分法进行了求解,获得了饱和度前缘移动曲线。采用COMSOL软件,对上述模型进行结果验证,并与逆向渗吸模型进行了对比。结果表明:COMSOL求解结果与文中求解结果近似,同向渗吸模型饱和度前缘推进速度比逆向渗吸更快,同向渗吸效率更高,采出原油更多。在裂缝性储层、常规甚至致密储层中,如果采用体积改造,密集切割储层基质,形成裂缝网络,则可发挥同向渗吸作用,提高原油采出程度。

延长油田CO_2驱相态初探

为了研究延长油田J区块CO_2驱相态,根据细管实验得到工区最小混相压力,考虑地层破裂压力计算井口最大注气压力,结合工区目前井口注气压力分析了CO_2驱相态。结果表明,工区CO_2驱最小混相压力为22.2 MPa,井底破裂压力为33.88 MPa,井口最大注气压力可达15.8 MPa;目前工区单井最高注气压力为10.5 MPa,对应注气井底压力为19.1 MPa,低于最小混相压力,属于非混相驱油。当井口注气压力提高到15.0 MPa时,注气井底压力为23.6 MPa,高于最小混相压力,注气井近井地带存在混相区。

考虑扩散的CO_2驱多相多组分分区渗流模型

在注CO2开采原油的过程中,当注入井井底压力高于最小混相压力时,注入气与原油体系达到混相,流体的渗流阻力降到最低,大幅度地提高了原油采收率。此过程中,存在混相驱区域和非混相驱区域;同时注入气与地层流体之间存在分子间的扩散作用。从相平衡和物质平衡规律出发,利用达西线性渗流定律,推导出传统的注CO2多相多组分渗流数学模型。在此基础上,考虑CO2的扩散作用,首次推导出考虑扩散的CO2非混相驱和混相驱多相多组分的分区渗流数学模型。

基于核磁共振与微观数值模拟的CO_(2)埋存形态及分布特征研究

CO_(2)排放加剧,环境问题日益严峻,碳减排刻不容缓。CO_(2)-EOR是地质封存CO_(2)的主要手段,但国内外针对CO_(2)-EOR方面的研究大多是对剩余油进行研究,驱油时针对CO_(2)埋存形式的相关研究较少。研究利用核磁共振技术结合数值模拟手段,分析不同岩心饱和油进行气驱后CO_(2)埋存形态及分布特征,结果表明:核磁共振技术结合微观气驱油数值模拟方法可以分析CO_(2)的微观埋存形态,岩心中CO_(2)驱替原油时,首先进入大孔道驱油,大孔隙中的压力达到一定程度后,原油向周围毛细管力分布不均的小孔喉流动,气体不断驱动原油,直到小孔压力累计至一定值小孔隙内原油才被驱走。数值模拟采用COMSOL Multiphysics软件进行,微观模拟结果显示大孔道中CO_(2)主要以连片的自由气形态存在,而细小孔隙中CO_(2)首先以溶解形式留存,大小孔隙中均没有完全以自由气或溶解气埋存的CO_(2)。