基于核磁共振的CO 2驱喉道动用界限——以朝阳沟油田为例

依据核磁共振基本原理,通过孔隙的简化,推导出核磁共振T_(2)驰豫时间与孔隙喉道半径关系,利用数值差值和最小二乘基本方法,结合高压压汞岩心孔喉分布,将核磁共振T_(2)图谱转换为岩心孔喉半径分布。在此基础上,利用岩心驱替过程中含油饱和度的变化,信号幅度同步变化的基本规律,分析水驱和CO_(2)驱不同孔喉半径的信号幅度变化曲线,判断出不同开发方式下的最小孔喉动用界限。研究表明,朝阳沟油田特低渗透区块为亲水特性,低压水驱岩样采出程度28.0%,高压水驱岩样采出程度30.0%,非混相气驱岩样的采出程度为48%,混相气驱岩样的采出程度为64%;水驱主要动用孔隙中喉半径大于1.00μm孔的可动油,非混相驱替不可动用的最小孔喉半径为0.15μm,混相驱没有提高喉道动用界限,但是驱替效率却大幅度提高;CO_(2)驱替出原油中的轻质组分,残余油黏度变大,不可动流体在原有的基础上增加了1/3~3/4,核磁共振图谱发生左移现象。研究结论为CO_(2)驱开发方案提供重要的参考依据。

CO_2驱油与埋存对低碳经济的意义

针对目前世界范围内发展低碳经济的趋势,分析指出,CO2驱油与埋存研究在提高原油采收率、保证国家能源安全的同时,可以有效降低CO2排放量,对促进我国低碳经济健康快速发展和保护生态环境都具有十分重要的意义。CO2驱油与埋存技术在低碳经济的发展过程中机遇与挑战并存。研究表明,目前CO2驱油提高采收率技术在国外发展已比较成熟,在国内处于矿场试验阶段。CO2埋存技术在国内外均处于起步探索阶段,还存在诸多没有解决的难题。相关行业应该加强技术攻关,同时国家应该加大投入,出台相应的优惠政策,降低成本,制定和协调相关的行业发展规划,促进产业结构调整,扩大宣传力度,提高公众认知度,使该项研究尽快形成产业规模,促进低碳经济健康发展。

低渗油藏CO2驱油机理及开发效果影响因素分析

随着勘探的不断深入,近年来低渗油藏在我国各大含油气盆地中所占据的比例越来越高,如何有效提高低渗油藏采收率成为开发领域的热点问题。工程实践表明CO2驱能够显著提升低渗透油藏的采收率,本文从CO2驱油机理分析入手,明确了该开发方式能够通过降低原油粘度、促使原油体积膨胀、分子扩撒以及混相作用等方式来提高油藏的采收率。进一步根据工程现场实际情况,论述了影响CO2驱油效果的因素。

特低渗透油层CO_2与N_2驱替方式

针对特低渗透油层CO_2驱效果好而气源有限、N_2驱气源广而效果差的实际情况,以YS油田为实际背景,依据该油田地层及流体物性参数,对连续注CO_2、CO_2和N_2混注以及CO_2前置段塞+N_2等三种驱油方式进行了一维数值模拟,研究了CO_2混入N_2后与原油最小混相压力的变化规律,分析了不同尺寸CO_2前置段塞+N_2驱油过程中CO_2和N_2在油相气相中的分布规律,以及C2—C4和C+22在油相中的摩尔分数变化,对比了不同驱油方式的驱油效率。结果表明:特低渗透油层CO_2与N_2复合驱不宜采用CO_2与N_2混合气驱方式,而应采用CO_2段塞+N_2的驱油方式;且一次注入的CO_2段塞至少应有0.3 PV才能有效地阻止N_2的窜逸对最终采收率的影响;于此同时,0.3 PV CO_2段塞+N_2的驱油方式不仅可以减少CO_2用量,而且可以充分发挥CO_2与N_2各自的优势,获得与连续注CO_2驱相同的驱油效果。

中国CO2驱油与埋存技术及实践

系统阐述近年来中国CO2驱油和埋存理论及技术的最新进展,并提出了下一步发展方向。基于陆相油藏地质特征,发展和形成了5个方面的理论和关键技术:①丰富了对陆相油藏CO2与原油间的组分传质特征、微观驱油和不同地质体埋存机理的认识;②形成了CO2驱油藏工程参数设计、注采调控、开发效果评价等油藏工程技术系列;③发展了CO2分层注气工艺、高效举升工艺、井筒腐蚀在线监测与防护等采油工程技术系列;④创新了CO2捕集、管道输送、地面注入、产出气循环注入等地面工程技术系列;⑤形成了CO2驱油藏监测、安全环保评价等配套技术系列。在此基础上提出了下一步技术发展方向:①突破低成本CO2捕集技术,提供廉价的CO2气源;②改善CO2与原油之间混相的技术,提高驱油效率;③研发提高CO2波及体积技术;④研制更高效举升工具和技术;⑤加强CO2埋存监测基础理论研究和关键技术的攻关。吉林油田的实践表明CO2驱油与埋存技术在中国具有广阔的应用前景。

美国CO_2驱油技术应用及启示

分析、总结了美国CO2驱油技术的应用情况及项目特点,基于应用实例归纳了CO2驱油配套技术,并阐述了对中国发展CO2驱油技术的启示。在系统跟踪世界范围提高采收率技术调查数据和充分调研CO2驱油技术应用情况的基础上,总结分析了CO2驱油技术的发展历程及其形成原因。以项目数量、规模、产量等为指标,评价了美国CO2驱油技术发展现状,同时概括其项目特点及其发展的源动力。着重归纳了美国CO2混相驱在储集层特征、原油性质、项目实施时机等方面的特点,对比分析了美国CO2混相驱和非混相驱在规模和油藏适应性方面的差别。基于美国最典型、最成功的CO2混相驱实例(SACROC项目),阐明在发展CO2驱油技术的同时形成的一系列配套技术。分析了中国推广CO2混相驱技术面临的挑战和技术瓶颈,同时给出相应的建议。

低渗致密气藏注超临界CO_2驱替机理

为了提高低渗致密气藏采收率,探索研究将CO_2注入气藏中,实验与数模相结合论证超临界CO_2驱替天然气的驱替机理。首先,通过超临界CO_2-天然气相态实验研究CO_2与天然气混合规律。平衡相行为实验定量测定了储层条件CO_2与天然气的物性参数,结果表明CO_2与天然气的物性差异有利于CO_2驱替天然气提高采收率以及封存。超临界CO_2-天然气扩散实验论证了CO_2与天然气混合过程中驱替前沿的混合程度,结果表明CO_2在天然气中的扩散度不高,可形成较窄的互溶混相带,实现CO_2有效驱替。在分析了CO_2与天然气混合特征的基础上,开展致密储层CO_2驱替天然气长岩心驱替实验。实验结果表明,CO_2提高天然气采收率12%,超临界CO_2驱可有效提高致密气采收率。最后,以相态及驱替实验为基础,应用数值模拟方法,建立了长岩心模型,单注单采倾角机理模型及背斜模型,系统证实了超临界CO_2驱替天然气的驱替机理。通过分析认为,CO_2与天然气驱替前沿部分混溶,一方面保持了气藏压力,另一方面超临界CO_2沉降在气藏圈闭下部形成"垫气"提高了天然气采收率。从实验及数值模拟两方面系统论证超临界CO_2的驱替机理,为探索注CO_2提高天然气采收率选区评价奠定了基础。

高温高盐油藏CO2驱泡沫封窜体系研究与应用

针对中原油田CO2驱过程中的气窜问题,研制了耐温抗盐CO2泡沫封窜体系。该体系起泡剂选用咪唑啉类两性表面活性剂,稳泡剂选用TL3000共聚物,耐温100℃,耐盐20×104mg/L,耐钙镁5 000 mg/L。用CO2气体充气法对其性能进行了评价。评价结果表明,其半衰期达84 min,体系表面张力30.6 mN/m,界面张力0.43 mN/m,具有较低的表界面张力。可视化封堵实验观察到该泡沫体系在多孔介质中起泡性能较好。岩心封堵实验表明,该体系封窜能力较强,阻力系数达到25.63,残余阻力系数为9.4。15井次的现场试验结果表明,该体系对CO2气窜有较好的封窜能力,为目前CO2驱过程中控制气窜问题提供了新的有益尝试。

CO_2驱注采工艺的应用与发展

CO_2驱是一项实现提高原油采收率和地质埋存双重目的、绿色环保的驱油技术,注采工程是其关键技术环节。为了进一步现场推广及应用,从注气工艺、采油工艺、防腐工艺、安全风险控制技术等方面总结了CO_2驱注采工艺的技术特点,指出了注采工艺主要问题是气窜和层间矛盾突出、高气油比条件下举升效率低、复杂条件下多因素影响腐蚀控制难度大、施工安全风险高等。通过分析,认为提高注采开发效果、降低注采工艺成本、保障注采生产安全是CO_2驱注采工艺的发展趋势,并提出了完善分层注气工艺、试验评价新型举升工艺、优化选缓蚀剂配方和加药工艺、建立CO_2驱安全风险管理体系的建议。

低渗油藏水驱后CO_2驱潜力评价及注入参数优化

延长油田乔家洼区块属于典型的低孔、特低渗油藏。针对该区块基质致密和非均质性严重造成注水开发效果差的问题,通过开展CO2室内驱油实验,在水驱基础上分别对连续气驱和气水交替驱驱油潜力进行评价,并对气水交替驱流体注入速度、段塞尺寸及气水比等注入参数进行优化;同时,对区块采用水驱、优化井网后水驱、利用优化的CO2驱注入参数开展气驱和注气5 a后转气水交替驱4种开发方案进行数值模拟产量预测。实验结果表明:CO2驱在目标区块高含水后有着较大驱油潜力,连续气驱和气水交替驱分别在水驱基础上可提高采收率8.43,20.95百分点;最佳注入速度、最佳注入段塞尺寸和最佳气水比分别为0.727 m L/min,0.10 PV,1∶1。数值模拟结果表明,连续气驱和注气5 a后转气水交替驱,在开发15 a末,在水驱基础上分别可以提高采收率13.81,12.98百分点。

水驱油藏转注CO_2驱油参数优化与效果评价

以大港油田某断块为研究对象,基于正交试验设计原理,以提高采收率程度和换油率为评价指标,运用数值模拟方法,开展水驱油藏转注CO2驱油注采参数优化与效果评价研究.研究结果表明:转注CO2驱油能够有效提高水驱油藏采收率,最优注气段塞大小为0.05 PV,气水体积比为1∶2,注气速度为40 000 m3/d,注采比为1∶0.9;适当提高注采比有利于保持地层压力,增加原油与CO2混相程度,提高气体波及系数,有效改善CO2驱油效果;气水交替驱能够获得良好的CO2埋存效果,注入的CO2大约有50%被封存在油藏中.

CO_2驱油实验研究

为研究CO2驱油机理,并为制定开发方案提供基础数据,严格按照规定取样,按拟合泡点压力的配样原则配样,通过室内高压相态实验、CO2减黏效果评价实验和细管驱油实验,测定CO2 原油多组分体系的相行为,评价压力体积关系和CO2减黏效果,认识CO2驱的机理和规律。细管驱油实验结果表明,通过采收率随驱替压力曲线的变化规律来确定混相条件最为准确,本次实验油样(胜利油田油样)最小混相压力为26MPa。对比总结国内外大量相关资料,认为对于特定油田的不同油样,相对饱和压力、归一化体积系数、膨胀系数、CO2 溶解度和相对黏度等参数与CO2 注入浓度的关系曲线是一定的,可以用回归的曲线进行有关预测。

低渗油藏CO_2驱中注采方式优化设计

低渗油藏储层致密,衰竭与注水效果差,由于CO2具有易流动、降黏、体积膨胀的特点,在解决低渗透油藏开发方面表现出独特的优势。讨论了低渗油藏CO2驱中的注采方式,分析了目前常用的连续注气、水气交替和生产井控制等注采方式的优缺点,提出应综合考虑原油采收率、CO2埋存量、经济效益及其在低渗油藏中的适用性。并针对以上方法的不足提出了另外3种改进注采方式,通过油藏工程研究、典型模型和实例油藏的数值模拟进行测试分析,表明改进的依据生产井气油比和平均静压两种指标实施开关井控制的CO2驱注采方法能够满足低渗油藏注气能力需要,且具有开发周期短、油藏采收率高、CO2埋存潜力大等特点,油田实施简易,能够取得较好经济、社会效益。

CO_2驱替实验压力变化特性

在CO2驱油试验区的开发初期,地层压力并没有明显上升,为了查明其原因,开展一维填砂模型和二维砂岩模型物理模拟实验研究。一维填砂模型CO2驱替实验显示:在相同压力下,随着CO2溶解量的增加,蒸馏水、盐水和原油3种流体的密度均上升后趋于稳定。结合液体升压过程中的体积缩小量计算及蒸馏水溶解实验,确认CO2在油相和水相中因溶解而导致液相体积缩小效应是填砂模型中压力降低的主要原因。在二维砂岩模型CO2驱替实验过程中也存在压力降低现象,对产出液体积倍数与驱替体积倍数关系曲线分析后提出:CO2在渗流时能进入油、水所不能进入的微小孔隙从而导致注入压力降低,相对而言CO2在液相中的溶解效应可以忽略。孔隙度计算及不同生产控制方式下碳酸盐岩岩心的CO2驱替实验验证了分析结果。

CO_2驱水气交替注采参数优化——以安塞油田王窑区块长6油藏为例

针对安塞油田王窑区块长6特低渗透油藏现阶段注水开发矛盾突出的问题,为进一步提高油藏采收率,评价CO2驱油效果,应用油藏数值模拟方法,优化了CO2驱水气交替注采参数。利用Eclipse的PVTi模块模拟了注气膨胀实验,研究了注CO2对原油相态的影响;采用正交试验设计方法,以提高采出程度和换油率为目标,对CO2驱水气交替过程中的气水比、注气速度、关井气油比和段塞注气量4个参数进行了优化研究,并用直观分析方法对试验结果进行分析。结果表明,当原油中溶解的CO2物质的量分数达到60%时,原油粘度降低幅度达80.51%,原油体积膨胀1.44倍;优化得到的最优气水比为1∶1,注气速度为13 000 m3/d,关井气油比为1000 m3/m3,段塞注气量为0.005倍孔隙体积。

低渗透油藏CO_2驱过程中含水率变化规律

通过国内外多个油田水驱后实施CO2驱的矿场实例研究,发现注入CO2后很多油井存在含水率下降的现象;这种现象发生在CO2驱的整个开发阶段,包括注气初期阶段CO2未到达生产井、生产井见气阶段以及高气油比阶段。重点讨论了生产井见气前的开发规律,在该阶段油藏内以油水两相渗流为主,不受三相渗流作用的影响。通过现场动态反应并结合室内细管和长岩心实验,揭示了CO2与油、水2种介质的相互作用,得到了两个结论:第一是始于低含水阶段的CO2驱过程中气体穿越地层水驱替地层油到达生产井;第二是始于高含水阶段的CO2驱替规律在不同级别低渗透岩心中的差异非常明显:对于特低渗岩心,CO2突破前的采出程度占CO2驱总采出程度的73.27%,CO2突破后的采出程度占26.73%,对于一般低渗岩心,CO2突破前的采出程度仅占CO2驱总采出程度的16.72%,而CO2突破后的采出程度占到了CO2驱总采出程度的83.28%。

CO_2驱最小混相压力的测定与预测

在细管驱替实验数据的基础上,对确定CO2驱最小混相压力的各种方法进行了评价。对于细管驱替实验,混相条件的判断标准应该是采收率随驱替压力变化曲线上的拐点,而不是高的采收率。经验关联式计算最小混相压力简单、方便,但可靠性较差,且对于高温、高CH4和N2含量、高气油比等比较特殊的原油,须进一步增加关联参数。状态方程能较准确快速地计算最小混相压力,但对混相函数值难以给出一个实用的判断标准,计算时应根据泡点压力变化、温度、CO2浓度和混相函数值综合确定体系的最小混相压力。综合研究对比表明,细管驱替实验仍是最准确的、不可替代的确定最小混相压力的方法。

CO_2驱沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理

为揭示CO_2驱过程中沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理,选取3种不同沥青质含量的原油样品及相同渗透率的石英砂环氧树脂胶结人造岩心,模拟实际地层的温度、压力进行室内驱替实验,并通过核磁共振技术分析沥青质沉积对不同尺度孔喉中原油采收率的影响。实验结果表明:原油中沥青质含量越大,驱替过程中其沉积量越大;同时,岩心样品中的沥青质沉积量也随着CO_2注入量的增加而增加;驱替实验的最终采收率受沥青质沉积量的影响,沉积量越大,采收率越低。核磁共振技术测试结果表明,沥青质沉积对较大孔喉(2.0~200.0 ms)的采收率无明显影响。但是,对于较小孔喉(0.1~2.0 ms),沥青质沉积会产生一定程度的堵塞效应,导致剩余油难以采出,最终影响整体的采收率。

混相溶剂法降低CO_2驱混相压力研究

利用自主研制的高温高压界面张力测试仪,对混相溶剂法进行了大量的实验研究,优选最佳混相溶剂,然后进行了混相溶剂段塞对驱油效果影响实验,优选最佳注入尺寸,为现场实践提供依据。研究结果表明:混相溶剂法可以降低CO2驱油混相压力。综合考虑经济成本和混相溶剂来源等因素,优选轻质油C为降低目标油藏CO2驱混相压力的最佳混相溶剂,最佳的溶剂段塞尺寸为6%,驱油效率为85.19%,比单纯注CO2驱油提高了32.81个百分点。说明利用混相溶剂法降低CO2驱最小混相压力方法是合理可行的。

低渗透油藏CO_2驱注入时机研究

根据吉林油田某区块的油藏条件,运用数值模拟软件,研究CO2不同注入方式下的驱油效果。数模结果显示,与水驱和连续注气方式相比,交替驱能大幅提高原油采收率。衰竭开采后进行气水交替驱时,随着注入时机的推迟,采收率先是快速增加,然后逐渐降低,不过采收率变化幅度较小。注水开发后进行气水交替驱时,随着注入时机的推迟,采收率先是快速降低,然后逐渐增加,采收率降低幅度较大。注水开发后,经过一段时间焖井,再进行气水交替驱,焖井时间与采收率关系比较复杂,最佳焖井时间可以通过数值模拟得到。