底水砂岩气藏注CO_(2)驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO_(2)已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO_(2)驱及CO_(2)埋存协同开发的研究较少,气态CO_(2)和超临界态CO_(2)驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO_(2)驱提高采收率及CO_(2)埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO_(2)驱适宜度评价,提出了X气藏CO_(2)驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO_(2)驱提采机理和效果,最后对注CO_(2)驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明:①X气藏适合进行注CO_(2)驱,注CO_(2)提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO_(2)浓度达10%~20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10^(4) m^(3)/d、注入量为0.25 HCPV,最优方案相对于衰竭式开发预计提高气藏采收率13.83%。②超临界CO_(2)驱抑制底水锥进效果和提高采收率效果优于气态CO_(2)驱。③注CO_(2)驱最优开发方案下,该气藏的CO_(2)总埋存量为4.7×10^(6) t,其中超临界埋存量、溶解埋存量和矿化埋存量占比分别为86.05%、11.33%和2.62%。结论认为,底水砂岩气藏在发生气井水淹后采用超临界CO_(2)驱可以有效改善储层水侵情况,提高了气藏采收率,该认识为底水砂岩气藏的高效开发提供了理论支撑。

CO_(2)驱抽油机井高气液比防气举升技术

针对CO_(2)驱替过程中,采出井气液比升高、产液量下降快,抽油泵气影响严重,无法正常生产的问题,形成了CO_(2)驱抽油机井高气液比防气举升技术。首先,通过在柱塞上增设导压孔,平衡泵筒内部压力,形成导压式防气抽油泵,防止气锁现象发生,维持油井生产;其次,应用基于重力沉降的串联型气液分离装置,减少进入抽油泵泵筒内的气体体积,降低气的影响,提升举升效率;最后,利用室内实验、现场试验相结合的方式,证明了高气液比防气举升技术的可行性,措施后平均单井日增油0.2 t,经济效益显著。CO_(2)驱抽油机井高气液比防气举升技术在气驱油井的应用过程中,单井产液量提升明显,能有效举升CO_(2)驱替出的原油,是碳利用的重要组成场景,可进行工业化推广。

CO_(2)驱分层注气工艺管柱适用性分析及展望

目前,我国现场应用的注气管柱多为笼统注气管柱、同心双管分层注气管柱及偏心投捞分层注气管柱,该类管柱存在着分层数受限、测调效率低、测调精度差及适应性差等问题,难以满足CO_(2)驱油田的精细、高效开发需求。针对这一现象,在现有成熟分层注水管柱的基础上,设计了液控分层注气管柱、测调一体分层注气管柱、有缆智能分层注气管柱,并对这3种分层注气管柱进行了技术适应性分析和实施难点分析,分析发现:所设计的3种分层注气管柱各有优势,配套井下气体流量计的研制既是设计管柱的主要实施难点也是实现精细化注气的关键。最后,对各类流量测量技术进行了技术特性及研究难度分析,并对井下气体流量计的设计选型提出了建议和展望。

致密油藏CO_(2)驱气窜通道识别方法

吉林油田系统开展CO_(2)捕集、驱油与封存一体化(CCUS)技术研究,在x油田H区块将CO_(2)注入井下地层进行驱油,提高原油采收率的同时实现CO_(2)有效封存。但由于地层非均质性强、各小层渗透率差异大、个别位置存在天然裂缝、砂体厚度变化快等因素,CO_(2)容易沿着优势通道指进,发生跨层气窜与同层见气现象,导致平面波及效果不理想,从而影响驱油效果。针对吉林油田CCUS存在气窜现象、见气方向不明晰的问题,亟需开展行气窜通道识别研究。利用动、静态测井资料及岩心化验分析数据,建立储层分类标准,分析吸水、吸气规律,单层吸水(吸气)量与储层物性和有效厚度正相关。依据储层物性条件以及有效厚度形成注、采井井间连通性分类方法,识别气窜优势通道。通过与H区块CCUS的示踪监测结果对比,具有较好一致性,该方法可以对CO_(2)驱气窜优势通道进行识别,指导封堵、调剖等施工作业,提高采收率,在低、特低渗透率致密油藏具有推广价值。

Y油田CO_(2)驱水气交替规律

CO_(2)驱可以有效解决特低渗透油层注入难、采出难的问题,但同时也存在部分油井气油比上升速度快、气窜控制困难的问题。目前水气交替注入方式是应用最广、成本最低的一种治理气窜[1]的方法。通过对油层岩心设定固定回压下,水气交替注入(WAG)与连续注CO_(2)气方式的驱替试验,研究在相同注入压差下,水气交替方式驱替效率明显高于连续注气方式,且在注入压差较低的情况下,水气交替注入的效果更好;通过填砂管试验,研究了水气交替过程中压力上升规律,在交替注入过程中,随着注入量的增加压差不断升高,其中注水压差迅速上升,注气压差上升速度较低。并通过理论研究指导现场CO_(2)驱工业化试验区水气交替实施,使试验区一直处于低气油比开发阶段。

CO_(2)驱硅酸凝胶封窜体系的制备与性能

开发易注入、可形成有效封堵的裂缝封窜技术,对于二氧化碳驱提高采收率技术具有重要意义。本文对硅酸乙酯进行改性提高其耐温性和不溶性,再乳化形成易注入的O/W乳液。考察了乳化剂类型和乳化剂用量对胶凝过程的影响。明确了pH值、温度和矿化度等因素对凝胶性能的影响,并通过人造岩心评价了该硅酸凝胶体系的封堵性能。结果表明,20%Span-80+80%Tween-80组成的复合乳化剂乳化效果最好,当乳化用量为1%时,乳化稳定性最好,粒径均一,易注入。当环境pH小于7时,可诱导乳液形成凝胶;随着温度的升高,成胶强度增强,但在150℃高温下,成胶强度下降。升高矿化度可加速凝胶的生成,但对凝胶强度影响较小。动力学分析表明,H+浓度是影响凝胶产生的关键因素,因此可在CO_(2)驱替酸性环境中,实现地层封堵。岩心实验结果显示,该凝胶颗粒可显著降低地层渗透率,封堵效果大于80%,可满足二氧化碳驱防气窜要求。

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。

古龙页岩油注CO_(2)/烃类气相态特征及多周期作用机制

基于PVT实验和多周期注CO_(2)/烃类气采油物理模拟实验,结合相态模拟计算揭示古龙页岩油注气前后的高压物性和流体类型演化规律,评价多周期注气作用下的原油采出效果,分析多组分间的抽提传质机理。实验结果表明:古龙页岩油属于轻质弱挥发性油藏,当压力降低至泡点压力以下时,原油的黏度和密度快速增大,原油物性急剧变差。因此,对于成熟度较高的页岩油,利用注气补充地层能量并维持良好的原油物性是提高采收率的关键,且注CO_(2)对原油的膨胀、降黏效果均优于注烃类气。此外,注CO_(2)/烃类气可使古龙页岩油由弱挥发性油藏向挥发性油藏转变,先注烃类气再注CO_(2)使得古龙页岩油呈现出由挥发性油藏进一步向凝析气藏过渡的趋势。古龙页岩油脱气后的溶解气驱效果更优,产出油相呈现连续的泡沫油状态。注CO_(2)/烃类气可为地层原油补充溶解气和弹性能量,注CO_(2)对原油中间烃组分(C_(5)—C_(10))和重烃组分(C_(11)+)的抽提效果均较好,注烃类气对原油中间烃组分的抽提效果更好。

天然气藏CO_2驱及地质埋存技术研究进展

目前,随着CO_2排放量的增加,全球温室效应日趋显著,CO_2的处理问题显得愈加重要。中国现阶段的CO_2埋存点均为油藏或盐水层,将干气藏CO_2驱与其埋存相结合的研究甚少,现场试验更是没有。为此,调研了大量国外的相关研究,综述了目前已有的衰竭干气藏CO_2驱及地质埋存示范工程,并结合已发表的气藏CO_2驱室内实验与数值模拟研究成果,分析了影响CO_2驱提高气藏采收率(EGR)的各个因素,CO_2驱的优缺点及发展方向,以及今后在低渗致密气藏CO_2驱方面应做的工作。结果表明:CO_2埋存于干气藏中安全可靠、存储量大、成本低,同时可采出部分剩余天然气;束缚水可减弱储层非均质性对干气藏CO_2驱的影响;在中高渗气藏中,与气态CO_2驱相比,液态或超临界态CO_2驱效果更好;进行气态CO_2驱开注时气藏压力越小,注入压力和注入速度越大,其提高采收率效果越好。

低渗透油藏CO_(2)驱气窜影响因素分析及模糊评判预测

采用特征参量法推导了低渗透油藏CO2驱相似准则,并分析了影响CO2驱效果和气窜的主要因素;在此基础上,建立了CO2驱气窜模糊评判预测模型,并进行了实际应用,验证了本文模型的准确性和有效性。

柴达木盆地涩北气田水淹后注CO_(2)驱提高采收率实验分析

青海涩北疏松砂岩气藏埋藏浅、储层疏松、渗透率高、孔隙度大、边水发育,开发初期产量高,见水时间早,气水同产严重,降低了气井产能和气藏采收率。为了提高水淹气藏采收率,根据气藏转变开发方式提高采收率思路,设计了气井见水后注入CO_(2)提高采收率实验流程与方法,开展了水淹气藏注CO_(2)驱提高采收率物理模拟实验,优选了目标区、预测了注CO_(2)生产动态。研究结果表明:①水淹气藏生产过程中注CO_(2)可以有效提高气藏能量,增加渗流能力,驱替、置换采出更多的CH4气体,相比于注气前的生产动态,在相同采出程度下气藏平均压力明显提高;②能够降低水侵速度2.4~6.5倍,有效减小水侵对气井产能的影响,解放储层中大量的水封气;③当CO_(2)在岩样出口突破时,相较见水时采收率可以提高30%左右,随着出口产气中CO_(2)体积占比增加,气驱采收率增值会更高,但增加幅度变缓;④采气速度、CO_(2)注入能量、水体倍数、原始含水饱和度对采收率都有一定影响;⑤气藏工程等效计算目标气藏在不同注采比下,1年期单井注CO_(2)前缘均匀推进距离161~340 m。结论认为,气藏水淹后注CO_(2)可有效提高天然气采收率,实验结果支持了水驱气藏转变开发方式注CO_(2)提高采收率技术的可行性,为水淹气藏的高效开发提供了新的技术路线。

CO_(2)驱气机理与提高采收率评价模型

中国天然气探明储量巨大,但实现天然气长期规模稳产,面临复杂气藏提高采收率等系列挑战,尤以页岩气、煤层气和致密气等非常规资源为甚。碳中和背景下,驱气类CCUS(碳捕集、利用与封存)技术具有广阔应用前景。将CO_(2)驱提高天然气藏采收率的主要机理总结为优势吸附置换、连续对流排驱、补充气藏能量3种类型,并认为吸附态、游离态和溶解态这3种天然气的赋存状态划分适用于所有类型气藏,推导获得了CO_(2)驱提高气藏采收率效果预测方法。应用该方法进行测算认为,CO_(2)驱有望提高页岩气采收率20个百分点以上。为突破大幅度提高天然气采收率技术,建议针对具有较好碳封存条件的气藏开展CO_(2)驱提高天然气采收率潜力评价,优选目标气藏进行经济可行性评估,并开展多种类型的CO_(2)驱提高气藏采收率重大开发试验,检验烟气组分协同驱替效果和扩大CO_(2)波及体积技术。

CO_(2)驱前缘运移规律及气窜时机预测方法--以胜利油田G89-1区块为例

CO_(2)气窜时机预测对CO_(2)气窜预防与提高采收率具有重要意义,目前的研究很少涉及气窜时机的定量表征。根据目标区块油藏参数,应用数值模拟手段分析了原油黏度、储层渗透率、注气速度、注采井距等因素对CO_(2)驱前缘移动规律的影响,建立了考虑多因素影响的气窜时间及气窜时波及系数表征公式,并通过与矿场实际对比,验证了公式的准确性。研究表明:在定压生产条件下,原油黏度越大,波及系数减小。当原油黏度大于3 mPa·s,见气时间增加幅度减缓;储层渗透率变大时,渗流阻力变小,驱替前缘移动速度加快,油井突破时间越早;当注气速度增加,前缘移动速度加快,见气时间提前,当注气速度为2500 m3/d时,波及系数最小;当注采井距增大时,气体前缘移动速度减慢,油井见气时间延长,当注采井距大于240 m时,继续增大井距,波及系数提高幅度较小。

注气条件对CO_(2)置换驱替CH_(4)影响的实验研究

为研究不同注气压力与注气温度对CO_(2)置换驱替煤层CH_(4)的影响规律,利用Materials Studio分子动力学模拟软件,通过煤体在2元组分混合气体间的竞争吸附量、竞争吸附热及能量分布等变化规律,从微观研究煤吸附CH_(4)与CO_(2)之间的机理,并利用物理实验平台,选用3种高变质程度煤进行注CO_(2)置换驱替CH4实验。结果表明:同一种变质程度煤,随着注气压力或注气温度的增大,置换率呈增长趋势、驱替比呈下降趋势、CO_(2)突破时间变短;相同注气压力与注气温度时煤的变质程度越高,置换效率越大、驱替比越小、CO_(2)突破时间越长。并且注气压力对于CO_(2)置换驱替CH_(4)的效果要优于注气温度。

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。

高盐低渗透油藏CO_(2)泡沫微观尺度耐盐性及调驱效果

针对高盐低渗透油藏CO_(2)驱存在的气窜问题,以长庆油田H3区块为研究对象,构建SiO_(2)纳米颗粒强化CO_(2)泡沫体系,从泡沫流变性、气液界面张力、气泡液膜厚度与渗透性、泡沫微观结构4个方面评价泡沫体系耐盐性;通过开展SiO_(2)纳米颗粒强化CO_(2)泡沫体系并联岩心调驱实验,研究该体系调驱效果。根据实验结果,在油藏条件下,构建出配方为质量分数0.20%(OW-1)+0.30%(OW-4)+0.05%(SiO_(2))纳米颗粒强化CO_(2)泡沫体系,该泡沫体系的综合指数为36834 mL·min;该泡沫体系的微观尺度耐盐性评价结果表明,矿化度46357 mg/L与矿化度500 mg/L的配液相比,泡沫流变性更好,气液界面张力在10 MPa时仅增加1 mN/m,液膜渗透性增加了0.14 cm/s,但仍具有良好的泡沫骨架结构,该泡沫体系具有良好的耐盐性。此外,在并联岩心渗透率级差为15.55的条件下,该SiO_(2)纳米颗粒强化CO_(2)泡沫体系对岩心剖面改善率达到了97.28%,采收率显著提升,展现出良好的调驱能力。

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。

榆树林油田CO_(2)驱油矿场试验的思考与认识

榆树林油田主产层平均孔隙度11%,平均空气渗透率0.81~1.06 mD,为特低渗储层,经过近16年CO_(2)驱油矿场试验取得了较好效果。为了促进碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)规模化应用,利用室内物理模拟实验和开发生产数据,对影响注气开发效果的混相压力、人工压裂和多层开发方面采取的应对措施进行了分析研究。结果表明:制定的“提压力、促混相”的开发方针可扩大局部混相区域和提高非混相区域混相能力,改善CO_(2)非混相驱开发效果;通过超前注气,注入量达到0.02~0.03 HCPV之后采油井再射孔投产,可以使1 mD左右特低渗储层不压裂就实现压裂井水驱开发相当的采油强度,优选压裂井、层和参数可实现油井引效、稳产和增产;多层砂岩油田开发,应以射主力层为主,先射渗透率相近且渗透率较低层,射开层数控制在2~3层,有利于减少无效注气,加强分注井管理、不断优化分注参数有利于提高分注效果。研究结果为CO_(2)非混相驱油矿场实践及相关开发策略制定提供了参考。

气藏注CO_(2)提高采收率及封存评价方法研究进展

CO_(2)利用与封存是CCUS的两个重要环节,其中CO_(2)-EGR技术对于实现绿色碳减排与天然气增产的双重目标具有巨大的发展潜力。梳理了CO_(2)提高天然气采收率及封存机理、CO_(2)提高天然气采收率及封存的潜力与评价方法。结果表明:CO_(2)提高天然气采收率机理主要为:物性差异、竞争吸附及筛滤置换作用、连续对流排驱作用、恢复气藏压力与抑制水侵作用以及储层溶蚀改造作用;CO_(2)气藏封存机理包括构造封存、残余气封存、溶解封存以及矿化封存;CO_(2)提高天然气采收率评价方法有数值模拟评价、理论评价、物理实验评价;气藏CO_(2)封存评价方法包括有效容积法、物质平衡法、数值模拟评价、理论评价等;尽管CO_(2)提高天然气藏采收率及封存评价方法已初步建立,但适用范围仍较小,需要结合中国天然气藏地质特征进一步完善,提高封存评价准确性。

溶气原油CO_(2)溶解度预测模型

目的解决目前气体溶解度模型难以应用于溶气(CO_(2))原油等问题。方法利用自行设计建设的可承压搅拌釜装置研究了集输温度和压力对CO_(2)溶解度的影响规律,利用亨利定律对实验规律进行了分析,并建立了适用于集输环境下的CO_(2)溶解度计算模型。结果该模型创造性地引入了与实际压力和常压比值相关的4个参数,消除了已有模型的量纲问题。经过实验及文献数据验证,发现新的CO_(2)溶解度模型计算值与实验值相对误差最大为32.5%,与3种经典预测模型计算误差动辄超过50%相比有了明显改善,且绝对误差可以控制在2 L/L(以原油计)以内。结论基于该模型预测效果的显著提升,可以有效应用于溶气原油工业集输过程,对保障原油输运具有重要工程意义。