扩散吸附作用下CO_(2)非混相驱微观渗流特征模拟

利用数值模拟方法建立CO_(2)非混相驱数值模型,使用水平集法模拟扩散吸附作用下CO_(2)非混相驱和近混相驱的微观渗流规律,并对CO_(2)在孔隙中的微观渗流特征及扩散吸附特征进行研究,选取注入速度、扩散系数、吸附反应速率常数等参数研究近混相驱微观渗流特征的影响因素。研究结果表明:①相场法CO_(2)驱数值模拟采出程度为51.29%,水平集法CO_(2)驱数值模拟采出程度为53.60%,因此水平集法更适用于CO_(2)非混相驱的渗流过程模拟。②非混相驱条件下,CO_(2)优先向大孔隙扩散,采收率为87.7%,出口气体体积分数为71.60%,CO_(2)最大表面吸附浓度为3.16×10-4mol/m^(2);近混相驱条件下,CO_(2)更易向小孔隙扩散,采收率为91.1%,出口含气率为97.01%,CO_(2)最大表面吸附浓度为5.81×10-4mol/m^(2)。③近混相驱微观渗流特征受注入速度、扩散系数、吸附反应速率常数等因素影响。注入速度增大,出口含气率和采收率均提高;扩散系数和吸附反应速率常数增大,会使采收率提高,出口含气率下降。

准噶尔盆地东部北10井区中深层稠油CO_(2)非混相驱油技术

准噶尔盆地东部北10井区头屯河组油藏具有埋藏深、原油黏度大、储层强水敏的特点,自探明以来一直未获得有效动用。为了解决油藏难动用的难题进行了CO_(2)-稠油实验,在实验结果的基础上,根据试验区生产现状提出“非混相驱+吞吐”措施,利用数值模拟手段优化生产参数得到最优方案并预测出生产指标。结果表明:地层稠油注入CO_(2)后原油体积膨胀和黏度降低的能力大幅增强,是提高采收率的主要机理;井区稠油CO_(2)驱替方式为非混相驱,驱替过程中CO_(2)先以溶解和扩散作用为主,待建立驱替通道后才开始产出原油,采收率为29.60%;试验区非混相驱初期见效慢,为加快受效提出“油井吞吐”措施,数值模拟预测非混相驱配合3轮油井吞吐生产,最终采收率可达21.0%,解决了研究区油藏难动用的难题。研究成果对中深层强水敏稠油油藏的动用具有一定的借鉴意义。

CO_(2)混相驱胶质、沥青质析出规律——以东河6油藏为例

掌握油田原油在注CO_(2)过程中是否混相及油层沥青质的沉淀规律具有重要意义。设计了一套高温、高压混相及沉淀实验装置,并开展CO_(2)混相驱胶质、沥青质析出规律的实验研究,模拟东河6油藏注气开采过程,判断注入气体与地层流体是否达到混相,表征油层内胶质、沥青质的析出规律。实验结果表明:东河6油藏注CO_(2)驱提采机理为一次混相;沥青质相对沉淀量随CO_(2)注入比例的增加而迅速增加后又缓慢减少,胶质相对沉淀量随注入比例的增加先降低后增加;注CO_(2)后降压衰竭开采优先采出饱和烃,油层原油沥青质含量迅速增加。东河6油藏注CO_(2)驱保持最低混相压力45.4 MPa以上开采,可提高驱替效率,减少开采过程中胶质、沥青质的析出,提高原油采收率。研究结果可为注CO_(2)油藏提供一种混相压力及沥青质沉淀测定的方法,支撑注CO_(2)油藏开发方案的制定。

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.

CO_(2)混相驱注气速率对重力超覆的影响规律

CO_(2)驱可以改善低渗透油藏的开发效果,并通过置换油气等方式实现CO_(2)地质埋存,但由于油气密度差的存在,会形成CO_(2)重力超覆而影响驱油效果。为明确油层厚度较大的低渗油藏中CO_(2)混相驱条件下注气速率对重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模拟实验和数值模拟等方法进行研究,并通过建立的数值模型和超覆程度表征方法,系统评价注气速率的影响规律,从而对注入量等参数进行优化。结果表明,混相驱条件下仍存在一定程度的重力分异,且随注气速率的增加,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高,但相比非混相条件,超覆程度较低,通过注气速率优化减弱其影响的效果更为明显。针对给定模型的模拟计算结果表明,当注入量大于10 t/d后超覆程度影响减弱,因此,为保证厚油层CO_(2)混相驱油效果,在不发生气窜的前提下应适当采用较大的注气速率以减弱重力超覆的影响。研究结果对于CO_(2)驱油现场试验方案设计和注气参数优化具有一定的指导意义。

CO_(2)非混相驱前缘运移及气窜规律室内实验研究

目前,前缘运移及气窜规律研究较少通过室内实验手段、从CO_(2)波及角度去探索前缘运移与气窜规律,运用可视化仿真物理模拟装置开展平板岩心CO_(2)非混相驱物理模拟实验,分析原油黏度、储层渗透率、储层非均质性及注入速度等因素对CO_(2)驱前缘运移及气窜规律的影响。研究发现,在注入井定流量注入,生产井定压生产的条件下,原油黏度降低、渗透率降低、储层均质、注入速度变大,可增加CO_(2)非混相驱油采出程度;同时,原油黏度降低、渗透率越低、注入速度增加,也导致油井见气后继续扩大波及的能力增强,即能够缓解气窜。研究结果表明:在注入井定流量注入、生产井定压生产情况下,高注入速度开发能够缓解气窜,并获得较好的开发效果;当注入速度从0.1 mL/min增至2.0 mL/min时,采出程度从15.4%增至35.3%,波及系数差从8.3%增至26.2%。该研究对CO_(2)非混相驱气窜抑制及提高采收率具有重要意义。

低渗透油藏CO_(2)混相驱注采耦合波及特征及气窜阶段定量划分方法

针对CO_(2)混相驱注采耦合波及特征认识不清,气窜阶段无法定量识别的问题,运用数值模拟方法,分析CO_(2)混相驱注采耦合波及特征,明确气窜程度表征指标和划分标准。结果表明:与CO_(2)连续气驱相比,注采耦合开发通过增压储能、放压释能过程,地下渗流场不断变化,扩大气驱波及面积,延迟气窜时间,提高油藏最终采出程度;新方法计算的气窜阶段划分结果与矿场监测数据吻合,可作为矿场气窜阶段识别的依据;储层孔隙度越大,注采耦合开发无气采油阶段变长,气窜发育阶段推迟;生产井离注气井越近,气体突破时间越早,反九点法井网、排状井网、五点法井网进入完全气窜时间分别为3148、4120、5610 d。研究成果可为低渗透油藏CO_(2)混相驱注采耦合开发提高采收率提供理论指导。

非均质性致密砂岩油藏CO_(2)混相驱油井产能预测

为建立更加符合油藏实际的产能计算方法,分析致密砂岩油藏CO_(2)混相驱油井产能影响因素及规律,基于混相驱机理,考虑平面非均质性、启动压力梯度等因素的影响,建立了五点井网下的CO_(2)混相驱油井产能预测模型。通过对平面非均质性的可微处理,推导了产能方程解析解,并进行了实例模拟计算。模拟结果表明,受混相程度及混相带大小的影响,混相带突破后的产能是突破前的1.6倍;依据储层物性选择合理的注采方式可有效避免产能损失。该产能预测方法为致密砂岩油藏实施CO_(2)混相驱提供了相应技术支撑。

致密砂岩油藏CO_(2)灌注提高混相程度研究

目的基于快速补充地层能量可实现提高CO_(2)混相程度的技术原理,对灌注法提高鄂尔多斯盆地低压致密砂岩油藏CO_(2)非混相驱混相程度的可行性进行研究。方法采用室内实验方法,在油藏条件下比较不同注入流量、注入量的CO_(2)驱油效果,考查了地层压力、换油率、采出程度、气油比及抽提参数的变化。结果与常规注入流量和注入量相比,灌注后地层压力增加4.14 MPa,换油率增加0.13,采出程度提高22%,气油比降低50%,C_(4)~C_(12)的组分含量明显增加,重组分的含量明显减少。2个井组现场试验表明,相比灌注前,井组月产油增加78%,平均地层压力5 MPa,对应油井的油压提升了4.5 MPa,混相程度提高了32.81%,驱油效果显著。结论灌注法可有效提高CO_(2)驱混相程度,能够改善致密砂岩油藏储层CO_(2)非混相驱油效果。

彩9井区西山窑组特高含水油藏CO_(2)混相驱先导试验

目前彩南油田彩9井区西山窑组已进入高含水低产低能阶段,开井率仅为23.0%,即将面临废弃停产。为了提高该井区特高含水油藏产能,降低含水率,利用类比法、油藏工程及数值模拟方法,对彩9井区西山窑组油藏开展CO_(2)混相驱可行性论证及油藏工程设计,并进行先导试验。结果表明:先导试验区应选择小井距反七点井网的C2576井组,注入层位选择剩余油富集的J_(2)x_(1)^(2-2)小层,合理注入量为0.3倍孔隙体积(地面CO_(2)注入量为10500 t),注气速度为30~40 t/d,注采比为1.1~1.2。现场试验证实,该井组累计注入4529.7 t CO_(2)后,累计增油达到1269 t,CO_(2)换油率达到0.27 t/t,取得了较好的增产效果。该研究可为彩南油田CO_(2)混相驱扩大试验和全面调整开发提供技术支撑。

考虑传质的CO_(2)非混相驱流动模式及其提采机理

CO_(2)非混相驱过程中CO_(2)与原油间存在复杂相互作用,流动不稳定性较大,驱替前沿形成指进,导致驱油效率显著降低.目前对CO_(2)的提采机理往往局限于对原油粘度、界面张力等物性的影响,但是缺乏传质对指进特性及驱替效率的作用机理认识.利用COMSOL建立了多孔介质模型,采用相场法描述两相界面变化,模拟CO_(2)非混相驱过程,研究CO_(2)传质对流动模式、原油粘度及驱替压力的影响.结果发现,在不同的粘度比M和毛细数Ca下,存在三种流动模式:稳定驱替、毛细指进、粘性指进.M较高时会出现稳定驱替;M较低时,随着Ca的增大,粘性指进转变为毛细指进.CO_(2)传质会显著降低油粘度,促进毛细指进,同时能够显著降低驱替压力,且随着毛细数增加,驱替压力降低的幅度更高.

细管实验法测定CO_(2)驱最小混相压力

CO_(2)驱是一种针对低渗透油藏物性差、非均质性强、采收率低等问题的更高效和更具潜力的提高采收率方法。本文使用细管实验对延长油田白湾子区块和樊学区块CO_(2)驱最小混相压力(MMP)进行测定。实验得到白湾子区块的原油MMP为21.30 MPa,樊学区块的原油MMP为16.60 MPa。实验结果可为目标区域注CO_(2)驱提高采收率及降低操作成本提供科学理论依据。

降低CO_(2)-原油最小混相压力的助混剂研究进展

CO_(2)驱最小混相压力(MMP)是衡量能否达到混相驱的重要参数,因此,为提高混相驱的应用率,迫切需要降低CO_(2)与原油间的最小混相压力,而油藏中加入助混剂是降低最小混相压力的有效手段。目前助混剂按照所含元素可分为碳氟、硅氧烷、碳氢(含氧)三大类。为了降低成本,提高助混效果,应在碳氟类助混剂加入碳氢类结构,向混合型的方向发展,而碳氢类助混剂具有良好的助混效果,并且有提升的空间,关键是找到合适的亲CO_(2)结构,计算机模拟是研究微观机理,辅助结构设计的重要手段。相比于碳氟类和硅氧烷类,碳氢类助混剂的成本较低,从成本的角度看最有应用潜力。目前影响助混剂规模化应用的主要因素是成本上的限制,未来推广应用需要石油与化工从业者的密切配合,重点介绍助混剂降低MMP的机理,总结了目前已有助混剂的结构以及助混效果,分析了助混效果的影响因素,展望了助混剂设计的发展方向。

高温高盐油藏CO_(2)混相调节剂效果因素室内评价

针对国内高温高盐油藏陆相沉积气驱混相压力高、不能实现混相驱的问题,开展了CO_(2)驱混相压力调节剂的研究,如增加CO_(2)溶解度、提升CO_(2)萃取轻烃能力、降低原油黏度、降低气液表面张力。通过室内实验,量化了17种调节剂4个方面混相因素,明确了调节剂对CO_(2)驱混相压力的影响。研究表明,对开展CO_(2)驱的某个油藏来说,不同调节剂混相因素的效果差异显著:乙二醇丁醚以原油降黏和增加CO_(2)萃取的能力为主,正丁醇增加CO_(2)的萃取能力最强,石油醚类降低原油黏度和油气表面张力的效果显著,苯类主要是促进CO_(2)在原油中溶解,柠檬酸酯类增加CO_(2)在原油中溶解度和提高CO_(2)萃取抽提烃类的能力。研究的认识和成果有利于提高高温高盐油藏CO_(2)驱的采出程度,同时为混相调节剂的改进、研发新型混相调节剂提供理论和实验数据支撑,进而扩大高温高盐油藏混相驱的适用范围。

CO_(2)驱油与埋存技术新进展

碳达峰和碳中和发展战略以及社会经济发展对石油等能源需求量的持续增长,为CO_(2)驱油与埋存技术带来了巨大的发展机遇,也提出了前所未有的挑战。从目前中外CO_(2)驱油与埋存研究现状入手,通过CO_(2)驱油与埋存机理和影响因素分析,提出了CO_(2)驱油与埋存存在的问题和发展方向。结合实践将CO_(2)驱油与埋存研究内容总结为目标优选、相关机理实验研究、方法技术攻关、经济性评价、安全性评价和现场实践等6方面。CO_(2)驱油与埋存存在的问题主要包括:CO_(2)驱油与埋存应用的油藏类型还非常有限,CO_(2)气田分布特征及其与CO_(2)驱油与埋存目标油藏之间的时空匹配关系研究还未引起足够重视,CO_(2)驱油与埋存机理等研究还存在诸多问题,CO_(2)驱油与埋存方案设计有待优化,CO_(2)驱油与埋存经济有效性评价体系尚未建立,CO_(2)埋存安全性跟踪评价还存在一系列问题。对应的CO_(2)驱油与埋存技术研究未来发展方向包括:探索攻关CO_(2)驱油与埋存适用油藏类型和开发阶段,CO_(2)气田分布规律及其与适合CO_(2)驱油与埋存油藏之间的时空匹配关系研究,CO_(2)驱油与埋存机理研究持续攻关,CO_(2)驱油与埋存方案优化设计,CO_(2)驱油与埋存经济有效性评价和CO_(2)埋存安全性跟踪监测评价。

气溶性表面活性剂降低CO2/原油混相压力发展现状

为降低CO_2与原油间的混相压力、提高CO_2混相驱的驱油效率,介绍了混相溶剂法、超临界CO_2微乳液法和气溶性表面活性剂法3种降低混相压力的方法,着重分析了气溶性表面活性剂的结构特征及其降低CO_2混相压力的作用机理。混相溶剂法所需烃类气体量较大,成本较高;超临界CO_2微乳液法在一定程度上可以降低混相压力,但降幅较低;气溶性表面活性剂在CO_2中有一定的溶解度,可作用于油气界面、降低油气界面张力,实现混相压力的降低。然而,目前气溶性表面活性剂种类较少,亟需开发新型的气溶性表面活性剂,提高CO_2与原油的混相能力,实现原油CO_2混相驱的高效开发。图4参54。

胜利油田油藏数值模拟技术新进展及发展方向

油藏数值模拟技术是油藏分析的重要手段,是油田开发人员编制开发方案、开展动态跟踪调整、进行提高油藏采收率研究等工作的有力工具。为明确胜利油田油藏数值模拟技术的未来发展方向,回顾了胜利油田60年以来油藏数值模拟应用技术和自主知识产权软件研发的发展历程,着重总结了“十三五”以来适配油田当前地质及开发特征的特高含水期精细油藏描述、低渗透油藏压驱开发、非均相复合驱、稠油油藏多元热复合驱、CO_(2)高压混相驱、页岩油大规模压裂整体开发等多个领域的数值模拟应用技术创新性进展;介绍了涵盖水驱、化学驱、微观、智能模拟等不同方向的多款胜利特色油藏数值模拟软件的研发及应用情况。最后指出在当前胜利油田的开发形势下,油藏数值模拟在精细程度、规模、效率和协作方式等方面面临着更大的挑战,油藏数值模拟需要进一步向一体化、并行化、智能化方向发展,为胜利油田开发提质增效提供技术支撑。

永宁油田特低渗水驱油藏提高采收率技术对策研究

基于永宁油田部分井区采出程度低、井区窜流严重等情况,优选永宁油田张柴窑子井区作为先导试验区,通过油藏模拟剩余油分布规律分析,明确其平面与纵向上的潜力方向。同时开展区域内标准井的空气泡沫驱试验,分析对比CO_(2)驱采油技术、空气泡沫驱采油技术通过挖潜剩余油来提高采收率的技术方法。结果表明:张柴窑子井区由于原始地层压力小以及CO_(2)驱成本相对较高等原因,不适宜采用CO_(2)混相驱采油技术;而张柴窑子井区采用空气泡沫液驱替,驱油效率平均为14.89%,与水驱相比驱油效率提高5.30~29.30个百分点,最终采收率平均可提高6.80个百分点,建议对永宁油田范围内与张柴窑子井区油藏特征相近的区块优先推广空气泡沫驱采油技术来提高采收率。