海上稠油油田多元热流体吞吐增产机理研究与实践

多元热流体为蒸汽、氮气、二氧化碳的高温高压混合气体,具有降低稠油黏度、提高地层压力、改善油藏剖面、提高稠油油藏开发效果等作用。多元热流体吞吐技术在海上稠油高效开发中应用广泛,随吞吐轮次增加,对多元热流体吞吐机理缺乏认知,开采效果降低。为有效提升稠油油田的开采效果,采用油藏模拟分析和多元热流体吞吐及驱替室内试验方法,探究了不同多元热流体组分对增产的贡献,进一步明晰多元热流体吞吐增产机理,为多元热流体热采方案优化设计和吞吐后开发调整提供理论指导和有效措施。试验结果表明:海上油田通过多元热流体热采示范应用,油田日产油由热采前218m^(3)·d^(-1)升至最高641m^(3)·d^(-1),增幅195%,热采效果明显。

稠油油藏多轮次吞吐阻流环的分布特征及突破开采技术

随着稠油油藏吞吐轮次的增加,原油黏度较小的组分被优先采出,近井带周围会形成高黏阻流环,储层渗流能力降低,导致周期产油量、周期产液量,周期气油比持续降低。为了弄清阻流环的形成机制及对渗流的影响,利用物理模拟和数值模拟方法,对不同周期稠油性质、渗流特征以及阻流环影响下的黏度场、温度场、压力场和饱和度场的变化特征进行研究。结果表明:多轮次吞吐后轻质组分被优先采出,重质组分留下,在近井带40~60 m处形成以沥青质、胶质等重质组分堆积为主的环状高黏阻流环;阻流环的宽度随着吞吐周期的增加而增大,阻流环会降低储层的渗流能力,影响了油藏中流场的分布特征,对远井区稠油的渗流起到遮挡作用,导致井间的原油难以有效动用;为了消除阻流环的不利影响,形成了基于阻流环分布的“前置降黏+高压搅动”“高效降黏+气体增能”2类释放产能促效引效开采技术。研究成果为多轮次吞吐稠油油藏持续高效开发提供实验支撑和理论依据。

海上稠油水平井多元热流体吞吐开采特征分析

多元热流体吞吐是一种新型的海上稠油热采技术。提出了多元热流体吞吐数学模型,对多元热流体吞吐进行了数值模拟研究,就产油曲线、温度、原油黏度及压力分布特征,与热水吞吐、蒸汽吞吐等开发方式进行了对比分析。模拟结果表明,在注入热量、温度、速度和焖井时间均相同的条件下,多元热流体吞吐相对于热水吞吐和蒸汽吞吐的热波及区域大,保温保压效果好,原油降黏分布区域大、降低程度高,且具有更长的生产周期和累计产油量。

稠油油藏多轮次减氧空气吞吐后复合注气增油机理

为了提高稠油油藏注气吞吐生产效果,针对水驱后多轮次减氧空气吞吐接续注入不同气体或不同气体复合的吞吐增油机理认识不清这一实际问题,开展了一维和三维物理模型实验及正对井和反五点井网的数值模拟,采用不同轮次采油量和原油组分对比分析、渗流过程研究等手段,分析了减氧空气、二氧化碳、天然气等不同气体在稠油油藏吞吐过程中的驱油和洗油机理。结果表明:减氧空气吞吐以堵水为主,多轮次后水线容易突破而较快失效;前置二氧化碳段塞后续注入减氧空气的复合吞吐,发挥了堵水和驱替剩余油的协同作用;先注入减氧空气后注入天然气的复合吞吐,溶解了近井区域重质原油组分,起到了增能、降黏和疏通孔隙的多重作用。10轮次的实验和数值模拟综合研究,明确了3种气体及其复合吞吐的增油机理,得到现场实际井的验证,可供类似稠油油藏气体吞吐提高采收率参考。

多元热流体多轮次吞吐周期注入强度优化方法

多元热流体吞吐热采作为一种海上稠油热采开发技术,已在渤海稠油油田开发中进行了多轮次吞吐试验。通过理论分析和数值模拟方法,合理表征了多元热流体吞吐技术机理,引入变异系数概念,得出影响多轮次吞吐效果的主要因素为注入强度、转周时机、注入温度、周期递增率。基于典型油田的油藏特征,以周期产出投入比为评价指标,形成不同累产油和存气率条件的计算样本,回归得到多元热流体吞吐井多周期最佳注入强度,用影响热采效果的主要因素对优化进行校正,绘制成优化图版,准确高效地得到合理注入参数,提高多轮次吞吐热采效果。

渤海NB35-2油田“调驱+热采”提高采收率技术

以油藏工程理论为指导,以数值模拟技术为研究手段,以NB35-2油田B17井组为研究平台,开展了单独水驱、调驱、热流体吞吐和"调驱+热采"联合作业数值模拟研究。在此基础上,优化了注入工艺参数,开展了矿场试验及效果分析。研究结果表明,"调驱+热采"联合施工开发经济效果最优。矿场试验表明:B17井组注入压力大幅度升高表明聚合物弱凝胶能够有效地封堵大孔道,调整吸液剖面;油井注入热流体后,井筒附近储层温度大幅度提高,原油黏度明显下降,渗流阻力减小,生产压差增加,原油产量大幅度提高。理论和实践都证明"调驱+热采"联合施工可以比单独调驱或热流体吞吐获得更好的增油效果,为海上稠油油藏高效开发探索出了一条有效途径。

基于井筒离散模型的多元热流体吞吐机理

海上稠油油藏在多元热流体多轮次吞吐后,产量明显递减,开发效果变差。由于缺乏对多元热流体吞吐机理的认识,很难提出吞吐后开发调整的有效措施,有必要对水平井多元热流体吞吐开发机理进行研究。采用数值模拟方法,优选出井筒离散模型,通过与热水吞吐对比,剖析了多元热流体吞吐过程。结果表明,考虑多元热流体变质量流动影响以及井筒与地层耦合作用的井筒离散模型,能更真实反映稠油油藏水平井多元热流体吞吐的温度场和黏度场变化。井筒离散模型下的多元热流体吞吐模拟结果表明,沿水平井加热范围呈“长勺”状,且气液分离导致降黏范围逐渐增加。多元热流体吞吐通过热气复合降黏、扩大波及系数、气体辅助重力泄油和提高热效率,达到提高采收率的目的。

热采吞吐用热固性堵剂室内实验研究

渤海油田部分热采井进入第三轮次热吞吐,受边底水影响,部分热采井面临高含水威胁,如何使热流体热不沿大孔道突进、提高热波及体积是提高热吞吐效果迫切需要研究和解决的难题,因此研制出热固性堵剂并采用高温老化箱、材料试验机、岩心驱替装置,考察了热固性堵剂的耐高温性能、封堵性能并对堵剂注入工艺参数进行优化。结果表明,在150、200及250℃条件下,成胶后的热固性堵剂在300℃下加热48 h其抗压强度保留率均大于85%。热流体温度为300℃时热固性堵剂的封堵压差为1.2MPa。随着岩心渗透率由1达西增加至5达西,堵剂封堵压差逐渐变小,从2MPa降至0.6MPa。随着堵剂注入量的增加,热流体驱油效率逐渐增加,堵剂最佳注入量为0.2 PV。岩心出现窜流时,堵剂可提高热流体的驱油效率10%以上;堵剂的注入时机对热流体驱替效率的影响在1.38%以内。

浅薄层稠油油藏高轮次蒸汽吞吐后剩余油分布及潜力评价

井楼油田中区稠油油藏具有“浅、薄、稠、散及油水界面参差不齐”的特点,蒸汽吞吐开发已40多年,目前,已经进入高轮次蒸汽吞吐后期,生产效果、经济效益变差。要实现稠油可持续发展,关键是要研究高轮次蒸汽吞吐后剩余油分布特征。立足于丰富动态资料,通过油藏动态分析与数值模拟相结合方法,研究高轮次蒸汽吞吐后剩余油分布特征,总结了井间剩余油分布模式,并针对剩余油分布潜力进行分类型评价,为井楼中区进一步提高采收率提供了技术支撑。

稠油油藏高轮次蒸汽吞吐汽窜特征实验研究

稠油油藏经过高轮次吞吐后,注汽井间发生蒸汽窜流现象。文章通过物理模拟实验研究蒸汽吞吐汽窜特征,描述了高轮次吞吐后不同韵律储层蒸汽窜流在剖面上的分布特征,渗透率是主要影响因素,平面上井间蒸汽窜流形态呈扇形枝状分布,蒸汽窜流时井间平均油层渗透率上升,近井地带上升幅度高于井间。

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用

海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功。以渤海M油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点;研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算。在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用。

海上多元热流体吞吐与蒸汽吞吐开采效果对比

多元热流体(热水、N2、CO2的混合物)热采技术作为近年来兴起的海上开采新技术,加热范围和吞吐效果与蒸汽不同。利用物理模拟实验方法定量研究N2和CO2的溶解降黏作用,根据海上油田实际地质油藏参数建立水平井单井数模模型,通过蒸汽和多元热流体注入热焓相同和注入热水量相同2种方案,对水平井吞吐加热半径和最终采收率进行研究。结果表明:多元热流体吞吐比蒸汽吞吐提高采收率的幅度大,提高多元热流体中蒸汽的干度,可最大限度发挥N2和CO2的增产作用。现场应用显示,产能提高1.6倍,数模预测井控储量采收率可在冷采基础上提高近10个百分点,为渤海油田数亿吨非常规稠油寻找到有效开发方向。

吉木萨尔页岩油藏泡沫辅助注气吞吐试验研究

吉木萨尔页岩油藏储层渗透率极低,改造后存在大量人工裂缝和天然裂缝,采用注氮气吞吐方式开采易发生气窜,造成氮气波及范围小,页岩油采收率低。为了增大氮气波及范围、提高吉木萨尔页岩油藏的采收率,在评价泡沫封堵页岩裂缝能力的基础上,利用吉木萨尔页岩岩样进行了泡沫辅助注气吞吐试验,分析了泡沫辅助注气吞吐提高采收率的机理,研究了吞吐轮次和裂缝页岩岩样基质渗透率对泡沫辅助注气吞吐采收率的影响。研究发现:泡沫可以封堵裂缝,有效抑制气窜;当泡沫体积分数为50%、注气速率为2 mL/min时,突破压力最大,封堵效果最好;与氮气吞吐相比,泡沫辅助注气吞吐之所以能够提高采收率,是因为其不仅能够采出大孔隙和中孔隙中的原油,还能够采出微孔隙中的原油;在最优泡沫注入参数下,裂缝岩样的采收率随吞吐轮次增多而升高,但升高幅度逐渐减小;对于基质渗透率较高的裂缝岩样,泡沫辅助氮气吞吐的采收率也较高。研究结果为吉木萨尔页岩油藏采用泡沫辅助注气吞吐开发提供了理论依据。

海上稠油热采开发经济界限研究

针对海上稠油热采成本高、经济界限与陆地油田热采差异较大,无法套用陆地油田稠油热采储量筛选标准的问题,通过研究热采单井累计产油量的关键地质油藏参数,以数值模拟结果为基础绘制了单井热采效果预测图版。通过油藏、钻采、工程、经济等多专业协同,明确了不同海洋工程依托模式下稠油热采开发经济界限,并对比了多元热流体和蒸汽吞吐2种开发方式的经济性,为海上稠油热采整体规划决策提供了技术支撑。

海上稠油油田热采吞吐后转驱采收率研究

采收率是衡量油田开发潜力和开发水平的重要指标。由于受工程、经济因素制约,海上稠油热采起步较晚。目前渤海油田有10口井完成了第一轮次的多元热流体吞吐先导试验。由于海上稠油热采处于热采的早期阶段,确定海上稠油油田热采采收率十分必要且有意义。以渤海某稠油油田为例,通过对目前常用的采收率计算方法分析,筛选出适用于本油田的方法,并通过室内岩心驱替实验、陆地相似油田对比、数值模拟等多种手段对海上稠油油田热采采收率进行了研究。

海上稠油热采井加热范围计算方法研究及应用

为实现海上稠油油田的高效开发,在渤海南堡35—2油田开展了多元热流体吞吐矿场试验,并取得了显著的增产效果。开创了国内海上稠油热采的先例。分别推导了基于能量平衡及基于物质平衡原理的多元热流体吞吐井加热半径计算方法。并以试验井为例进行了计算。此外,对计算结果及两种方法的适应性进行了分析,为海上稠油热采方案设计起到了一定的指导作用。

海上稠油多元热流体吞吐注入参数正交优化

为使海上稠油多元热流体吞吐能取得较好的开发效果,有必要对吞吐注采参数进行合理优化和调整。目前优化方法常采用单因素分析,难以考虑较多因素及相互影响的实际情况。针对上述问题,采用正交设计试验方法,研究注入温度、注入速度、注入干度、注热强度、焖井时间等五种因素对多元热流体吞吐开采效果的影响。通过多因素极差分析显示,影响多元热流体吞吐效果的显著因素是注热强度,其它因素影响相对较小,敏感性大小依次为注热强度、注入温度、注入干度、注入速度、焖井时间。该方法可为现场多元热流体吞吐注入参数的合理优化提供理论指导,具有实际意义。

渤海蒸汽吞吐油田产能分析及预测研究

渤海LD2特稠油油藏(地层原油黏度2 908 mPa·s)设计采用十轮次蒸汽吞吐方式开采。为了准确预测每一轮次注热后的产能,在对第一轮次蒸汽吞吐开采实际注汽量、注汽温度、注入速度、注汽干度等注热参数与单井比采油指数相关性回归的基础上,开展的产能影响因素分析研究结果表明:单井平均比采油指数与各注热参数存在良好的线性关系,注汽量、注汽温度、注入速度、注汽干度等越高,比采油指数越高;并通过多元线性回归,得到比采油指数与注汽量、注汽温度、注入速度、注汽干度四个注热参数和地层渗透率、黏度的关系式。经矿场实例验证,该关系式预测精度较高,该方法的优点是注热完成后,即可根据实际注热参数快速准确的进行产能预测,实用性强,应用范围广。

二氧化碳吞吐合理焖井时间数学模型研究

以CO2吞吐单井模型为基础,设计了考虑渗透率、有效厚度、孔隙度、含油饱和度、CO2注入量以及CO2注入速度等6因素3水平的正交设计数值模拟方案.再利用方差分析法判断上述6个因素对CO2焖井时间影响显著程度的前提下,采用多元线性回归方法回归出了焖井时间与渗透率、注入量、孔隙度、含油饱和度和注入速度等5个显著影响因素的关系式.F检验和拟合优度检验结果及A油田CO2吞吐实例验证结果均表明,回归方程具有较高的预测精度,可为现场施工提供理论指导.