多元热流体不同组成介质耦合作用机理微观实验

多元热流体吞吐是蒸汽吞吐的重要接替方式之一,而现有的研究尚不能清晰解释不同介质之间的耦合作用机理,难以为海上多元热流体开发提供有效措施。利用微观可视化模拟系统,通过非凝析气(CO_(2)、N_(2))和热水的不同组合驱油实验,研究微观条件下多相流动特点,揭示热水、CO_(2)和N_(2)三者之间两两相互影响的耦合作用机理,并定量分析耦合作用机理对波及系数、洗油效率和采收率的影响。研究结果表明:热水与N_(2)相互协同,提高波及系数,在驱替中期,热水加热稠油,降低流动阻力,N_(2)气泡变形膨胀,补充压力,在驱替后期,在主流道形成贾敏效应,驱替范围从主流道向边缘扩展;热水与CO_(2)相互协同,提高洗油效率,热水冲刷CO_(2)驱替过后的膜状剩余油,同时二者降低油气表面张力,将油气段塞式流动变为念珠式流动,消除附加表面张力,动用簇状剩余油,增大体系毛管数;CO_(2)和N_(2)之间相互竞争,N_(2)与CO_(2)分压,阻碍CO_(2)溶解,CO_(2)和N_(2)混合后,补能作用减弱;三种介质耦合作用时,采收率整体提高29%,协同作用效果比竞争作用效果更为显著。利用微观实验厘清多元热流体两两介质之间的耦合作用机理,为后期多元热流体开发稠油油藏提供理论指导。

多元热流体发生器不同燃料燃烧工况优化

对稠油多元热流体发生器典型燃烧组分进行分析是注入能力评价、采收率预测、多次吞吐优化的关键。研究利用Fluent软件对多元热流体发生器进行三维仿真建模,模拟发生器不同工况下温度场和流场的分布。结果表明,不同的多元热流体发生器需要根据不同的燃料设计相应的燃料喷嘴,以促进燃料充分燃烧,提高热效率。当柴油作为燃料时,燃油喷嘴需要与空气喷嘴相匹配,以加强其雾化效果。天然气是多元热流体发生器的首选燃料,但在燃料供应条件有限的情况下,液态柴油和气相天然气可以相互替代,作为燃料在同一发生器中使用。当煤粉作为燃料时,即使有过量氧气,也难以充分燃烧。但是,在综合考虑成本或缺乏其他燃料时,可通过优化燃料喷嘴设计,最终实现煤粉在多元热流体发生器中的高效燃烧。

多元热流体开发效果模拟及影响因素关联分析

多元热流体在稠油开发中得到了广泛的应用,但是由于其增油机理较为复杂,因此对其注入参数进行合理设计较为困难。利用数值模拟技术分析了多元热流体开发与蒸汽吞吐的作用效果差异,印证多元热流体增油机理的同时,研究了不同注入温度、注入速率以及焖井时间条件下多元热流体对开发效果的影响。结果表明,这些注入参数存在一个最佳的数值范围。进一步结合现场多元热流体应用井的实际生产数据对其开发效果的主控因素进行分析,得到注入强度、注入速度和注入温度是影响多元热流体开发效果的主要因素。研究结果为多元热流体开发工艺参数设计提供了指导。

多元热流体开发稠油出砂机理及规律

以多元热流体吞吐开发为主要研究对象,结合多元热流体开发稠油时的储层特征,进行多元热流体岩心驱替地层模拟实验、空化水射流破岩实验等,发现多元热流体高温组分的溶蚀作用、气泡的空化作用、降黏作用以及多元热流体的组分变化都会导致储层出砂。进一步通过多组分多元热流体吞吐出砂模拟实验,发现焖井时间是影响出砂的主要因素。针对吞吐开发时的多轮次特点,进行了多轮次出砂模拟实验,随着吞吐轮次的变化,各因素对出砂的影响愈趋明显,即温度影响程度最强,注入速度次之,压力最弱。研究有利于指导精细化防砂,设定合理的生产开采制度,对延长油气井寿命和提升经济效益具有十分重要的作用。

含Cl^(-)多元流动热流体中油井管材的腐蚀特性

在高温高压反应釜中进行了含O_(2)、CO_(2)的多元热流体腐蚀试验,结合SEM、EDS和XRD测试,对腐蚀试样的微观形貌和反应机理进行了分析,研究了Cl^(-)浓度变化对J55(管材)的腐蚀影响。结果表明:在含氧多元热流体中,随着Cl-含量的升高,J55的腐蚀速率先增后减。当NaCl质量分数为1%时,J55的腐蚀速率最大。多元热流体含CO_(2)条件下,当Cl^(-)含量较低时,J55的腐蚀速率随着温度升高而减小;而当Cl^(-)含量较高时,J55的腐蚀速率随温度升高而增大,故存在临界Cl^(-)浓度。在含氧的氯离子腐蚀体系中,J55表现出O_(2)与Cl^(-)相互竞争的腐蚀特性,当Cl^(-)含量较低时,O_(2)在腐蚀反应的初始阶段起主要促进作用;当Cl^(-)含量较高时,Cl^(-)成为影响腐蚀速率的主要因素。

基于R-K-S方程的同心双管注多元热流体传热特征研究

为了解同心双管注多元热流体的传热特征,获得最优的井底蒸汽参数,基于实际气体R-K-S状态方程和质量、能量与动量守恒方程,结合经典地层内瞬态传热模型,建立了同心双管注多元热流体井筒传热数学模型。在验证模型的基础上,分析了井筒内混合汽/气典型传热特征,近井口处无接箍油管和内油管环空之间的温差较小,会导致流体热物性参数剧烈变化,但温度梯度快速趋于一致。应用该模型对非凝结气含量和注汽温度进行了优化计算,结果表明,非凝结气含量增大,井底过热度减小;随着无接箍油管注汽温度升高,井底过热度增加。研究结果表明,注汽参数对井筒内热参数分布有明显影响,现场作业时要根据井眼实际情况优选注汽参数。

NB35-2油田“两井同注+化学调堵”治理气窜技术研究与应用

渤海NB35-2油田南区为稠油热采多元热流体先导试验区,受油藏及热流体性质、井网模式等影响,注热期间气窜现象较为严重,影响了热采的周期生产效果,且气窜程度逐周期增强。为了缓解气窜,在分析气窜原因和统计区块热采堵调措施效果的基础上,优选温敏可逆凝胶作为主体调堵体系,增加水溶性自扩散前置保护段塞,优选高温防乳化增效剂以进一步提高驱替效率。现场试验结果表明,"两井同注+化学调堵"复合防治技术在一定程度上缓解气窜,提高了热采井周期生产效果。

超临界多元热流体发生及地下原位转化开采重质油理论与技术

稠油和低成熟页岩等重质油资源潜力巨大,但其低流动性和高干酪根含量导致难以高效开采,针对现有注蒸汽等方法存在采收率低、加热效率差和热流体成本高等问题,提出了以超临界水热化学转化为核心的重质油原位转化开采新思路,基于超临界水独有的高溶解性、高扩散性和高反应性,采用油田有机废液为原料通过超临界水气化与氢氧化原理生产超临界多元热流体,并将超临界多元热流体注入地层加热储层、同时原位转化稠油和干酪根生成轻质油气,通过超临界混相驱大幅提高采收率,从而实现了高效、清洁、低成本的热流体生成、储层加热转化与油气高效采出。研究结果表明,油田有机废液碳转化率超98%,稠油岩心驱替效率超97%,单井4轮次吞吐效率超75%,低成熟页岩有机质生烃制油气有机碳转化率达60%。该技术的突破可对变革传统重质油开发方式、保障我国油气能源安全提供参考。

油井管用N80钢和13Cr钢在多元热流体环境中的腐蚀行为

采用高温高压反应釜进行模拟腐蚀试验,探究了油井管材料N80钢和13Cr钢在不同温度和O_(2)分压下多元热流体环境中的腐蚀行为;通过失重法评价了材料的腐蚀速率,并结合激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等测试方法,分析了两种材料腐蚀速率及腐蚀产物的变化规律。结果表明:当温度超过180℃时,两种材料的腐蚀速率均随温度的升高而增大,腐蚀产物中有Fe_(3)O_(4)生成;而随着O_(2)分压的升高,腐蚀产物逐渐由FeCO_(3)转变为Fe_(3)O_(4),两种材料的腐蚀速率均增大;当O_(2)分压达到0.2 MPa以上时,腐蚀产物全部转变为Fe_(3)O_(4),均匀腐蚀和局部腐蚀加重。

普通稠油油藏多元热流体驱提高采收率实验研究

为了提高普通稠油热采效果,采用天然岩心填砂管模型,在室内开展蒸汽驱、CO_(2)+N_(2)驱、蒸汽+CO_(2)驱、蒸汽+N_(2)驱、蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱实验研究。结果表明:在常规水驱至含水90%后,蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱出口剩余温度最高,达到88℃,蒸汽驱剩余温度最低,仅为54℃;蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱、蒸汽+N_(2)驱的地层压力保持水平最高,分别为80.3%、78.4%;N_(2)+CO_(2)驱的气油比上升最快,在注入量为2.5 PV时达到2000 m^(3)/m^(3),蒸汽驱的气油比上升最慢,在注入量达到4.52 PV时达到2000 m^(3)/m^(3);蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱的驱油效果最好,采收率达到68.31%,比常规水驱高29.76%,而CO_(2)+N_(2)驱最低,仅比常规水驱高7.09%。

稠油油藏水平井多元热流体吞吐高效开采技术

水平井多元热流体吞吐高效开采技术是一项综合利用水平井、二氧化碳、氮气和蒸汽进行稠油开发的提高采收率新技术。根据稠油油藏的特点,对其进行了水平井多元热流体吞吐实验及数值模拟研究,揭示了其提高采收率机理。与常规蒸汽吞吐相比,水平井多元热流体吞吐高效开采技术具有3大优势:水平井可以提高注入能力与生产能力,且吞吐有效期长;二氧化碳能有效降低稠油粘度和残余油饱和度,提高驱油效率;氮气可以扩大注入蒸汽波及范围,降低注入蒸汽热损失。现场应用证实,该技术可有效提高蒸汽的利用效率,降低注入压力,提高油井产能,延长吞吐有效期,能够大幅度提高海上稠油产量。

海上多元热流体注入沿程热物性评价模型

稠油储量占渤海总石油储量的60%,是中国石油接替储量的重要组成部分。多元热流体的应用克服了海上平台承载能力有限的难题,是海上稠油热采的新方向。首次考虑井口注入条件变化及海水流动的影响,以一段时间内注入到管线中的多元热流体为控制体,分别考虑平台、海水段和地层注汽管柱结构的影响,建立了多组分热流体沿程热物性评价模型。计算结果与中国某油田实际热采井沿程热物性参数吻合较好。基于模块计算,评价了多元热流体组成,海水深度对其沿程热利用率的影响,为多元热流体在海上稠油油藏热采中的应用提供了一定的理论支持。

高温多元热流体注采缓蚀剂的性能

多元热流体注采技术在渤海油田应用期间,油管腐蚀问题严重,针对该工艺研发出COSL-1缓蚀剂,现场应用腐蚀抑制情况良好。利用失重法和电化学极化对COSL-1缓蚀剂在二氧化碳和氧气共存条件下进行了研究,结果表明该缓蚀剂在90℃2MPa CO2和0.02MPa O2模拟注采溶液中的缓蚀率达到95%以上。动电位测试表明缓蚀剂主要通过改变阳极过程起缓蚀作用,在N80钢表面的吸附满足Langmuir吸附等温式。

特稠油油藏多元热流体吞吐技术研究与应用

目前辽河油田洼38块沙三段油层已进入蒸汽吞吐末期,周期油汽比接近经济开采极限,油井普遍低产低效。针对该问题,结合现场设备适应性,应用数值模拟及油藏工程方法对多元热流体吞吐注采参数进行研究。研究表明,洼38块沙三段油层多元热流体吞吐合理注采参数为:天然气注气强度为1 800~2 100 m^3/m,空气注气强度为18 000~21 000 m^3/m,注水强度为26. 3~35. 7 t/m;天然气注气速度为1 400~1 600 m^3/d,空气注气速度为14 000~16 000 m^3/d,注水速度为20~25 t/d;焖井时间为6~8 d,蒸汽过热度为8~9℃;先注入蒸汽再注入多元热流体效果较好。洼38块沙三段油层多元热体试验井取得较好的试验效果,平均单井日产油量为前一周期蒸汽吞吐的2倍,含水率由蒸汽吞吐阶段的95%下降至80%左右。该研究为稠油油藏蒸汽吞吐后期改善开发效果提供了技术参考。

多元热流体腐蚀监测装置研制与应用评价

腐蚀是制约多元热流体技术推广应用的关键因素。采用高温缓蚀剂后,防腐效果良好,但未获取现场腐蚀速率。针对此,研制了腐蚀监测装置,将两个P110钢挂片置于多元热流体注热管线中,现场实施多元热流体热采,10天平均腐蚀速率为0.090 5mm/a,为均匀腐蚀,腐蚀产物主要是Fe2O3,验证了缓蚀剂防腐效果良好,满足目前多元热流热采防腐要求。

水平井多元热流体吞吐影响因素关联分析及优化研究

利用水平井多元热流体吞吐开采技术开采稠油油藏,可有效增加注入流体波及范围,提高稠油油藏动用程度,从而大幅提高采收率。受油藏、工艺、增产机理等因素综合影响,各因素对开发效果的影响程度是不明确的。为找出影响水平井多元热流体吞吐的主控因素,进一步提高开发效果,以我国渤海M稠油油藏为研究对象。通过对油藏、工艺参数及开发效果进行统计,将影响水平井多元热流体吞吐的各因素看成灰色系统。利用灰色关联分析方法计算得到各因素与吞吐效果的关联度,并对各因素影响程度进行评价,得出影响水平井多元热流体吞吐效果的主控因素。结合油藏数值模拟,对主控因素进行了适应性分析及优化,为海上稠油油藏利用水平井进行多元热流体吞吐开采提供了技术参考依据。

海上射流泵井井筒温度场模型

稠油的开采方式主要是降低原油黏度,增加其流动性。由于原油的黏度对于温度极其敏感,热采开采方式备受关注。以渤海油田A区的实验井为例,介绍了射流泵井以多元热流体为动力液在同心管井筒的传热特点,研究了热流体在井筒各部分的传热过程,建立了综合传热系数的计算方法以及井筒温度场模型,根据相应的温度场求解流程,编制软件,并以实际射流泵生产井为例进行计算。实际测量结果与软件计算结果存在8.87%的误差,可以为后续海上稠油油田射流泵井工况诊断和参数优化提供保障。

多元热流体吞吐气体波及半径计算方法

针对水平井多元热流体吞吐过程中存在产出气量较大的问题,利用数值模拟方法分析了多元热流体中气体在地层中的分布特征。根据其分布特征提出气体波及半径的概念,定量表征气体在地层中的波及体积,并分析了不同油藏条件和注采参数对气体波及半径的影响。结果表明,随着注入强度和大孔道渗透率的增加,气体波及半径增大;随着油藏厚度增加,气体波及半径减小。在此基础上,回归建立了气体波及半径与注入强度、油层厚度和渗透率参数间的数学模型,该模型对多元热流体吞吐过程中气窜分析具有指导意义。

热采井注入压力影响因素灰色关联分析

海上稠油油田采用多元热流体热采技术取得了显著的效果,但有些热采井注入压力高、注入速度低,无法按工艺设计要求实现注入,因而需对目前认识尚不清楚的注入压力影响因素进行研究。文章结合工程实际,通过对现场7口典型井的注入压力及相关数据统计,包括黏度、渗透率、孔隙度、注入速度、静压、水平段长度共6项因素,运用灰色系统理论中的关联分析原理,分析了影响注入压力的各种因素的关联度。对相关的6个影响因素的分析表明,油藏本身的物性条件,如孔隙度、渗透率对注入压力的影响非常大,注入流体的速度和水平段的长度也明显影响注入压力,研究成果为下一步优化多元热流体注入能力提供了技术依据。

复合调堵增效工艺在渤海稠油油田的应用

多元热流体热采技术在渤海稠油油田应用中取得较好的增油效果,但出现的多轮次注热期间部分井气窜问题降低了开发效果,制约了技术的扩大应用。针对此问题,提出了多井同注多元热流体与温敏凝胶调堵防窜相结合的新思路,并通过数值模拟优化了注入井数和注入参数,通过室内实验对温敏凝胶进行了评价,结合数值模拟和实验结果制定了现场实施方案。实验结果表明,多元热流体的非凝析气体不会对温敏凝胶的成胶产生影响,温敏凝胶的封堵率可达到99%。现场实施复合调堵增效工艺后的结果表明,两井同注抵消了单井注入期间相互气窜的影响,邻井见气时机延后、产气量峰值降低,产气量降低80%,4口邻井均能正常生产,开井后两井日产油较热采前提高了60%～80%。此工艺在提高采收率的同时,能够有效封堵地层高渗条带,治理气窜效果较明显。