泥质低渗水合物降压开采特性与模型研究

天然气水合物(又名可燃冰)是海底储层常见的一种非常规浅层气藏,具备泥质、低渗等特点,实现其安全高效开发具有重要现实意义。在水合物开采过程中,气体渗流及水合物分解行为都会发生动态变化,两者的复杂耦合作用决定了水合物储层的产气效率,但目前缺乏对其动态耦合预测模型的研究。因此,需要进一步分析天然气水合物储层降压开采过程中气体渗流与水合物分解行为。使用南海土在岩心夹持器内重塑了泥质低渗的水合物储层,探明了降压开采特性以及储层压力的影响,并创新性提出包含储层压力、水合物分解以及产气流量等关键指标的水合物降压开采预测模型,实现了泥质低渗水合物储层渗流与分解时空关联与高精度预测,相关系数(R2)均为99%以上。本结果可为实地优化调控降压开采水合物提供理论指导。

低渗致密气藏防水锁剂配方性能评价

基于吐哈油田低渗致密气藏,研发一种新型气藏防水锁剂GY-HE85,对其界面张力、表面张力和润湿性等基本性能进行研究,并分析了岩心渗透率恢复效果。实验结果表明,氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂复配后,碳氢表面活性剂除降低界面张力的作用之外,由于异电性亲水基之间强烈的静电吸引作用,表面活性剂分子在更低含量即可达到饱和吸附,还可降低表面活性剂的使用量。防水锁剂GY-HE85含量为0.1%~0.5%(w)的溶液时,表面张力为20.23~47.52 mN/m,随着溶液含量减小,拟黏附功逐渐降低,降幅呈“先快后慢”趋势,防水锁剂GY-HE85溶液优选含量为0.3%(w)。防水锁剂GY-HE85溶液具有较好的抗吸附性能,岩心渗透率恢复率在86.44%~91.20%,较好地预防了致密气藏储层“水锁”现象的发生。

化子坪长6储层长岩心CO_(2)驱替实验及数值模拟评价

二氧化碳驱提高石油采收率(CO_(2)-EOR)在我国大部分低渗透、低孔隙度油藏中的应用越来越重要。鉴于国家净零排放目标,在采用二氧化碳驱提高采收率时,二氧化碳封存是另一个重要考虑因素。针对低渗油藏,开展天然岩心长岩心CO_(2)驱替试验,并利用TOGA(TOUGH Oil,Gas,Aqueous)软件建立岩心尺度数值模型开展模型的识别与验证,对模型的有效性及物性参数进行敏感性分析,结果表明,1)根据出口气油比可将二氧化碳驱油与封存划分为未见气(0~100)、极少量气(100~1 000)、气体突破(1 000~10 000)、大量气窜(>10000)四个不同阶段;2)孔隙度、渗透率及非均质性对模拟结果影响较大,在后续实际场地模型中应予以重点关注。研究结果可为实际场地规模模型提供参数依据。

纳米SiO_(2)微乳液对鄂南致密油藏的降压增注效果

红河油田长8油藏断裂结构复杂,属于低孔超低渗油藏,储层非均质性强,且基质残余油饱和度高,水相渗透率低,注水压力上升速度快,已超过裂缝重启压力,水窜现象严重,注水开发效果差。结合纳米粒子与微乳液特性设计了一种纳米SiO_(2)微乳液降压增注体系,系统评价了该体系耐温性、降低界面张力能力、增溶性及与地层配伍性,并开展了岩心降压增注驱替实验。实验结果表明,该纳米SiO_(2)微乳液体系不仅抗温、抗盐性良好,且界面活性高,油水界面张力可降至10^(-2)mN/m左右;纳米SiO_(2)微乳液体系的油增溶性能良好,增溶量达到6.5 mL/30 mL。岩心降压增注实验结果显示,向水测渗透率约为0.4×10^(-3)μm^(2)的岩心中注入2 PV质量分数为1%的纳米SiO_(2)微乳液体系,降压效率达到28%以上,降压增注效果明显,能满足现场需求。

特低渗油藏CO_(2)/水交替微观驱油机理研究

苏北盆地断块特低渗透油藏具有“小、碎、深、薄、低”的典型特征,在经过短期弹性开发后如何优选合理高效的提高油藏采收率方法成为该类油藏面临的瓶颈问题。水气交替注入(Water Alternating Gas,WAG)方法能有效抑制水窜和气窜,兼具水驱和CO_(2)驱的优点,在特低渗透油藏取得了成功应用,但其微观驱油机理及实际效果仍需进一步研究和评价。文中以苏北ZD油田为研究对象,基于特低渗透天然岩心的三维数字模型,应用孔隙尺度微观数值模拟方法,研究了CO_(2)/水交替驱油过程中气水相界面的动态演化过程,并深入阐明了特低渗油藏WAG提高采收率的微观机理,结果表明:水气交替驱具有更大的波及面积和更少的剩余油体积,CO_(2)驱过程具有更好的流动性和克服黏滞力的能力,同时水驱过程中的渗吸作用和封堵作用能有效提高驱油效率。因此,CO_(2)/水交替驱可以有效启动特低渗储层,起到调剖调驱协同增益的作用,研究成果对于指导特低渗透油藏提高采收率技术的优选和实施具有重要的理论意义和矿场应用价值。

基于数字岩心实验对低渗油藏数值模拟的改进

为了提高涠洲A油田低渗油藏剩余油数值模拟预测精度,本文基于数字岩心实验数据对低渗油藏相渗关系式作了深入研究,并对数值模拟软件进行改进,形成了考虑非线性渗流规律的剩余油预测方法。结果表明:在非线性渗流阶段,油水相对渗透率是随着含水饱和度以及驱替压力梯度变化的函数,离注采井井点越远,驱替压力梯度越低,相渗关系式中残余油饱和度越大;涠洲油田在低渗油藏排驱中值压力明显升高,说明非线性渗流特征主要适用于低渗油藏;总结了数值模拟预测不同井网下低渗油藏剩余油分布特征,即在注采井主渗通道上,驱替压力梯度较高,剩余油不富集,远离主渗通道,驱替压力梯度逐渐降低,是主要的剩余油富集区。该方法具有阶段性,解决了传统方法未考虑低渗油藏非线性渗流特征而导致的剩余油预测精度较低的问题,为开展低渗油藏调整挖潜、提高采收率提供重要基础。

低渗岩石孔渗及相对渗透率测试方法综述

孔隙度、渗透率以及相对渗透率是开发实验中基本的测量参数,但现有的开发实验方法主要都是针对中高渗油藏的,对低渗油藏岩心样品缺乏统一、规范的测试方法和手段。在参考大量相关文献的基础上,分析了近年来国内外低渗岩石的孔隙度、渗透率及相对渗透率的测试方法和技术,总结了测试过程中存在的问题,并提出了初步的解决方案。

超低渗透钻井液完井液技术研究

介绍了零滤失井眼稳定剂及超低渗透钻井液完井液的组成。在水基、油基钻井液中加入一定量的零滤失井眼稳定剂可以形成超低渗透钻井液。对加入一定量零滤失井眼稳定剂钻井液的API滤失量、高温高压滤失量、砂床滤失量、高温高压砂床滤失量、岩心滤失量、岩心承压能力、封堵裂缝效果和岩心渗透率恢复值的变化进行了评价。实验结果表明,超低渗透钻井液的砂床滤失量不是时间平方根的函数,与API滤失量没有对应关系;超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力,可以实现零滤失;零滤失井眼稳定剂可以防漏堵漏;通过增强内泥饼封堵强度大幅度提高了岩心承压能力;能有效保护储层,岩心渗透率恢复值大于95%。

低渗透油藏储层分级评价方法及应用

低渗透石油探明储量逐年增加,低渗透油藏未动用储量占未动用总储量的比例较高。笔者在长庆、大庆外围、吉林和华北等油区2 200块岩心分析的基础上,结合几个低渗透油区的开发现状,提出了用主流喉道半径、可动流体百分数、拟启动压力梯度、原油黏度和黏土矿物含量作为评价参数,确定了各表征参数的分类界限,对比了几个低渗透油区储层表征参数数据的差异,深化了对低渗透储层的认识,提出了低渗透油区储层综合评价方法。研究表明,储层分类系数与区块单井产能有较好的相关关系。在此基础上,对长庆、大庆、吉林油田3大低渗透油区进行储层分类评价,确定了各油区不同分类级别所对应的渗透率范围。该项研究将对优选产能建设区块和确定投资具有指导意义,并为确定下步低渗透油藏攻关目标、技术对策及动用界限提供技术支撑。

储层条件下低渗透岩石应力敏感评价

针对某低渗透油藏实际地质特征,分别采用两种评价方法,模拟储层在开采和注水过程中的应力敏感特性。结果表明,在采用新评价方法时,储层在开采过程中由于有效应力增加引起的渗透率损失率明显小于常规方法评价结果。在对注水开发过程的模拟中,新方法评价得出储层的渗透率可以恢复,而常规方法评价储层的应力敏感性具有不可恢复性。采用常规应力敏感评价实验时,岩芯的变形既有弹性变形,又有塑性变形,储层表现出较强的应力敏感。采用新评价方法岩芯变形以弹性变形为主,低渗透储层不存在严重的渗透率应力敏感,这对认识低渗透储层油藏条件下的应力敏感特性和指导低渗透油藏生产压差的制定具有重要意义。

CT扫描技术在低渗透砂岩岩心试验中的应用

CT扫描技术能够观测到岩心内部的结构变化情况,在碳酸盐岩岩心试验应用较多。以低渗透砂岩岩心为基础进行CT扫描分析,首先分析CT技术的基本原理,然后按照一定的方法和步骤对某区块气层岩心进行试验,最后按照CT扫描步骤进行扫描分析,并从3个方面对岩心进行分析:干岩心的CT数、岩心的孔隙度及分布特征、力学试验前后的CT扫描。由试验结果可以观察到,岩心越致密,其CT数值相对就越大;CT试验分析的岩心孔隙度值同测量值非常接近;岩心在受力条件下破裂,其裂纹呈现多样化特点。试验结果认为,CT扫描能够判断岩心的致密程度,并且能够确定岩心的孔隙度值,同时能够观察岩心破裂后的裂缝变化情况,便于低渗透岩心裂缝扩展的研究。

润湿性对油水渗流特性的影响

用亲水露头砂制备水测渗透率分别为0.030、0.197、0.508μm2的3组人造柱状岩心,每组岩心分为表面亲水(不处理)、中性润湿(经甲基硅油处理)、亲油(经胜利原油煤油混合油处理)3类,其表面润湿性经切片测定动态接触角确认。分别用矿化度19.4 g/L的模拟胜利地层水和模拟油测定岩心渗透率。相同渗透率岩心的水测渗透率,岩心表面亲水时最高,中性润湿时次之,亲油时最低,变化幅度随渗透率的增大而减小,最大达600倍;油测渗透率则在表面中性润湿时为最高,亲油时次之,亲水时最低。岩心的水驱采收率,以岩心表面中性润湿时为最高,表面亲水时大幅下降,表面亲油时最低,但与表面亲水时相比,降幅不大。认为油润湿是低渗透油藏注水压力高的原因之一,将油藏润湿性转为中性,可提高水(及化学驱油剂)的注入能力。表3参8。

低渗透油层渗流规律的研究

用无因次分析法对低渗透岩心的渗流实验数据进行分析 ,得出低渗透油层渗流规律为 :低于亚临界雷诺数时为非线性流 ,高于亚临界雷诺数时为线性流。应用边界层理论 ,从微观角度进一步研究这一特殊渗流现象 ,结果与渗流实验完全一致。根据对某低渗透油田实例的油井生产曲线模拟计算 ,分析出多孔介质、流体及开发方式对渗流过程的影响是 :渗透率越低 ,原油黏度越大 ,非线性渗流区域越大。图 3参

应用CT扫描技术研究低渗透岩心水驱油机理

通过CT扫描技术在线获得不同时刻岩心内流体饱和度的沿程分布信息,探索了低渗透岩心水驱油机理,并讨论了驱替速度(毛管数)、束缚水存在状况和非均质性对微观孔隙介质中流体渗流分布特征及微观驱油机理的影响。实验结果表明,当驱替速度较高时,含水饱和度增量沿程分布呈现对流式的直进形态,此时微观驱油机理以活塞式推进为主;当驱替速度较低时,毛管压力开始起作用,使含水饱和度增量沿程分布范围拓宽,在很小的注入孔隙体积倍数下出口端即会见水,此时微观驱油机理以卡断或爬行为主。另外,与无束缚水时相比,束缚水的存在使得含水饱和度增量沿程分布推进前缘变得更加平缓,这是因为预先存在于小孔隙中的水很容易被注入水补充聚集,在含水饱和度增量沿程分布推进前缘到达前有充足的时间形成稳定的隔断阻塞孔喉,因此束缚水的存在促进了卡断现象的发生。在强非均质性岩心中,含水饱和度增量沿程分布前缘的推进更加分散、均匀,这是因为孔隙介质的微观非均质性使得驱替产生的毛管阻力具有较大差异,使得指进和绕流成为主要的微观驱油机理。

确定低渗岩心渗透率随有效覆压变化关系的新方法

低渗储层岩心在有效上覆压力增大的过程中会表现出较强的应力敏感性。提出了一种定义应力敏感系数的新方法,通过室内物理模拟实验,分析得到了应力敏感系数与初始渗透率的关系式。结果表明,用该方法定义的应力敏感系数不受实验中所测数据点个数的影响,并且与实验岩心所受的最大围压无关;用二重乘幂函数式可表征出任意初始渗透率随有效覆压变化的关系,能方便地确定地层条件下储层渗透率,并能对油气井产能作出正确评价。应用该方法可以计算非均质油气储层开发过程中任意渗透率的变化动态,为建立低渗变形介质油气藏渗流模型及进行数值模拟奠定了基础。

超低渗岩心气测渗透率测试误差分析

为了确定影响超低渗岩心气测渗透率准确性的因素及主要参数,通过对气测渗透率测试计算公式分析、室内对比实验,发现影响超低渗岩心气测渗透率准确性的因素有:入口气体压力及出口气体流量、岩心样品长度及直径测量的准确性、测试围压及测试稳定时间.对影响因素进行逐项分析,分析这些参数产生的误差,得到了主要参数的最佳设置范围.

不同尺度条件下的渗吸实验研究

低渗透油藏中水驱难度大，渗吸是主要的作用机理之一。从微尺度和常规岩心尺度条件下，分别进行了不同管径下的液体自吸实验和不同渗透率岩心中的渗吸实验。实验结果表明，管径较小的微圆管中的自吸能力强于管径较大的；渗透率越低，渗吸相对能力越强，低渗透油藏中渗吸采收率贡献率大于中、高渗油藏。

有效压力对低渗透变形介质油藏物性的影响

为了确定开采压差对低渗透变形介质油藏开采的影响,通过文东地区实际岩心在有效压力作用下的岩石力学、变形和渗流模拟实验,对该油藏岩石变形特征和渗流特性进行了系统的研究。采用克氏渗透率来表征油藏渗流特征,确定变形稳定状态的平衡时间,结合岩石力学参数和物性参数结果进行综合分析。结果表明有效压力高低、施加压速度快慢和加压方式等对该油藏渗流和变形产生显著影响。常规“渗透率”在此油藏中不是一个常量,而是一个与有效压力和驱动压差相关的变量。压力初始变化大小和幅度严重影响储层变形程度,也对渗流特性产生影响,因此开采初期合理控制压差对油藏最终采收率的提高至关重要。

岩心润湿性对核磁共振可动流体T_2截止值的影响

对有代表性的低渗透储层密闭取岩心平行样进行原始润湿和强亲水岩心的T2截止值核磁共振离心实验标定,并将实验结果进行比较,分析2种不同润湿性条件下T2截止值的差异及影响因素。研究表明：强亲水岩心的T2截止值比对应保持原始润湿性岩心的T2截止值普遍偏小,强亲水5块岩心实测T2截止值的分布范围为9.64~13.89 ms,平均值为12.58 ms;保持原始润湿性5块岩心实测T2截止值的分布范围为11.57~20.03 ms,平均值为16.33 ms。由于润湿性的影响,原始润湿岩心饱和水T2谱比对应的强亲水岩心T2谱偏右,T2几何平均值增大。岩心渗透率越大,含油性越好,岩石越亲油,则原始润湿岩心T2谱越偏右,T2几何平均值越大,导致T2截止值增大。岩心渗透率越小,岩石孔喉越细小,由于毛管力作用,原始润湿岩心束缚水饱和度更高,导致对应的T2截止值更大。

低渗岩心物性参数与应力关系的试验研究

地应力是影响低渗油气田地层参数的重要因素 ,尤其直接影响油层的渗透率、孔隙度等。通过室内试验 ,利用围压模拟地层应力 ,研究了有效应力与岩心的渗透率、孔隙度、岩石压缩系数之间的关系。研究结果表明 ,低渗岩心渗透率、孔隙度及压缩系数对有效应力变化较为敏感 ,随着有效应力的增大呈指数递减。试验发现 ,在有效应力的变化过程中发生了岩心弹塑性变形 。