缝洞单元水驱油注采机理实验研究

为了揭示缝洞型油藏的注采机理,研究缝洞介质的水驱油规律,制作了二维平面规则缝洞网络模型;开展了物理模拟实验和数值模拟研究。研究了注采井网、注入速度、裂缝非均质性对水驱油含水率、采收率以及剩余油分布规律及形成机制的影响。研究发现:在二维平面上,重力分异作用较弱,注采井网是控制缝洞网络剩余油分布的主要因素。适当改善注采井网,可以控制更多的缝洞网络,有效驱替缝洞内剩余油。在一定注入速度范围内,注入速度越大,模型注入压力越高,惯性阻力的影响越大,采收率越高,注入速度越小,生产井提早见水,含水采油期延长。裂缝非均质性,导致压力分布不均,油水流动速度各异,导致部分原油被滞留在溶洞内,无法被有效驱替出来,从而形成绕流油。     

基于Fluent与Hernandez模型的缝洞型油藏水驱油机理及影响因素分析

针对碳酸盐岩缝洞型油藏剩余油分布问题,利用Fluent软件进行油水分布特征研究。在不同参数取值下,对Hernandez模型进行计算。将复杂的缝洞结构简化为4种几何模型。分析缝洞结构、驱替水的注入速度和油的运动粘度和油水粘度比4种因素对剩余油分布的影响,归纳缝洞内流体流动规律。数据分析结果表明:驱替水进入缝洞占据原油空间位置是水驱油的主要采收机理;水注入的速度会影响缝洞的初期出油率,但不会影响缝洞内极限原油剩余率;油水粘度比越高,原油采出率越高,缝洞内剩余油量越少;在水驱前缘位置所受到的粘性力越大,越有利于油水互相扩散;扩散系数对于不同的缝洞类型有不同数量级的取值。     

缝洞单元注水驱油可视化物理模拟研究

为了研究缝洞油藏注水驱油机理,以及注采参数对注水开发效果的影响,采用可视化物理模拟的方法研究了注采井位、注水强度对缝洞型油藏剩余油分布、含水率、采收率的作用机制。同时进行了单相物"理模拟实验和注气提高采收率实验。研究发现:注采井位对水驱油效果产生明显影响,底部注水的采收率高于顶部注水。低流速范围内,无论注水井位置如何,重力对油水置换都起到积极的作用。在一定的流速范围内,注入速度越大,注入压力越大,生产井见水略早,含水采油期越长,采收率越高。单相物理模拟实验,在低流速范围内注入压力与注入速度成线性关系;在高流速范围内注入压力与注入速度成非线性关系。研究结果表明:注气可以有效地驱替缝洞中的剩余油,特别是对阁楼油和绕流油效果显著。     

缝洞型油藏注水驱油可视化物理模拟研究

采用可视化物理模拟方法直观研究了缝洞油藏的注水驱油机理,考察了不同注入流体、注入方向、注入角度等多方面因素对注水效果的影响,直观了解了缝洞油藏注水驱油前后的油水分布,并进行了注气提高采收率实验。结果表明:缝洞位置对水驱效果产生明显的影响;重力分异在缝洞模型中具有重要的作用;对于缝洞型油藏,剩余油的形成和分布主要受缝洞通道不规则性和重力捕集的影响,水驱后剩余油主要分布在上部溶洞和下部溶洞顶部难以驱替的"阁楼空间"内,这部分剩余油也是注气驱替的主要驱替空间;实验发现,水驱油过程中一旦形成水流通道,孔洞中的剩余油就难以被驱替,改变注水方式或注入介质(如注气)等,有可能进一步驱替孔洞中的剩余油,提高采出程度。后续注气实验证明通过改变注气方式可以明显驱出"阁楼空间"中的剩余油。     

稠油注水油田中后期改善开发效果技术研究

普通稠油注水开发油田由于油水粘度比大,面临进入高含水中后期水驱开采效果越来越差的普遍矛盾。针对海外河油田地质条件复杂,开发中存在油藏认识程度低、注采系统不完善、水驱动用程度低等主要矛盾,以“注够水、注好水”为核心,通过精细地质和剩余油分布规律研究,采用完善注采井网、细分注水单元、“提、控、治”等多种有效手段调整优化注采结构,使油田开发效果得到明显改善     

碳酸盐岩缝洞型油藏注水开发研究

碳酸盐岩缝洞型油藏由于裂缝、溶洞的分布随机性强,其流动机理和开发方式与常规的碳酸盐岩裂缝性油藏存在很大差别,注水开发目前处于试注阶段,还没有形成相应的油藏注水开发理论体系。因此,建立适合碳酸盐岩缝洞型油藏的注采关系及注水方式,优化碳酸盐岩缝洞型油藏不同注水方式下的注采参数,是碳酸盐岩缝洞型油藏注水开发理论与方法的关键基本问题。该研究以油藏工程学、流体动力学理论为基础,以室内物理模拟实验、数值模拟、矿场注水试验和大量动态资料统计分析为基本手段,充分考虑理论研究、室内实验研究与现场试验研究相结合,针对课题研究目标,选择具有代表性的缝洞单元模型进行重点研究,对油藏能量、注采关系、注水方式、注采参数、注水开发动态及开发效果评价方法进行深入研究,进而形成系统的缝洞型油藏注水开发技术政策及注水开发效果评价方法。2013年通过进一步开展室内物模和数值模拟研究,建立了缝洞型油藏室内三维注才井组实验模型,完善了缝洞型油藏单元注水方式,优化了缝洞型油藏单元注水的注采参数,进一步完善了不同类型岩溶缝洞储集提注水技术政策。该课题完成了年度研究计划内容和目标。     

利用数值模拟成果确定注采结构对开发效果

摘要：杏十区纯油区西部共发育萨Ⅱ、萨Ⅲ、葡Ⅰ三个沉积单元72个细分沉积单元[1]。目前油田开采对象转向了物性更差的表内薄差层和表外储层,井网与开发层系相互交叉,注水开发后动用状况复杂,剩余油分布高度零散,调整挖潜难度大,因此,需要对高含水后期水驱合理开发技术指标进行量化研究,结合压力分布状况做好注采结构调整,指导水驱油田经济有效开发。本文在地质模型已经建立的基础上,对杏南开发区杏十区纯油区西部PI22沉积单元进行数值模拟,通过修改油层各参数,使模型与实际地层得到很好拟合;研究了注采结构调整与PI22沉积单元生产井平均地层压力的关系,注水井平均地层压力的关系和注水井平均注入压力的关系。对PI22沉积单元开发方案进行研究,确定出最优方案。     

利用数值模拟成果确定注采结构对开发效果

杏十区纯油区西部共发育萨Ⅱ、萨Ⅲ、葡I三个沉积单元72个细分沉积单元[1].目前油田开采对象转向了物性更差的表内薄差层和表外储层,井网与开发层系相互交叉,注水开发后动用状况复杂,剩余油分布高度零散,调整挖潜难度大.因此,需要对高含水后期水驱合理开发技术指标进行量化研究,结合压力分布状况做好注采结构调整,指导水驱油田经济有效开发.在地质模型已经建立的基础上,对杏南开发区杏十区纯油区西部PI22沉积单元进行数值模拟,通过修改油层各参数,使模型与实际地层得到很好拟合.研究了注采结构调整与PI22沉积单元生产井平均地层压力的关系,注水井平均地层压力的关系和注水井平均注入压力的关系.对PI22沉积单元开发方案进行研究,确定出最优方案.     

H区块缝洞单元连通方式及注水开发对策研究

针对H区块缝洞型油藏连通单元井组实施注水驱替开发效果差异很大这一问题,开展了缝洞单元连通方式及注水开发对策研究。利用地球物理方法对微裂缝、大尺度裂缝、有效基质、孔洞进行刻画,提出了3种缝洞单元连通方式：暗河岩溶管道、大尺度缝、弥散缝伴有大尺度缝。对不同的缝洞连通单元开展机理性数值模拟和矿场试验研究,给出合理的注水开发对策。暗河体系具有连通井组低注高采、洞注暗河驱洞采的注采关系;弥散缝伴有大尺度缝,沟通缝洞单元,不同单元二者匹配具有差异性,应控制合理的注采比,后续动态调整,提高注水开发采收率,改善区块连通单元注水驱替效果,对相同或类似缝洞型碳酸盐岩油藏连通单元注水开发具有一定的借鉴及指导意义。     

溶洞单元水驱油机理实验研究

为了研究溶洞介质中水驱油规律,结合油田现场资料,根据相似理论确定物理模拟模型及实验条件,制作了单一溶洞充填模型;并提出了无因次重力数的概念,对该模型进行水驱油实验。研究了不同充填程度、注采位置、不同充填类型,模型的油水替换效率及水驱后的剩余油分布情况。研究发现:低注高采时,油水的重力分异作用明显,油水的替换效率高,因此剩余油饱和度较低,采收率较高;高注高采时,通过无因次重力数的大小来判断重力与黏滞力对油水替换效率的贡献程度,得到无因次重力数为0.18,注水速度在40 m L/min附近时,油水替换效率较高,注水开发效果最佳。对溶洞型碳酸盐岩油藏进一步提高采收率具有重要的指导意义。     

温度对不同黏度稠油油水相渗的影响规律

为了研究油层温度和原油黏度对稠油油水相渗的促进机制,基于NB35-2稠油油藏一维岩心流动模拟系统,模拟了不同黏度原油在不同环境温度下的水驱渗流特征.结果表明,稠油油水相渗曲线表现出水相渗透率非常低的特点;当含水饱和度大于50%后,油层中形成联通的水流通道,导致水加剧突进;温度升高,油水两相共流区范围增大,残余油饱和度降低,但高于油藏温度时,随着温度继续升高,油水相渗曲线变化较小;原油黏度增大削弱了油水的流动性,降低了采收率.对比温度和黏度对油水相渗的影响规律,认为温度主要是通过改变油水黏度比而影响油水相渗曲线.     

一种基于水淹影响的相渗曲线重构方法

针对储层水淹对地层流体渗流规律影响刻画较难的问题,基于渤海典型疏松砂岩稀油油藏LD油田和稠油油藏Q油田密闭取芯井岩芯样品,开展水淹程度对油水相渗曲线影响实验研究。基于水淹对相渗影响认识,提取不同水淹程度下相渗曲线特征参数并重新组合,建立两种类型油藏考虑水淹影响的"全寿命"油水相对渗透率曲线。实验结果表明,与采用未水淹、弱水淹层段岩石样品完成的油水相对渗透率曲线相比,中水淹、强水淹层段相渗曲线束缚水饱和度更高,残余油饱和度更低,等渗点更偏右,驱油效率更高。与不考虑水淹情况相比,考虑水淹影响的重构相对渗透率曲线,其残余油饱和度和束缚水饱和度更低,含水饱和度相同时,两相相对渗透率均呈现整体降低趋势,最终驱油效率增大。与不考虑水淹影响的方案相比,考虑水淹影响的重构相渗在Q油田矿场数值模拟中应用,在含水98%时的采出程度提高近1%。     

致密-低渗透油藏两相启动压力梯度变化规律

致密-低渗油藏油水两相渗流时存在启动压力梯度,导致基质中剩余油和残余油的驱动非常困难,水驱开采效果普遍较差。为了确定致密-低渗储层两相启动压力梯度变化规律,通过物理模拟方法研究了一维水驱油过程中两相启动压力梯度与平均含水饱和度之间的关系,并分析了两相启动压力梯度的形成原因。结果表明,两相启动压力梯度随平均含水饱和度增大先升高后降低,在油水前缘位于出口端附近时达到最大值;两相启动压力梯度最大值与岩心气测渗透率呈良好的幂函数关系,渗透率越低两相启动压力梯度最大值上升速度越快;同一岩心中两相启动压力梯度远大于原油启动压力梯度。可见致密-低渗油藏水驱过程中两相启动压力梯度随着油水前缘运移先增大后减小,同时油水间毛管力是两相启动压力梯度形成的主要原因。     

平面非均质性对剩余油分布规律的影响研究

为了明确储层平面非均质性对剩余油分布规律的影响,运用人造物理模型制作技术制作了三维物理模型,并用恒速法对不同的三维平面非均质模型进行水驱油试验。实验发现:注入井位于垂直沉积相带的驱油效果优于注入井位于沿沉积相带;注入井位于中低渗层时调整井网增产效果明显;井网垂直沉积相带低注高采总注入PV数比其他方案少,且采出程度最高。测定不同时刻电极的电阻率,利用双狐软件画出不同平面非均质模型剩余油分布情况。测定结果表明,平行沉积相带布井方式,注入井布于高、中渗层时,水驱剩余油主要分布在低渗带处;注入井布于低渗层时,剩余油富集在注入井对角处。垂直沉积相带布井方式,注入井位于低渗时,剩余油分布较均匀,无明显的剩余油富集区,模型全部波及。注入井位于高渗时,剩余油主要分布在低渗相带,是剩余油进一步挖潜的主要目标。     

单一缝洞内油水相对渗透率及其影响因素

将复杂的缝洞系统简化为裂缝和溶洞的基本组合,从分析油水相对渗透率曲线着手探索其两相流动规律。在考虑实际油田碳酸盐岩储层特征的基础上,制作不同溶洞直径的单一缝洞有机玻璃模型,利用稳态法测定模型中的油水相对渗透率研究溶洞直径、缝洞倾角、油水黏度比、注入速度等因素对油水相对渗透率的影响。结果表明:对于单溶洞单裂缝的基本组合,随着溶洞直径的增大,油相相对渗透率曲线由直线型逐渐转变为下凹型,水相相对渗透率曲线呈上凹型且曲率越来越大;残余油饱和度随着溶洞直径、缝洞倾角、注入速度的增大和油水黏度比的减小而降低。     

考虑储层参数时变的相对渗透率曲线计算方法

针对目前水驱油藏相对渗透率曲线计算方法未能考虑储层参数时变的问题,开展了理论研究。基于新型的近似理论水驱曲线,推导建立了油相指数、水相指数、残余油饱和度下的水相相对渗透率等相对渗透率曲线关键参数的数学表征公式,同时结合残余油饱和度计算方法,构建了一种广泛适用的考虑储层参数时变效应的油水相对渗透率曲线动态计算方法,可直接根据生产数据计算长期水驱后的油藏相对渗透率曲线。应用实例表明,新方法求得油水相对渗透率曲线可有效反映油藏动态规律,为油田可采储量标定、剩余油分布规律研究、特高含水期油藏数值模拟历史拟合等提供了理论支持。     

塔河风化壳储层典型单元注水方式优化研究

风化壳古岩溶作用形成的缝洞型油藏是塔河油田奥陶系油藏的主要储层类型,其由于缝洞发育,非均质性极强。目前在注水开发过程中,部分缝洞单元注水效果变差。为强化注水效果,利用数值模拟方法研究了塔河某油藏典型生产单元的最佳注水方式组合。根据注水见效期、稳定期以及调整期的含水率特点,通过对注水方式的组合优化模拟,论证了最佳注水组合的模式及注采参数。模拟结果显示,最佳注水组合为先温和持续注水,后周期注水,最终转为脉冲注水的模式。基于该油藏参数,三种注水方式的参数的优化结果为持续注水强度200 m3/d,常规周期注水采用长注短停注60 d停15 d的方式,脉冲注水为(100~200)m3/d间隔30 d的方式间歇注入。     

一维井地电位模型建立与求解

井地电位法是研究水驱前缘以及剩余油分布较为实用的方法。首先建立一维油水两相渗流方程,基于电位与含水饱和度模型将渗流方程与电位微分方程相耦合,形成一维井地电位模型。对模型采用有限差分法,隐式求压力,显式求饱和度,再利用含水饱和度与电导率的关系,建立形成电位微分方程,隐式求电位;在此基础上建立计算机求解模型。对一维水驱油过程进行模拟计算,通过数值求解,模拟水驱油的完整过程,得到电位分布与含水饱和度变化的相关关系。该方法为井地电位法后期反演油水分布提供理论支持。     

次生底水油藏的三元复合驱替特征及影响因素

原生整装油藏经过长期注水开发后,逐渐演化为次生底水油藏。次生底水油藏的剩余油类型包括中上部的弱动用可动剩余油、中下部水驱绕流式可动剩余油和高水淹区的水驱后残余油。对该类型油藏开展三元复合驱以进行挖潜。利用油井生产数据,将三元复合驱替历史分为驱油剂的受效前期、持续受效期和受效后期3个阶段,确定驱油剂持续受效期时间跨度。利用驱替特征曲线定量化确定各井在驱油剂持续受效期的驱替能力,同时分析了影响驱替效果的工程和地质及化学因素。结果表明,次生底水油藏的三元复合驱开发特征与常规底水油藏开发明显不同,而工程和地质因素对该两种油藏类型生产特征的影响作用是相似的。驱油剂中的聚合物组分对整个开发历史的油水渗流具有重要的影响。     

不同油藏条件下相渗曲线分析

通过室内一维物理模拟实验,结合现场实际生产资料,开展不同油藏条件下一维恒 速水驱实验,对比不同油藏条件下油水相对渗透率曲线、特征点,分析相对渗透率曲线特征、束缚水饱和度、残余油饱和度及水相端点值的变化规律,研究结果表明：①对于稠油油藏虽然不同粘度的相渗曲线形态略有不同,但整体表现为油相相对渗透率高,水相相对渗透率非常低（水相相对渗透率端点值多数低于0.1）,等渗点靠右,等渗区面积小的特点;②对于低渗透油藏,整体表现为束缚水饱和度和残余油饱和度都非常高,等渗区面积较窄,油相相对渗透率下降急剧、水相相对渗透率较高的特点。通过相渗曲线的特征可以定性地判断储层性质,为现场施工措施提供合理的指导。