含酸气挥发油藏回注溶解气对原油相态与物性的影响

含酸性气体(H_2S和CO_2)的挥发油藏选择回注溶解气开发,既能减缓压力衰竭,又可以节省酸气处理费用。但回注含酸气组分的溶解气对原油相态与物性影响规律尚不明确,进而制约了注气开发效果的预测和注气组分的优化。以国外某挥发油藏为例,在组分划分和PVT实验拟合的基础上通过模拟注气膨胀实验研究了溶解气及H_2S和CO_2等主要气体组分对原油相态与物性的影响规律。结果表明:溶解气中的H_2S和CH_4对原油p-T相图影响显著,而CO_2和溶解气对原油p-T相图影响很小;酸性气体除降黏能力低于CH_4以外,在降低原油饱和压力、降低原油挥发性和膨胀原油体积方面均强于CH_4;含酸气挥发油藏回注溶解气有利于提高增油效果。     

裂缝油藏回注溶解气混相驱替特征及影响因素

裂缝油藏回注溶解气混相驱油机理较为复杂。以实际裂缝型挥发油藏为例基于双孔双渗组分模型研究了回注溶解气的驱替特征和原油驱动方式;分析了扩散作用、窜流能力、压敏效应、采油速度和回注气比例的影响规律。结果表明:回注溶解气混相驱替时,原始弹性能量、原油溶解膨胀和注气波及同时存在;地层压力逐渐下降,溶解气油比逐渐增高;储层原油轻质组分和饱和压力逐渐增加,黏度和密度逐渐减小。扩散作用和裂缝者质窜流有利于减小注入气沿裂缝的突进同时降低基质原油黏度和密度,但减弱了注气波及作用;压敏效应可以增加岩石的弹性能量,有利于提高原油采出程度;适当地提高采油速度和回注气比例有助于增强波及作用其中1.2的回注比可以实现注采平衡。     

低渗油藏CO2驱产出气回注可行性研究

为研究低渗油藏产出气回注的可行性,利用室内实验的方法,分别考察了原油与CO_2混相效果的影响因素及不同阶段产出气回注的驱油效果.研究结果表明:原油组分中C_1、N_2摩尔百分数的增加会引起原油与CO_2最小混相压力的升高,而原油组分中C_2～C15摩尔百分数越多越有利于实现原油与CO_2的混相.注入气中C_1、N_2摩尔百分数越高越不利于实现与原油的混相,而注入气中C_2、C_3的摩尔百分数越高越有利于实现与原油混相.注入气中CO_2摩尔百分数越高,注入气的驱油效率也越高,在CO_2摩尔百分数达到80 mol%以上时,完全可以达到CO_2混相驱的效果.现场检测结果表明,产出气中CO_2摩尔百分数已经超过了80 mol%,实施产出气回注是完全可行的.本研究首次明确了C_(11)～C_(15)摩尔百分数对混相效果的影响,同时本研究成果为产出气中温室气体的处理与利用提供依据,也为低渗油藏CO_2驱的高效开发提供重要技术支撑.     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏注气驱油提高采收率机理研究

为了研究塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏注气替油提高采收率机理,开展了原油物性实验、相态分析和注气驱油数值模拟研究。结果表明:塔河油田注氮气驱油为非混相过程,注二氧化碳驱油为混相过程;注氮气驱油的作用机理为降低原油黏度、体积膨胀补充地层能量、驱替微小孔径中的原油及重力分异形成人工气顶置换顶部剩余油;注二氧化碳驱油的作用机理为降低原油黏度、体积膨胀补充地层能量及降低油气界面张力;非混相注气驱油比混相开发效果好。     

低渗透油藏气驱“油墙”物理性质描述

搞清地层流体物理性质是科学管理油藏的重要前提,注气开发也不例外。基于简化实际气驱过程的"三步近似法"、物质平衡原理和相态基本原理等概念,将"差异化运移"和"加速凝析加积"两种气驱"油墙"形成机制与挥发油藏和凝析气藏开发实际经验和相态实验评价方法相结合,首次得到见气见效阶段"油墙"的溶解气油比、泡点压力、密度、地下黏度和体积系数等关键物性参数计算方法。用于国内多个二氧化碳驱开发试验项目呈现了很好的适应性,发现混相/近混相CO_2驱"油墙"泡点压力比原状地层油的泡点压力约高4.0~6.0 MPa,溶解气油比要比地层原油升高40~60 m~3/m~3;为注气开发油藏见气见效后油墙集中采出阶段生产井工作制度确定和采油工艺优化提供了主要理论依据。     

致密油储层CO2驱核磁共振实验研究

针对致密油储层动用困难问题本研究以CO_2为注入介质,对致密油注气开发效果进行评价,并借助核磁共振技术,从微观角度阐述了致密油储层注CO_2的驱替特征。实验结果表明,CO_2驱可以有效启动赋存在致密孔隙中的原油,非混相压力下(10 MPa),CO_2突破快,小孔隙中原油未动用,驱替后原油饱和度分布不均匀,驱替效率低;而在混相压力之上(24 MPa),CO_2突破明显变慢,驱替后原油饱和度均匀下降,大小孔隙中的原油均被启动,采出程度较高。此外从采出原油组成可以看出,高压下CO_2抽提作用非常明显,原油组分以C7~C29为主,几乎不合C30+组分,这表明CO_2会导致原油中重质组分在孔隙中沉积。     

不同注入气体下低渗油藏注气开发室内评价

为了探索乌石17-2油田注气开发方式可行性以及进一步提高油田开发效果,从室内实验角度出发,对三种气体(N_2、CO_2、烃类气)开展了注气膨胀实验、细管实验、长岩心驱替实验,并进行对比分析及效果评价。研究结果表明:N_2在地层条件下表现为非混相驱,其对原油的降黏及膨胀能力有限,后期气窜明显,注气突破时间较早,突破前采出近90%左右的原油,而突破后基本为无效注气,几无产出。室内驱油效率仅为36.3%,开发效果差。烃类气、CO_2与地层原油相态配伍性要好,最小混相压力低,分别为27.52、27.13 MPa。地层条件下易形成近混相驱,气体突破要晚,气体突破以后仍能采出近30%左右的原油,驱油效率要高于非混相驱近25%,最终驱油效率分别为66.7%、69.0%,开发效果好。烃类气驱、CO_2驱可作为乌石17-2油田低渗强水敏储层优选能量补充方式。     

低渗透油藏气驱注采压力系统诊断模型

注采压力系统对注气驱油效果影响很大。根据流场速度分布,提出气驱注采压力系统分析应首先关注主流线上的压力分布情况,实现"三维化一维";根据井间压力分布,明确游离态注入气尚未到达的油水两相共渗区为注采压力系统研究目标区,实现"三相化两相"。基于微分方程叠加原理提出并推导"拟单相"渗流压力扩散方程,进而建立气驱注采压力系统诊断数学模型,即"带移动定压外边界拟单相渗流"定解问题。首次区分"注入气-地层原油"体系和"注入气-油墙油"体系最小混相压力差异,即"两级混相"现象。应用新方法研究了井底流压对二氧化碳驱地层压力的影响,论证了增压见效阶段降低采油速度对实现混相驱的必要性,以及油墙集中采出阶段油井井底流压略高于"油墙油"泡点压力有利于维持混相的观点。研究成果对于矿场注气混相驱注采井工作制度的制定有指导作用。     

CO2混相调节剂驱油机理室内研究

为了深入了解混相调节剂降低CO_2/原油最小混相压力的作用,测试CO_2混相调节剂降低最小混相压力的机理,开展了室内实验,并深入研究调节剂的效果。实验结果表明,混相调节剂可以降低CO_2/原油表面张力、促进CO_2抽提原油轻质组分效果、增加CO_2在原油中溶解度、降低原油黏度的作用;其中,主要的机理为降低表面张力和提高抽提轻质组分效果;当原油中调节剂质量浓度达0.3%以上,气液表面张力消失,达到混相;加入调节剂后,采出端气体突破时,CO_2萃取、抽提轻质烃体积百分数增加14倍以上。调节剂作用机理研究,深入了对调节剂改善CO_2驱油效果的认识,并对进一步筛选和研发新型调节剂具有指导意义。     

欢26块地层油与CO2最小混相压力研究

在模拟欢26块油藏地层条件下,利用细管实验研究了CO2驱油效果,并测定地层油与CO2的最小混相压力。结果表明,在同样CO2注入量下,注入压力越大,累积采收率越大;注气量达到0.62~0.8PV后,CO2突破,生产气油比急剧上升,注入压力越大,CO2突破时注气量越多,但CO2突破后生产气油比上升越快。欢26块地层油与CO2的最小混相压力为23.6MPa,在地层压力可以达到CO2混相驱,在进行CO2非混相驱时,注入压力尽可能高,这样可取得更好的驱油效果。     

注低温CO2井油层温度场分布研究

注CO2提高采收率过程中,低温CO2与地层岩石、储层流体存在换热过程,井底附近油层温度将明显下降,其温度分布直接影响注入CO2和储层流体性质和油气混相。如果注入参数不合理,将形成低温降黏带,发生固相沉积,以至形成CO2水合物,产生冷伤害,影响生产。通过对油层传热机理的研究,在Lauwerier油层传热模型的基础上建立了综合考虑沿程流体相态以及热物理性质变化的油层温度场数学模型,模拟注气过程中油层温度分布变化规律。研究结果表明,注气初始阶段近井油层温度下降较快;随着时间的增加,低温带的推进速度逐渐变慢,为优化注气参数,提高注气开发效果提供依据。     

Experimental evidence for formation water promoting crude oil cracking to gas

Crude oil cracking to gas is the key to determining the exploration potential and strategy for deep hydrocarbon resources.Identifying the factors that affect the threshold and potential of crude oil cracking to gas as well as other possible influencing factors will provide the scientific basis for deep hydrocarbon exploration.A comparison of pyrolysis simulation experiments of crude oil,hydrous crude oil,and various water media under a constant temperature(350℃) and pressure(50 MPa) shows that water plays a large role in crude oil cracking to gas.(1) When water is added,the gas yields increase significantly,including those of alkane gases and non-hydrocarbon gases:the yield of alkane gases increases 1.8-3 times;the yields of H2 and CO2 also increase significantly.This means that water takes part in the process of crude oil cracking to gas,and supplies hydrogen.Therefore,the presence of water will dramatically enhance the potential of crude oil cracking to gas.(2) Mg2+ ions in the formation water promote the crude oil + water reaction to some extent and increase the total yield of alkane gases and the yields of both H2 and CO2 ;more interestingly,the i-C4/n-C4 and i-C5/n-C5 ratios increase significantly.This indicates that Mg2+ ions in formation water act as a catalyst,and a disproportionation reaction is involved in the crude oil + water reaction.This study helps us to understand the factors influencing crude oil cracked gas and to evaluate the hydrocarbon resources in deep sedimentary basins.     

CO<Subscript>2</Subscript> gas emplacement age in the Songliao Basin: Insight from volcanic quartz <Superscript>40</Superscript>Ar-<Superscript>39</Superscript>Ar stepwise crushing

Due to a lack of suitable minerals, the gas/oil emplacement ages have never been accurately obtained before. CH₄-CO₂-saline- bearing secondary inclusions are found in quartz from the volcanic rocks of the Yingcheng Formation, the container rocks of the deep CO₂ gas reservoir in the Songliao Basin. The inclusion fluid was trapped into microcracks in quartz during the gas emplacement and accumulation, providing an optimal target for the ⁴⁰Ar-³⁹Ar stepwise crushing technique to determine the CO₂ gas emplacement age. ⁴⁰Ar-³⁹Ar dating results of a quartz sample by stepwise crushing yield a highly linear-regression isochron with an age of 78.4±1.3 Ma, indicating that the accumulation of the deep CO₂ gas reservoir in the Songliao Basin occurred in the late Cretaceous. This is the first time to report an exact isotopic age for a CO₂ gas reservoir, which indicates that the ⁴⁰Ar-³⁹Ar dating can serve as a new technique to date the oil/gas emplacement ages.     

注超临界CO_2开采高温废弃气藏地热机制与采热能力分析

高温废弃气藏具有巨大的地热开采潜力。在对比分析超临界CO2和常规携热介质水的热物性基础上,提出注超临界CO2开采高温废弃气藏地热的方法。利用数值模拟方法对CO2在高温废弃气藏中的采热能力及影响因素进行评估。结果表明,由于CO2具有很高的可注性和流动性,超临界CO2的采热速率可达到水的1.5倍;利用CO2循环开采高温气藏地热,不仅可以实现高效地热开发,还可以实现CO2地质埋存;对废弃气藏而言,可以充分利用现有井网和地面设施,减少初期资本投入,实现高温废弃气藏地热的有效和经济开发,进一步提高气藏的利用价值,延长其经济寿命。     

超临界CO2/水交替微观驱油特征研究

针对水气交替驱过程中CO_2与水能否接触、对剩余油动用能力等热点问题,利用高温高压微观可视模型,研究了不同密度CO_2驱后剩余油分布类型及挖潜对策,描述了水气交替微观封堵特征及对剩余油动用能力。实验结果表明,超临界CO_2的高密度特性,可扩大CO_2向油藏中下部的扩散运移;CO_2驱后剩余油以油膜类、盲端类、等势点类、未波及区域为主,其中等势点及未波及区域是下步挖潜主要对象;水气交替的注水阶段与注气阶段呈现出不同的贾敏效应,其中注气阶段贾敏效应明显;水气交替可显著改善等势点类剩余油,但未波及区域动用程度不高。     

细管长度对烃类气-原油最小混相压力的影响及其改进预测模型

低渗透油藏烃类气-原油最小混相压力（MMP）确定及影响因素评价一般多采用数值模拟方法,缺乏烃类气驱室内物理模拟实验。细管法是一种快速、准确确定最小混相压力及油藏采出程度的实验方法,本文以塔里木深层碎屑岩油藏注烃类气混相驱替为例,通过采用15 m、30 m、45 m不同长度的细管作为实验变量,探究细管长度对最小混相压力以及油藏采出程度的影响并进行对比分析,实验结果表明：随着细管长度的增加,最小混相压力由60.4 MPa降低至56.3 MPa,油藏最终采出程度由91.51%提高至92.88%,即注采井距越长,注入气与原油混相相率越高。最后,基于遗传优化算法（GA）,提出了一种考虑细管长度的MMP预测改进模型,该模型选取油藏温度、原油中间组分摩尔分数、原油挥发组分摩尔分数、原油C7+分子量、注入气临界温度为自变量。结果表明：针对本次3组实验数据,改进的MMP模型精度较高,预测误差分别为0.08%、0.24%、0.34%,具有良好的预测能力。该研究为细管参数对烃类气驱最小混相压力影响因素分析以及最小混相压力计算,提供了一种参考方法。     

CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

在CO₂/H₂S共存条件下集输管道中,管道发生腐蚀的可能性急剧增大,因此集输管道的选材至关重要。若选择管材级别较低,则会严重影响管道的正常生产;若管材级别较高,会引起经济成本的浪费。为了使集输管道在CO₂/H₂S共存条件下选材更加合理。在CO₂/H₂S共存腐蚀速率预测模型的基础上,提出了一种新的集输管道选材方法,新方法的步骤为：计算材质的均匀腐蚀速率,腐蚀速率应满足NACE 标准中腐蚀速率的控制值(小于0.076mm/a),结合管道的设计寿命、剩余强度和经济性评价,确定在CO₂/H₂S共存体系下集输管道的材质。以某油田集输管道为示例,根据新方法选择的材质与实验得到的管材结果一致,验证了新方法的准确性。集输管道选材新方法在保证集输管道安全运行的前提下,能够有效降低管材质选择的成本,有利于保证集输管道的安全性和经济性。     

植物绝缘油击穿放电故障特征气体分析

对山茶籽植物绝缘油和矿物绝缘油两种变压器用油进行击穿放电故障试验,采用油中溶解气体分析方法测量并分析两种绝缘油放电故障所产生的油中溶解气体,分析并对比两种绝缘油纯油及油纸击穿产生气体的种类及百分含量。结果表明:两种绝缘油在击穿故障后均产生H_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_2H_2、CO及CO_2这7种特征气体;随击穿故障次数的增加,植物绝缘油中溶解气体总量呈增加趋势,并且山茶籽植物绝缘油中CO和CO_2溶解气体含量大于矿物绝缘油;在两种绝缘油中,C_2H_2的含量在总烃中始终是最高的,这说明与矿物油相同,C_2H_2是山茶籽植物绝缘油电击穿故障的主要特征气体。