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。     

特/超低渗透油藏不同气驱方式物理模拟

 选取大庆外围特/超低渗透储层岩心进行物理模拟实验,结合核磁共振,通过注水转注气、CO₂混相驱、CO₂非混相驱和周期注气4 种驱替方式,研究不同渗透率级别岩心的驱油效率和剩余油分布,以此对大庆现场注CO₂先导实验区开发提供参考意见。结果表明,在相同条件下,常规注水开发的效果最差,但转注气后能有较大的提升;对于特低渗岩心,周期注气的驱油效率最高;对于超低渗岩心,注水转注气的效果高于其他3 种方式。剩余油分布研究表明,注水转注气、CO₂混相驱和CO₂非混相驱3 种方式动用的主要是大-中孔隙中的油,对于黏土微孔隙中的原油很难进行动用,但是通过周期注气过程中的停注时间,在毛管力和弹性能的作用下,微孔隙中的原油向中-大孔隙中流动,从而增加小孔隙中难动用的原油的动用程度。     

注气体积和轻质油藏空气驱机制的关系探讨

通过细长管、填砂管氧化和驱替等一系列室内试验以及绝热条件下注空气过程的数值模拟研究注空气体积及不同注气阶段和轻质油藏注空气驱油机制的关系。根据试验和数值模拟分析结果,与其他气驱过程比较,给出典型轻质油藏空气驱替试验可能取得的原油采收率与注气体积关系理论曲线。结果表明,轻质油藏在不同注气体积条件下具有不同的驱油机制:注气体积小于0.5Vp(Vp为孔隙体积)即气体突破之前,烟道气驱为主要的驱油机制,驱油过程为一非混相气驱过程;注气体积大于0.5Vp即气体突破之后,烟道气和高温反应带共同作用的驱替作用表现为其主要机制;当反应带逐步推进至接近产出端时,反应带的热效应有可能成为重要的驱油机制。     

孔隙型碳酸盐岩储层注气注水提高采收率试验

中东地区部分碳酸盐岩储层类型以孔隙型为主,裂缝不发育,气测渗透率低,流体物性较差.以中东某油田S油藏为例,开展注气和注水可行性试验研究,并探讨其提高采收率的微观渗流机制.结果表明:受物性特征影响,储层注伴生气驱最小混相压力高,地层条件下不易达到混相驱替,但整体上岩心注烃类气驱效率要高于水驱效率,尤其当达到混相条件时,气驱效率明显提高;注烃类非混相驱油效率也相对较高,主要是由于储层原油黏度较高,气驱使原油体积膨胀,黏度降低,进而改善流动性;试验采用的水驱和气驱方式在微观上主要动用大孔隙中的可动流体,可考虑优化驱替方式进一步提高驱油效率.     

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。     

非均质油藏中水气交替驱油机理研究

分别利用均质和非均质岩心模型,进行了连续气驱和水气交替驱油实验,研究了不同非均质性模型中,注气方式对气驱油效果影响的差异。结果表明,均质模型中水驱后连续注气与水气交替提高驱油效率幅度分别为15.8%和14.9%,注气方式对气驱油效率影响较小;而非均质模型中直接水气交替驱原油采收率为78%,连续注气、间歇注采和周期注气原油采收率分别为41.9%、32.2%和42.3%,水气交替注入原油采收率最高,气体注入方式对气驱原油采收率影响较大。均质模型中,气驱后水气交替驱时,水段塞为主要驱油段塞;而非均质模型中,气驱后水气交替驱时,气体段塞是主要驱油段塞。     

特低渗油藏注CO2驱油微观机制

 利用核磁共振仪、原油气相色谱仪、细管实验和特低渗透岩心物理模拟实验,对细管实验的CO₂非混相驱和混相驱驱替原油过程中的产出物和残余油进行取样分析,并结合核磁共振实验分析结果得到特低渗透油藏注CO₂微观驱油机制.结果表明,CO₂非混相驱主要是萃取C₁₈以前的组分,而CO₂混相驱,不但可以萃取C₁₈以前的组分,也能萃取C₁₉—C₂₅的组分,初期主要萃取低碳分子的组分,随着驱替的进行,逐步萃取较高碳分子的组分;与原油组分和非混相驱的残余油组分相比,混相驱的残余油中轻质组分所占比例减少,中间组分和重质组分所占比例较大,导致残余油黏度变大;在非混相气驱和混相气驱时,由于残余油黏度发生变化和胶质沥青沉淀,使岩心孔隙中一部分流体变成不可动流体,核磁共振图谱发生左移现象.     

微生物驱相对渗透率曲线测定

为了进一步加强对微生物驱油过程及其后续水驱油的多相渗流规律和驱油机理的认识,采用稳态法成功测得了中一区Ng3油藏条件下(温度69℃和压力10 MPa)注微生物(AB-1菌和AB-2菌)前和注微生物后油水相对渗透率曲线.对比分析了注微生物前后岩心的束缚水饱和度、残余油饱和度、绝对渗透率和相对渗透率的变化特征.实验结果表明:与注微生物前相比,注微生物后岩心的束缚水饱和度增大,残余油饱和度明显减小,而岩心的绝对渗透率变化不大;等渗点明显右移,含水上升率明显减缓;两种菌均能较大幅度提高原油采收率,其中,AB-1菌提高采收率平均为8.7%,AB-2菌平均为9.2%.     

致密油藏注CO2增能效果及参数优化

为了研究致密油藏注CO2增能效果,利用长庆油田陇东P区块致密砂岩岩心开展核磁共振实验、扫描电镜实验,分析CO2对储层孔隙结构的影响规律;通过相态计算,分析CO2注入对原油体积系数及饱和压力的改变。运用有限差分方法和三维有限元方法,建立三维动态地应力与油藏双向耦合模型,分析储层渗透率变化规律及井底附近压力分布特征;通过建立目标区块储层注CO2增能图版,评价注CO2增能效果,优化注入参数。结果表明,室内实验表明CO2主要通过溶解、冲蚀作用使岩心大孔隙数目增加;注入10%-45%不同摩尔分数的CO2可使原油体积膨胀至1.19倍,原油饱和压力增加86%;注CO2对目标区块储层增能效果明显,目标区块的最佳注气体积为700 m³,最佳注入速度为4 m³.min^-1。     

特低渗储层孔隙结构对CO2驱特征影响

由于强烈的成岩作用,特低渗储层孔隙结构特征复杂,核磁共振实验结果表明,渗透率相近的岩心具有不同的孔隙结构,实验特低渗岩心孔隙结构特征表现为双峰分散型、双峰偏细歪度型及双峰偏粗歪度型;通过核磁共振方法研究了孔隙结构对水驱及后续CO2驱特征的影响,结果表明,不同孔隙结构岩心CO2驱提高采收率机理不同,对于双峰偏细歪度型岩心,CO2驱主要驱替小孔隙中的富集原油,提高了微观波及效率;对于双峰偏粗歪度岩心,CO2驱主要驱替大、中孔隙中的残余油滴和油膜,提高了驱油效率,实验结果为CO2驱提高采收率机理研究及油藏优选提供了参考。     

致密油注气吞吐优化

近年来,注气吞吐成为致密油体积压裂水平井衰竭式开采基础之上的一种有效的提高采收率的方法。本文通过数值模拟新疆玛湖地区玛131井区典型井注气吞吐过程,对该过程机理进行分析,对相关参数进行优化。首先,建立体积压裂水平井的组分油藏数值模拟模型。接着,对不同的注气量、不同的注入时长、不同的注入气体以及不同闷井时间进行了数值模拟。最终,通过对累计产油量和油藏平均压力的分析,优选合适的注气方案。结果发现,保持油藏压力在地层破裂压力以下并尽可能增加每轮次注气量可提高采收率,注入时长对采收率影响微弱,注入气体组成对吞吐效果影响巨大,闷井时长对采收率影响微弱。最终给出了该致密油藏优化的注气方案的建议。总之,数值模拟可以对致密油注气吞吐过程进行分析和优化,对生产实践具有一定的参考意义。     

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。     

低渗油藏注CO2／N2组合段塞改善驱油效率实验

针对江苏高集低渗低饱和低能量油藏,开展了先注CO₂前置段塞再后续N2段塞顶替的驱油机理研究。通过高集油藏地层原油加注CO₂／N₂气体互溶性膨胀相态机理、多次接触抽提-凝析过程相态机理以及交替注CO₂／N₂组合段塞细管驱替最小混相压力测试、长岩芯驱替效率等实验和模拟研究,对CO₂／N₂组合段塞注气驱油机理及效果进行了分析评价。结果显示,先注CO₂前置段塞再后续注N2顶替的驱替方式能更有效地发挥CO₂增溶膨胀、近混相和N₂弹性膨胀驱油的优势,其驱油效率能达到甚至超过单纯注CO₂的驱油效率。这种驱替方式不仅有利于改善注非烃气体的驱替效率,还可减轻令人担忧的采油井气窜后所带来的采油管柱和设备的腐蚀问题。此外将这一方式推广到注CO₂前置段塞再后续注烟道气的驱替过程,还可在提高油藏采收率的同时实现工业温室气体地下环保埋存。     

玛湖致密砾岩注氮气驱机理及应用效果评价

针对玛湖致密砾岩储层采用的水平井+体积压裂衰竭开发,产量递减快的问题,分别在室内和现场开展了注氮气提高采收率研究。室内实验通过气驱相态、混相能力、驱油效果等方法评价了M区块的提高采收率潜力。实验结果表明,氮气在原油中溶解度小,驱油机理主要依靠自身的膨胀性驱油,且氮气的最小混相压力62.3 MPa,目前M区块很难达到混相驱。现场在玛湖油田M区块选择一个1注5采的井组开展注氮气先导试验,并取得了较好的效果。单井评价了产油量、油压、气油比、氮气浓度等4个参数指标的见效特征;井组分析了注气前和注气过程中产量的变化,累增油1 953 t。最后结合地质和工程认识,总结了影响注气效果的主控因素。本次注氮气应用效果显著,验证了致密砾岩储层水平井+体积压裂注氮气提高采收率是一项可行的技术。     

裂缝性致密砂岩油藏渗吸驱油效果影响因素

裂缝性致密砂岩储层物性较差,非均质性强,且发育微裂缝,注水开发效果较差,渗吸驱油作为致密油储层水驱采油的一种主要机理受到越来越多的关注。室内以鄂尔多斯盆地某油田裂缝性致密砂岩储层天然岩心为研究对象,通过自发渗吸实验,评价了原油黏度、注入水矿化度、温度、渗透率、润湿性以及表面活性剂对渗吸驱油效果的影响。结果表明,原油黏度越低,注入水矿化度越低,温度越高,渗透率越大时,渗吸驱油采收率越高;其中润湿性对渗吸采收率的影响最为显著,岩石越亲水,渗吸驱油效果越好;阴离子型表面活性剂ZYL-1能够通过改变岩石表面润湿性和降低油水界面张力来提高渗吸驱油采收率;加入0. 3%ZYL-1后的周期注水最终采收率可以达到45. 6%,远远高于单独水驱时的28. 9%。矿场试验结果表明,注入表面活性剂ZYL-1关井渗吸驱油后,取得了显著的增产效果,说明间歇式周期注水和表面活性剂渗吸驱油相结合的方式能够提高裂缝性致密砂岩油藏的采收率。     

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强，注水开发过程中普遍存在含水率上升快，产量递减严重等问题，为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果，开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果，并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明，岩心单管和双管驱油实验水驱结束，转注低界面张力黏弹流体后，采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整，增加原油动用程度；水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在，簇状剩余油所在比例最大；低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同，将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出，具有较好的流度控制和洗油能力，在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。     

缝洞型油藏泡沫驱效果及缝洞结构动用机理

缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间主要以裂缝和溶洞为主,非均质性极强,注水和注气开发过程中储集空间内残余大量剩余油。本文根据塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏的地质特点设计制作了能够表征不同缝洞结构特征的二维可视化物理模型,并基于可视化模型开展了的泡沫驱物理模拟实验,揭示了泡沫驱对不同缝洞结构的驱油效果及不同缝洞结构的动用机理,并明确了泡沫对不同驱替阶段剩余油的动用效果。研究表明泡沫具有极好的流度控制能力和高渗通道封堵能力,对于水平方向、垂直方向和高角度的裂缝都具有很好的驱替效果,能够有效的提高缝洞型碳酸盐岩油藏不同开发阶段后的原油采收率。充填介质的存在有利于扩大泡沫波及体积提高微观驱油效率;增强泡沫的强度和稳定性,能够增强泡沫调流转向的能力;减小泡沫的密度,降低界面张力,提高泡沫在缝洞油藏中的采收率。室内研究结果可为缝洞型碳酸盐岩油藏泡沫驱矿场应用提供理论基础。     

溶解气回注提高致密油藏采收率效果及敏感性

针对致密油藏水平井产量递减快，衰竭开发采收率低等问题，提出了衰竭开发后期回注溶解气提高采收率的方法。基于新疆玛湖凹陷百口泉组地质油藏特征，建立了致密油藏多级压裂双水平井机理模型，系统研究了上述方法在致密油藏中的生产特征及敏感性。结果表明，溶解气回注可以有效提高致密油藏采收率，缓解水平井产量递减的速度。采出程度随注入量、注入速度及吞吐轮次逐渐增加；气体分子的扩散作用可增加基质的受效范围，扩大气体的作用半径；弱非均质性储层（变异系数0.2）采用溶解气吞吐提高采收率效果最佳。敏感性分析结果表明，吞吐轮次对注溶解气提高采收率的影响最大，其次是注入时间、注入速度、扩散系数、焖井时间。另外，建立的代理模型可准确预测和优化致密油藏注溶解气提高采收率效果。     

室内注二氧化碳微观驱油机理研究

通过大庆外围特低渗透储层岩芯一维物理模拟实验,研究注水、注气、注水转注气这3 种方式的驱油微观机 理,对现场注水转注CO2 提出可参考性建议。实验中主要利用了CO2 的萃取、降黏等特点,与水驱相比,CO2 驱驱油 效率更高,增油效果明显。实验表明：对于低渗透储层,注水开发效果最差,约为40%;不同注水时机转气驱效果均好 于水驱,而且注水时机越早采出程度越高,在10% ～20% 含水率转注气能有较好的经济效益;注气驱采出程度最好且 采出程度都能达到67% 左右。通过核磁信号测量,对比不同开发方式的剩余油分布可以得出,水驱和气驱动用的主要 都是大孔隙中的油,而水驱转气驱由于CO2 的波及范围更广,能对小孔隙中的部分原油进行动用。