顶部注气重力驱技术在底水油藏应用探讨

顶部注气重力驱技术在国内油田现场应用仍处于“摸石头过河”探索阶段。通过综合考虑油藏地质参数、开发参数等方面因素,初步定性、定量建立了适合注气重力驱油藏筛选条件,并以国内首个开展实施顶部注气重力驱技术的西部某底水砂岩油藏为例,结合油藏工程法、数值模拟法、现场动态及监测结果等开展注气重力驱油藏方案要点、估算注气规模、开井时机优选及气液界面稳定性研究,论述了注气重力驱关键技术注入优化控制技术、生产井开关井控制技术、注采优化射孔技术、动态跟踪及调整技术,最后,针对控制气液界面稳定性提出“注采兼顾、分区控压限产、追踪界面调整”开发技术政策。     

气体辅助重力驱油（GAGD）研究进展

我国注气驱油提高采收率技术发展较晚,气体辅助重力泄油作为新发展起来的提高采收率技术具有广泛的商业前景。对国内外GAGD技术研究进展进行了分析。研究了岩石润湿性、铺展系数、重力分异和储层非均质性的影响,以及注气过程中影响油气界面的稳定性因素,合理控制注气速度和采油速度。尽管国外对GAGD的理论研究及现场应用取得了很大的进展。由于国内地层条件、油品性质与国外较大差异,GAGD工艺需要经过改进论证后才能应用到国内油田。     

重力稳定气驱判别模型和试验

通过室内试验,研究储层倾角、注入速率和原油黏度等因素对重力稳定注气提高驱油效率的影响,根据注采数据和管内残余油砂分布,分析其提高采收率原理。通过理论推导,建立简易量化的顶部注气重力稳定判别模型NGAGI,综合考虑储层倾角、渗透率、驱替液与被驱替液密度差异、原油黏度和注气速率等因素的影响。结果表明:增大地层倾角、减小注气速率和降低原油黏度,可延长重力稳定高效驱油时间,提高采收率,气驱后管内残余油砂分布显示,排除端部效应导致模型两端效果不好,模型中部重力稳定气驱后残余油饱和度低于10%;当NGAGI1时,可实现重力稳定气驱模式,并通过室内和矿场试验验证,可有效评价重力稳定气驱前缘稳定性,为油田矿场应用提供一定的决策依据。     

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。     

气顶油藏顶部注氮气重力驱数值模拟研究

针对江苏油田欧北区块的地质条件和开发现状,建立了顶部注氮气重力驱数值模型.从生产井和注入井的控制条件及地质条件出发,分析了影响气顶油藏顶部注氮气重力驱开发效果的各种因素,在此基础上对各种方案的开发指标进行计算对比,并对该区块提高采收率的潜力进行评价,提出了适合同类气顶油藏的开发模式.研究结果表明,气顶油藏顶部注氮气重力驱可以有效地提高采收率,达到降水增油的效果;提高采液速度并不能改善顶部注氮气重力驱的开发效果;注气速度对开发效果以及气顶边缘推进速度有很大的影响,并且存在最佳和临界注气速度.研究区块的最佳注气速度为12500～17500 m3/d,临界注气速度为30000 m3/d.     

气顶油藏顶部注氮气重力驱数值模拟研究

针对江苏油田欧北区块的地质条件和开发现状，建立了顶部注氮气重力驱数值模型。从生产井和注入井的控制条件及地质条件出发，分析了影响气顶油藏顶部注氮气重力驱开发效果的各种因素，在此基础上对各种方案的开发指标进行计算对比，并对该区块提高采收率的潜力进行评价，提出了适合同类气顶油藏的开发模式。研究结果表明，气顶油藏顶部注氮气重力驱可以有效地提高采收率，达到降水增油的效果；提高采液速度并不能改善顶部注氮气重力驱的开发效果；注气速度对开发效果以及气顶边缘推进速度有很大的影响，并且存在最佳和临界注气速度。研究区块的最佳注气速度为12500～17500m^3／d，临界注气速度为30000m^3／d。     

高倾角低渗断块油藏顶部注气规律研究

对于高倾角低渗透断块油藏,水驱对顶部剩余油的动用效果较差。采用顶部注气的驱替方式,充分利用高倾角的地质特征,能有效提高该类油藏的采出程度。从角度对比了气体辅助重力驱,以及人工气顶驱两种主要的顶部注气方式,利用数值模拟方法,建立了某区块的油藏数值模型;以区块采出程度为目标优选了顶部注气驱方式。研究表明,人工气顶驱对该类油藏具有较好的适应性,可大幅度提高采收率。针对人工气顶驱的开发特征对相关工艺参数进行单因素分析,并加以正交试验优化工艺参数。结果表明:对于高倾角低渗透断块油藏进行人工气顶驱时,注气量为主要影响参数,其次为注采周期及闷井时长,注气速度对采出程度的影响最不敏感;同时,对于所研究的区块,优选注气速度为7 000 m3/d、注气量为9.00×107m3、注采周期时长为30 d,闷井时长80 d。     

低渗透油藏气驱产量预测新方法

注气开发油藏产量预测油藏工程理论方法报道极少。为增加注气方案可靠性,提高注气效益,从气驱采收率计算公式入手,利用采出程度、采油速度和递减率之间相互关系,推导出气驱产量变化规律;结合岩芯驱替实验成果和油田开发实际经验,提出了气驱增产倍数严格定义及其工程计算方法;发现低渗油藏气驱增产倍数由气和水的初始驱油效率之比以及转驱时广义可采储量采出程度决定;统计得到国内外18个注气项目气驱增产倍数理论值和实际值平均相对误差6.90%;绘制了气驱增产倍数查询图板,以便于从事注气开发人员使用。研究成果为气驱产量预测提供了油藏工程理论依据,从而对控制和优化低渗油藏注气项目投资有重要意义。     

人工气顶稳定气驱条件及其影响因素

为了开发倾斜断块油藏构造高部位的剩余油,提出了人工气顶稳定气驱(artificial gas cap stableflooding, AGCSF)方法。在明晰人工气顶稳定气驱机理的基础上,以注N_2形成人工气顶(artificial gas cap, AGC)为例,运用油气两相渗流理论和Dietz模式几何关系,明确了倾斜油藏人工气顶稳定气驱的条件,建立了保持气驱前缘界面稳定运移的临界速度模型。研究认为,气顶气驱速度小于临界速度是人工气顶稳定气驱的前提条件;重力、浮力、毛细管力、黏滞力和多相流动中所产生的各种附加阻力是人工气顶气驱前缘界面气油界面稳定的主要力学机制;原油相对渗透率、地层原油黏度、地层原油密度、地层次生气顶气(N_2)密度是影响临界速度的主要因素,且原油相对渗透率、地层原油密度越大,地层原油黏度、地层次生气顶气(N_2)密度越小,稳定气驱速度越大,越有利于人工气顶稳定气驱油。实例验证结果表明:新模型考虑的影响因素全面,且更为科学、合理、可靠;Y47X28断块古近系沙河街组二段1砂组油藏人工气顶稳定气驱速度小于其次生气顶气侵临界速度1.07×10~3m~3/d时可以实现稳定气驱。研究成果与认识可为倾斜油藏人工气顶稳定气驱开发关键技术的研发,为倾斜断块油藏阁楼油的高效开发提供理论基础和技术指导。     

超低渗透油藏CO2驱注入参数优化实验研究

CO_2驱是提高超低渗油藏采收率的有效方法之一,然而,目前对CO_2在超低渗油藏中的驱油机理认识还不完善。针对西部某超低渗透油藏开发过程中注水矛盾问题,通过物理模拟实验,研究了CO_2驱对该超低渗透油藏的适应性,并通过对比不同的CO_2注入方式和注入参数对驱油效率的影响规律,优选出超低渗透油藏CO_2驱最佳注入参数。实验结果表明:对该超低渗透裂缝性油藏,周期注气方式下驱油效果最佳,且当注入段塞为0.06 PV,注气与焖井时间比为1∶2时延缓气窜的效果最好,驱油效率达到60%以上。研究结果为该类型超低渗油藏现场注气开发设计提供指导作用。     

裂缝性油藏注气提高采收率技术进展

注气可以维持裂缝性储层的地层压力,并提高驱油效率。阐述了世界裂缝性油藏注气提高原油采收率（EOR）技术的发展概况,分析和讨论了裂缝性储层注气开采特征、室内实验研究及理论研究技术现状。指出,储层中裂缝发育方向和程度严重影响注气驱替效果;气驱突破速度未必比水驱突破快;气驱波及范围有可能比水驱波及范围广。多孔介质将影响流体相态、油气混相性及气驱油机理,建议加强考虑双重介质特性的注气驱相关室内实验研究和混相理论研究。     

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。     

ZJD油田阜宁组大倾角油藏注CO_2方式探讨

倾角对于CO2驱利用重力来改善驱油效率和提高原油采收率具有重要意义。针对ZJD油田阜宁组大倾角油藏,应用数值模拟方法研究了地层倾角和注气部位对CO2驱油效果的影响。结果表明:随着地层倾角的增加,注CO2驱油采出程度也增加,而油藏高部位剩余油饱和度降低。低部位注气采出程度均低于高部位注气,且地层倾角越小,高部位注气的优势越不明显,地层倾角越大,高部位注气效果越好,CO2可在高部位形成小的气顶,更有利于气驱油。应用大倾角油藏实际地质模型研究注气方式对CO2驱油效果的影响,高部位注气比低部位注气可提高采收率8.69%,并可动用更多的储量。油藏现场实际应用后取得初步效果,高部位注气半年后油藏腰部的中心井从无产量恢复到9.3 t的原油产量。     

注气开发驱替前沿的离散渗流模型

注气开发生产过程中产生的驱替前沿是一个气油交替的突变界面,在数学上是一个间断界面。常规的Muskat分相渗流模型只适用于连续介质的油藏,根据气驱毛细管中的驱替现象,将通过前沿界面的产气量分解为2部分,即气驱油和气驱气产生的流量,以渗流微元为对象,建立了离散形式的渗流模型。通过实例可以发现,分相驱替加权法模型预测的注气饱和度的分布更为合理。     

缝洞型油藏气驱动态空间结构井网构建方法

塔河缝洞型油藏注气开发取得了较好的增油效果，但不同气驱井组增油效果差异大，现场亟需气驱井网构建技术以指导现场注气，提高注气受效井组比例。但缝洞型油藏气驱井网如何构建、评价，目前尚没有公开报道。基于不同岩溶背景实际井网分析及注气波及规律的认识，明确了缝洞型油藏气驱动态立体空间结构井网构建原则。将气驱井网影响因素分为基础地质条件主控因素和气驱井网优劣主控因素，利用主成分分析法，明确了3大岩溶背景基础地质条件主控因素及评价方法，提出气驱控制程度、气驱动用程度、气驱动用储量、平面均衡驱替程度、纵向均衡驱替程度和注采层位交错程度等6大气驱井网优劣评价指标，基于6大因素对提高采出程度的影响，建立了气驱井网优劣评价方法及标准。考虑现场实际，提出气窜井组动态调整方法，并形成了缝洞型油藏气驱动态立体空间结构井网构建方法及流程。气驱井网构建方法应用于W-1实际气驱井组，该井组累计增油达6×10⁴ t，方气换油率达0.6 t，验证了该方法的可行性。     

鄂尔多斯盆地低渗透油藏水氮气交注非混相驱影响因素研究

目的找出影响鄂尔多斯盆地低渗透油藏水氮气交注非混相驱提高采收率技术的影响因素,为优化现场实施方案提供依据。方法在室内模拟油藏条件,通过物理模拟实验和理论研究分析注入方式、气水比和段塞数对低渗透油藏水氮气交注非混相驱的影响程度。结果先气驱再进行水氮气交注非混相驱的最终驱油效率要比先水驱再进行水氮气交注非混相驱高10.24%;在相同的氮气注入量下,气水比为1∶2、段塞数为2的注入方案驱油效果最好。结论水氮气交注非混相驱是鄂尔多斯盆地低渗透油藏水驱后改善驱油效果的一项有效措施;低渗透油藏实施超前注气不仅能够有效保持地层能量,实现低渗透油藏的高效开发,而且能够节约水资源。     

低渗透油藏混相驱合理注气时机研究

注气时机是气驱开发方案设计的一项重要内容。根据油藏工程基本原理,提出了气驱采收率计算公式;结合气驱增产倍数概念给出了气驱采收率、油藏最终采收率以及气驱提高采收率幅度计算方法,并利用微积分方法研究了三个采收率相关指标随开始注气时水驱采出程度的变化规律;从数学上证明低渗透油藏注气越早,三个采收率相关指标越好;所得结论与物理模拟结果一致,并从微观层面解释了气驱提高采收率幅度随转驱时水驱采出程度增加而下降的原因。最晚注气时机确定方法通过技术经济学评价方法给出。研究成果对注气决策有普遍指导意义。     

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。     

室内注气方式对鄯善低渗油藏驱油的影响

针对低渗、特低渗油藏注气段塞大小不同,提高采收率的效果也不同的问题,通过长岩芯驱替实验研究了鄯善低渗油藏水驱后烃气连续驱以及水驱后注0.3HCPV、0.6HCPV烃气后再水驱三种注气段塞大小提高驱油效率的效果。研究结果表明,水驱后注0.3HCPV烃气再水驱气突破时间相对稍早,而水驱后连续注气与水驱后注0.6HCPV烃气再水驱气突破时间较接近;水驱后连续注气气油比远高于水驱后注0.3HCPV、0.6HCPV烃气再水驱的情况,而注0.6HCPV烃气再水驱的气油比又高于仅注0.3HCPV烃气再水驱;水驱后注0.3HCPV、0.6HCPV段塞烃气后再水驱时分别在水驱基础上提高驱油效率6.41%和13.61%,水驱后连续注烃气可在0.6HCPV注气量基础上驱油效率增加0.79%,增幅不大,说明注入0.6HCPV是合适的注入量。     

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。