CO2驱与埋存中流体运移监测方法与结果

针对吉林油田开展的大规模二氧化碳捕集与埋存(CCS)示范工程,设计并实施了油藏流体运移及驱替前缘监测项目,为后续方案的优化提供依据。监测内容包括储层物性测试、CO2分布监测、生产井监测三方面。储层物性测试方面,使用了气相示踪剂、压裂裂缝监测、试井方法,有效地反映了井间连通性及裂缝分布。CO2分布监测方面,使用了微地震前缘监测、大地电位监测,准确地描绘了CO2在储层中的分布状况。生产井监测方面,通过油、气、CO2产出量监测,直观地反映驱替前缘运移情况。不同的监测方法得到的结果基本吻合,验证了监测结果的准确性。     

特低渗透强水敏储层CO2驱油可行性研究

海拉尔油田兴安岭储层属于特低渗透油藏,且水敏指数较高,常规注水开发效果很差。针对兴安岭储层这一特点,通过室内实验,优选试验区、优化油藏开发方案和跟踪动态分析,研究特低渗透强水敏储层CO2驱油开发的可行性。目前兴安岭储层CO2驱油已取得了矿场试验阶段成果,为加快海拉尔油田上产提供了技术支撑。     

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。     

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.     

气藏注CO2提高采收率及封存评价方法研究进展

CO2利用与封存是CCUS的两个重要环节,其中CO2-EGR技术对于实现绿色碳减排与天然气增产的双重目标具有巨大的发展潜力。本文梳理了CO2提高天然气采收率及封存机理、CO2提高天然气采收率及封存的潜力与评价方法。结果表明：CO2提高天然气采收率机理主要为：物性差异、竞争吸附及筛滤置换作用、连续对流排驱作用、恢复气藏压力与抑制水侵作用以及储层溶蚀改造作用;CO2气藏封存机理包括构造封存、残余气封存、溶解封存以及矿化封存;CO2提高天然气采收率评价方法有数值模拟评价、理论评价、物理实验评价;气藏CO2封存评价方法为包括有效容积法、物质平衡法、数值模拟评价、理论评价等;尽管CO2提高天然气藏采收率及封存评价方法已初步建立,但适用范围仍较小,需要结合我国天然气藏地质特征进一步完善,提高封存评价准确性。     

低渗火山岩气藏可动流体百分数及其影响因素

针对火山岩储层成岩机制与常规沉积储层差异大、岩性种类繁多、储层孔隙结构复杂等特点,综合使用离心
实验、核磁共振、恒速压汞及CT 成像等实验技术,对大庆徐深、吉林长岭和新疆滴西3 个火山岩气田可动流体百分数
及其影响因素进行了对比研究。实验结果表明,气水离心标定低渗致密火山岩气藏可动流体百分数使用的离心力应
为2.76 MPa,不同渗透率级别火山岩储层可动流体微观分布规律具有明显差异,渗透率越大,较大喉道控制的可动流
体比例越大,气藏开发难度越小,渗透率越小,较大喉道控制可动流体比例越小,0.100 mD 是可动流体微观分布规律
发生明显变化的临界渗透率。108 块岩芯可动流体百分数平均值为23.62%,长岭气田可动流体百分数最大,滴西气田
可动流体百分数最小。CT 成像与恒速压汞实验结果表明,孔喉大小及其匹配关系和裂缝发育程度是影响火山岩储层
可动流体百分数大小的主要因素。     

页岩气开发中吸附 解吸过程的影响及 CO2 驱替页岩气的模拟研究

通过数值建模研究瞬时吸附模型与时间依赖模型对页岩气产量的影响,详细的分析了2种吸附-解吸模式的理论模型.通过ECIPSE进行了多重网格的建模,分别采用瞬时吸附、0.1、1、10、100d几种情况进行了研究,结果表明随着吸附-解吸时间的增加页岩气产量降低.针对近年提出的通过注CO2提高页岩气产量的问题,进行了模拟研究显示CO2注入到储层中后吸附到基质中被稳定的封存在页岩气储层中并且提高了页岩气的日产气量,从理论上验证了该增产方式的可行性.     

鄂北致密气藏注CO2驱替提高采收率实验研究

在低渗透致密气藏注提高气藏采收率是目前世界研究的热点。为了揭示气藏中CO_2埋存与提高气藏采收率之间的关系和影响因素,开展了高温高压条件下CO_2驱替CH_4的长岩心实验。通过85℃下长岩心驱替实验研究了注入时机、注入速度、储层渗透率和地层倾角存在对CH_4采收率、CO_2突破时间及埋存的影响.实验结果表明:对气藏而言应早期采用衰竭开发到废弃压力再注气为最佳开发方式。CO_2驱替CH_4过程采收率在80.37%～94.83%,CO_2突破时间在0.6～0.7倍烃类孔隙体积(HCPV),CO_2突破时CH_4采收率在69.37%～91.87%。驱替速度越小,CO_2突破越快,最终CH_4采收率越小;高注低采45°比高注低采5°CO_2突破要早0.1倍孔隙体积(PV)左右,采收率低约1.02%;渗透率越低时,注入相同烃类孔隙体积的CO_2时CO_2的驱气效率更低,最终CH_4采收率越低。研究结果说明,气藏中注CO_2可提高气藏采收率及实施CO_2埋存,CO_2超临界性质、重力作用、低速下扩散以及CO_2在地层水中溶解不容忽视。     

榆树林油田特低渗透扶杨油层CO_2驱油效果评价

针对特低渗透扶杨油层注水开发中存在的注入难、采出难,水驱开发效果差,采收率低的问题,在榆树林油田树101井区开展了扶杨油层CO2驱油试验。通过现场试验对CO2驱替状态、开发特征及效果进行了系统评价,结果表明,当试验区注入CO2为0.1 HCPV(烃类占据的孔隙体积)时,通过两次高压物性取样对比,轻质组分含量增加了5.7%,最小混相压力由32.2 MPa下降至28.6 MPa。试验区存在混相、半混相及非混相3种驱替状态,混相区域占2/8,半混相占1/8,非混相占5/8。通过研究和矿场实践,形成了不同注气阶段不同类井的CO2驱开发调整技术,试验区采油速度连续4年保持在1%以上,数值模拟预测最终采收率比水驱高10%以上,试验区取得了显著的开发效果。     

吉林油田火山岩特低渗气藏应力敏感性及成因研究

以吉林油田长岭火山岩气藏基质岩心、裂缝充填岩心、裂缝-基质岩心为研究对象,进行了油藏条件下的应力敏感实验,以储层原始有效覆压下的渗透率为基准渗透率评价了该火山岩气藏的应力敏感程度,并与传统评价方法进行了对比.研究结果表明:火山岩裂缝-基质岩心具有中等偏强的应力敏感性,基质岩心和裂缝充填岩心应力敏感程度较弱.这与用传统方法评价的3类岩心均具有极强应力敏感性的结果偏差较大,火山岩中天然缝和人工缝的闭合是造成应力敏感性的主导因素.由于有效覆压变化引起的渗透率损失主要在低有效覆压范围内(<20 MPa),而这种情况在整个油气藏开发期内可能并不会存在,因此认为新评价方法更加具有应用价值.     

高CO2含量气藏物质平衡方程及其动储量评价

针对高CO₂含量天然气在气藏衰竭式开发过程中存在的溶解气释放效应导致动储量无法得到有效评价的问题,建立了考虑水侵、应力敏感效应、水蒸气含量以及溶解气释放效应的物质平衡方程。采用PVT实验研究了CO₂含量分别为3.18%~53.90%的天然气混合物在压力由53.01 MPa降低至3.01 MPa的溶解度变化情况,回归得到了溶解度的预测模型。为了研究高CO₂含量对气藏的动储量评价方面的影响,分别利用压降法、考虑应力敏感储量计算模型、考虑应力敏感、水蒸气含量及水蒸气膨胀量的储量计算模型,以及针对高CO₂含量提出的计算模型对A气藏动储量进行计算。研究结果表明,不考虑高CO₂含量天然气的释放效应计算得到的动储量结果普遍偏高,误差范围在（0.69~2.55）×10⁸ m³,因此,高CO₂含量天然气的释放效应在气藏的动储量评价过程中不能被忽略。     

试井解释在火山岩气藏数值模拟中的应用

徐深气田火山岩气藏储层内部存在岩性岩相变化快且非常复杂,裂缝相对发育等地质特征,在进行数值模拟
过程中需要将模型进行网格加密等细化研究。针对数值模拟历史拟合具有多解性,不同的网格加密、属性参数组合有
可能达到相同的拟合效果的问题,开展了在细化模型的同时最大限度减少不确定性的研究,研究中结合徐深气田火山
岩储层储渗结构特征,识别出了3 种类型的试井模型,提出利用试井模型对数值模拟模型进行修正的新方法。该方法
使得数值模拟模型更加精细化,开发指标预测的精度大大提高,对于徐深气田火山岩气藏进一步精细挖潜,单井合理
配产,以及方案优选具有十分重要的意义。     

裂缝性低渗气藏水平井不稳定产量递减探讨

针对气体在低渗储层中低速流动时存在启动压力梯度的问题,开展了渗流模型建立、求解及定性分析研究。采用低速非达西渗流机理,建立了考虑启动压力梯度的裂缝性低渗气藏水平井不稳定渗流模型,求解了数学模型并绘制了水平井产量递减典型曲线。该渗流模型最终求取的是定压生产条件下低渗气井的不稳定产量解,为采用图版拟合法评价储层参数提供了理论依据。启动压力梯度等相关参数对递减曲线的影响分析表明,启动压力梯度越大、储层物性越差,流动越困难,水平井产量越低,产量递减曲线位置越低;弹性储容比越小,基质窜流发生越早,产量导数曲线上的下凹部分持续时间越长,下凹程度越深;窜流系数越小,产量导数曲线上的下凹部分出现时间越晚,窜流越难发生。     

塔河托甫台区块注天然气与CO2提高采收率实验研究

采用国际上公认测定最小混相压力的通用方法,开展了细管注气驱替最小混相压力实验测试研究。明确了目标区块油藏条件下CO_2/天然气与原油的最小混相压力值;并根据缝洞型储集体特征,运用相似理论,创新设计了可旋转多缝洞串联填充物理模型。开展了目标区块在油藏条件下注CO_2/天然气在垂直模型下注下采与水平模型同端注采两种井位条件下的吞吐实验,评价了油藏条件下注CO_2/天然气的吞吐效果,研究分析了注天然气、CO_2吞吐效果的主要作用机理,形成了最佳注采井位,为后续目标区块注气开发注气介质优选方面提供了重要的实验支撑。     

苏北低渗透油藏CO2驱油开发模式探讨

CO₂驱是改善低渗油藏开发效果行之有效的方法之一。针对中国石化华东油气田苏北低渗透油藏三十多年的CO₂驱油矿场实践,将华东目前注气区块按油藏特点和不同注气时机总结为4种开发模式。详细阐述了每种模式的驱油机理、适合油藏类型和典型实例。其中,深层低渗透油藏同步注气开发模式适合于深层、强水敏的低渗透油藏,能较好地补充地层能量;大倾角油藏衰竭开采后注气（吞吐）开发模式适合于大倾角、薄层且分布稳定的特低渗透油藏,可大幅度提高单井产能;高含水油藏水驱转注气开发模式适合于注水开发效果差的中高含水低渗透油藏,能有效改善水驱开发效果;二次注气开发模式适合于注气开发后再次注气的低渗透油藏,通过对开发层系、注采结构、注入方式和注入剖面的综合调整抑制气窜,可再次提高采收率。该研究成果对于低渗透油藏的CO₂驱油方式选择具有借鉴价值。     

基于数值模拟的生物礁气藏地层水分布研究

对气水分布的正确认识是气井产水预测、气藏开发调整的关键,非均质性强的生物礁有水气藏气水分布通常很复杂,现有测井解释、地震解释等方法在对地层水分布的刻画方面均存在一定的局限性,数值模拟作为一种能充分结合地质静态认识及生产动态资料的技术,为研究地层水分布提供了一个重要手段。首先,对水侵活跃性参数进行分析、量化,并基于考虑储层非均质性的气藏三维模型进行水侵机理研究,分析气井生产指标对各参数的敏感程度;然后,结合地质认识及生产动态资料辨识出地层水赋存状态的最大可能情况,同时采用J函数精细描述地层水分布;最后,获得与实际气藏更相符的精细数值模拟模型。研究加深了对元坝长兴组复杂生物礁气藏地层水分布的认识,研究思路也适用于其他各种类型的、非均质程度不同的有水气藏。     

流固耦合作用下含水层地下储气库天然气注采运移规律研究

针对地下储气库天然气注采运移过程中较少考虑应力场与渗流场相互耦合作用的不足,基于多孔介质弹性力学和渗流力学理论,建立了含水层型地下储气库天然气注采运移的流固耦合数学模型。首先通过对研究区块岩心开展三轴试验和应力敏感性试验得到储盖层的岩石力学参数和渗透率与有效应力的关系曲线,在此基础上建立了含水层地下储气库计算模型并对储气库天然气注采运移开展数值模拟研究,对比了耦合模型与传统渗流模型的计算精度;并重点讨论了储层渗透率、储层厚度、注入速率和排水量等参数对天然气运移规律的影响。计算结果表明:建立的流固耦合模型与传统渗流模型的计算结果具有较好的一致性,考虑流固耦合作用比非耦合作用下的储层压力增加1.04 MPa。含气饱和度随着储层渗透率和注入速率的增加而非线性增大,随着储层厚度的增大而非线性减小,随着排水量的增加影响不明显。     

含硫化氢天然气井井喷事故后果数值模拟

 井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失,研究含H2S天然气井喷气体的扩散蔓延规律具有重要的应用价值。本文建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行了数值模拟计算,模拟得到含H2S天然气井喷事故中,井喷气体的速度及浓度场的分布情况。数值模拟结果表明井喷气体符合气体射流规律,并可以数值模拟结果为依据进行井喷事故发生后危险区域的划分。     

特低渗透油藏CO2非混相驱油机理研究

针对大庆油田树101井区特低渗透油层,结合油藏条件,通过一系列室内实验,确定了CO2驱油机理。研究表明：随着CO2注入量增加,溶解油气比、体积系数和膨胀系数增大,粘度降低,束缚水体积膨胀。在27MPa下注入CO2,地层油体积膨胀1.4847倍,残余油饱和度降低11.43%,地层油粘度降低到原粘度的48.51%,束缚水体积膨胀1.1324倍。同时当地层压力从27Mpa降低到原始地层压力后,依靠溶解CO2膨胀能,可采出原油15.49%。此外,注入CO2后,CO2-地层油的界面张力降低,CO2可使地层油中的轻质烃抽提和汽化,从而提高采收率。