CO2混相驱最小混相压力确定方法研究

CO2混相驱是低渗透油藏提高采收率的三次采油技术,而CO2混相驱最小混相压力是研究的关键.文章从经验公式计算、室内实验和数值模拟三个方面进行了研究,分析论证了确定CO2混相驱最小混相压力的方法;通过岩心驱替实验研究证明了混相驱可以大幅度提高油藏采收率,混相驱应用于低渗透油藏开发是可行性的;在确定了最小混相压力的基础上,把CO2混相驱应用于东营凹陷樊124块的油藏开发取得了良好的效果.     

CO2微观驱油实验研究

针对不同CO2驱油方式下提高采收率机理认识仍不完全清楚等问题,利用与地层孔隙结构相似的高压可视化微模型进行了水驱、CO2非混相驱、CO2近混相驱和CO2混相驱四组驱替实验,并采用微观驱油动态彩色图像分析和二值化处理相结合的研究方法,对比研究了不同驱替方式中驱替前缘形状、油气界面、油气分布特征、含油面积大小和模拟油颜色变化。结果表明:水驱油时,水大部分以非活塞形式驱油、油水界面呈凹凸弧线形;CO2非混相驱中,CO2与原油存在明显的两相流,界面形状比较锐利,窜流和混流比较严重,气体突破较早;CO2近混相驱替过程中,油气界面模糊、两相区不明显、没有形成明显的混相带;而混相驱过程中形成了清晰可见的混相带,油气界面明显圆滑和模糊,在相同条件下混相驱持续的时间最长,采收率最高。该研究对CO2有效驱油和驱油机理认识具有重要的理论意义。     

鄂尔多斯盆地特低渗油藏CO_2非混相驱实验研究

针对鄂尔多斯盆地低渗低压裂缝性油藏水驱采收率低、CO_2驱难以混相及气驱易窜流等问题,利用CO_2-原油相态实验和岩心驱替实验,研究了CO_2非混相驱提高采收率机理与方法。相态实验表明,地层条件下CO_2与目标油藏原油难以混相,但在原油中溶解的摩尔分数可达60.20%,使原油体积膨胀30.16%,黏度降低64.29%。均质岩心驱替实验表明,CO_2非混相驱在水驱基础上提高驱油效率23.25%。非均质岩心驱替实验表明,CO_2非混相连续气驱效果随渗透率极差的增大而变差,在渗透率级差小于10的岩心驱替效果较好;水气交替在渗透率级差小于100的岩心取得一定的驱替效果,特别是渗透率级差10~30驱替效果最好。     

超低渗油藏超临界CO2驱油特征及原油动用能力

为明确超临界CO_2驱替特征,结合核磁共振技术对比了超低渗透油藏超临界CO_2非混相、混相驱及水驱对储层孔隙原油动用效果,明确了长庆超低渗油藏岩心内原油分布特征,对比了不同注入介质对不同孔喉内原油采出程度的贡献程度。结果表明:超临界CO_2混相及非混相驱的见气阶段是采出程度迅速增加阶段,气窜后驱油效率大幅降低,对比了不同驱替方式采出程度,油藏条件下水驱主要动用大、中孔隙;CO_2非混相驱主要提高中、小孔的采出程度;水驱及非混相驱均无法动用小于0.1μm的微孔内原油;而CO_2混相驱对小、微孔提升较大,在混相气驱后,大、中孔隙动用程度接近100%,小孔和微孔分别达到34%和10%。混相气驱效果最佳,其次为非混相驱与高压水驱,低压水驱对原油动用能力较差。研究为超低渗油藏驱油方式的选择提供了理论依据。     

气体示踪表征CO_2驱渗流特征实验研究

为描述地下CO2驱渗流机理及混相/非混相驱替特征,选取SF6作为CO2驱气体示踪剂,利用气体示踪响应曲线解释原理,从示踪剂曲线的注入体积、曲线峰值、峰宽、药剂回采率及后续曲线预测等角度,描述CO2在混相/非混相驱状态下的驱替特征。结果表明:CO2在混相/非混相驱状态下示踪剂响应曲线不同,示踪剂见剂峰值浓度对应PV数越小、峰宽越小、回采率越低、预测模型系数越小,则CO2混相驱特征越明显,反之为非混相驱替特征,而非混相特征的出现,将加速CO2与原油的两相分离,降低驱油效率。CO2驱油过程示踪监测对于掌握CO2地下渗流状态,提高驱油效果具有极为重要的矿场指导意义。     

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。     

数值弥散和物理弥散对CO_2混相驱替效率的影响

为了明确CO2多次接触混相驱数值模拟过程中数值弥散与物理弥散对驱替效率的影响及其影响机理,建立了二维的平面多组分数值模型,并结合对流-扩散差分方程的数值弥散相关理论对计算结果进行分析。结果表明,数值弥散与物理弥散对CO2混相驱驱替效率的影响具有相似性,二者均能降低微观驱油效率、增加体积波及效率,但二者对驱替效率的影响机理不同。数值弥散使驱替前缘"模糊化",增大体积波及效率,同时降低CO2与原油的混相性,增大残余油饱和度;在小规模非均质地层中,对流弥散效应会扩大油气两相区,造成驱替前缘参差不齐,增大体积波及效率,同时两相区扩大也会降低CO2与原油混相性,降低微观驱油效率。     

超低渗透油藏注CO_2开发方式优选及室内实验研究

为了探索提高超低渗透油藏开发效果的有效CO2注入方式,通过长岩心注气物理模拟实验开展了不同CO2注入方式实验研究。研究结果表明:对于裂缝不发育油藏,油藏地层压力能够满足CO2混相驱,直接注CO2开发方式最好,驱油效率比水驱提高48.97%;非混相驱情况下,水驱后注气开发方式最好,驱油效率比水驱提高35.41%,且水驱后注气可以起到控水作用以及减少气体指进的影响。对于裂缝发育油藏,不管混相驱还是非混相驱,气水交替周期注入方式最好,驱油效率比水驱可分别提高20.39%、14.34%,两种驱替方式下最佳气水比和气段塞大小不同,混相驱情况下,气段塞大小0.05 HCPV、气水体积比1∶1最优,非混相情况下,气段塞大小0.1 HCPV、气水体积比1∶2最优。     

包14块低渗透油藏注CO2开发效果研究

包14块为不均匀型低渗﹑特低渗储层,采用注水开发含水上升块,而且水敏现象严重。通过室内实验,研究了包14块进行CO2驱可行性。实验结果表明:地层条件下,CO2与包14块地层油的最小混相压力为21.4 MPa,高于地层压力。CO2混相驱(23.5 MPa)和非混相驱(12.5 MPa)最终采收率分别为82.39%和73.78%,混相驱比非混相驱CO2突破时间少0.125PV;注气量大于0.3 PV后,混相驱的换油率明显高于非混相驱;注气压力越大,CO2注入能力越强。可见,尽管在地层条件下,CO2与地层油不能达到混相,进行CO2非混相驱仍可取得非常好的效果。     

缝洞型介质结构对非混相气驱油采收率的影响

为了研究缝洞型油藏的复杂缝洞介质结构对气驱油的影响,建立4类19个不同缝洞介质结构的数模模型,开展一系列非混相氮气驱油数值模拟研究。结果表明:洞相对于缝的位置越高,气驱油采收率越高;气驱油采收率随着洞密度和洞隙度的增加而增加,随驱替方向裂缝密度的增加而减小;洞的存在有利于提高气驱油采收率,并降低了缝洞介质结构对采收率的影响;气驱油的主要机制是由于密度差异形成的重力驱、体积膨胀补充地层弹性能和降低原油黏度改善流动能力,采收率主要受重力、洞密度、洞隙度、驱替方向裂缝密度等因素影响。     

水驱油藏转注CO_2驱油参数优化与效果评价

以大港油田某断块为研究对象,基于正交试验设计原理,以提高采收率程度和换油率为评价指标,运用数值模拟方法,开展水驱油藏转注CO2驱油注采参数优化与效果评价研究.研究结果表明:转注CO2驱油能够有效提高水驱油藏采收率,最优注气段塞大小为0.05 PV,气水体积比为1∶2,注气速度为40 000 m3/d,注采比为1∶0.9;适当提高注采比有利于保持地层压力,增加原油与CO2混相程度,提高气体波及系数,有效改善CO2驱油效果;气水交替驱能够获得良好的CO2埋存效果,注入的CO2大约有50%被封存在油藏中.     

新疆C油田注空气提高采收率可行性研究

空气驱是一种新型的提高采收率技术,其独特的低温氧化反应能够在地层中放热活化原油。本文针对新疆C油田原油开展了低温氧化实验和绝热氧化实验,通过分析氧化后油气组分来研究压力对低温氧化和绝热氧化反应的影响,揭示原油氧化反应机理,同时利用长岩心空气驱物理模拟实验对比分析了空气驱和水驱后空气驱复合驱对驱油效率的影响规律。研究结果表明,氧化压力增大可有效改善原油低温氧化进程,增强原油氧化活性,原油耗氧能力增强,氧加成反应也更明显,原油中质和重质组分增加。原油绝热氧化积聚的热效应能显著提高原油氧化效果,导致原油耗氧量增加,脱羧反应生成CO和CO2量也显著增加,高压条件下CO和CO2的生成量增加53.6 %,各组分变化更为明显。空气驱过程中,空气与原油反应,在烟道气驱、混相驱和原油膨胀等多重机理作用下,长岩心驱油效率可达40.17 %。与空气驱相比,水驱后空气驱复合驱驱油效率更高,当注入压力为36 MPa时,复合驱驱油效率为51.44 %。     

玛湖百口泉组致密砾岩储层天然气驱特征的实验研究

天然气驱在致密储层中具有良好的提高采收率效果,但目前尚缺乏在致密砾岩储层中的应用经验。本文选取了M131及M18井区的储层岩心,开展了长岩心天然气驱及天然气-水交替驱替实验,分析了两种注入条件下的采收率、驱替压力及出口气油比变化特征,探究了天然气驱在玛湖百口泉组致密砾岩储层中的适用性。结果表明：天然气驱在M18及M131井区致密砾岩储层提采效果显著,非混相条件下能将综合采收率提高至60%以上,而混相条件下采收率可以进一步提高至70%以上。气窜现象会显著制约储层整体的采收率,天然气-水交替注入可有效减缓储层中的气窜现象,进一步提高储层的采收率。但天然气-水交替注入会逐步提高注入压力,且注入压力会随着注入轮次的增加而提高,但混相条件下的注入压力要小得多。综合注入压力、采收率等参数,玛湖百口泉组致密砾岩储层更适宜采用混相条件下的天然气-水多轮次驱替方式来提高储层的综合采收率。     

特低渗油藏CO2混相驱注采压力系统保压设计方法

为实现特低渗油藏注CO_2后形成混相驱,通过渗流力学和油藏工程方法研究特低渗油藏CO_2混相驱注采压力系统保压设计方法。首先,利用等值渗流阻力法,考虑特低渗油藏压裂后储层渗透率分布的"四台阶"特性,建立特低渗油藏CO_2混相驱渗流阻力数学模型;其次,考虑CO_2注入地层后溶解于原油所引起的驱替滞后效应,引入CO_2驱迟滞因子,对传统前缘推进方程进行修正。在此基础上,建立特低渗油藏CO_2混相驱注采压力系统保压设计方法,并从注采压差、注采井距、水井近井渗透率、油井近井渗透率四个方面进行单因素影响程度分析;最后,绘制M油藏在不同注采压差条件下注入速度与CO_2混相驱驱替前缘位置的关系图版。结果表明:注采压差对各项保压设计参数影响最大;纯油相区渗流阻力与混相区渗流阻力的比值仅与注采压差有关,与其他因素和驱替前缘位置无关;注入速度是CO_2混相驱保压设计的关键,在合理施工参数范围内,注CO_2无法实现全程混相驱,驱替前缘极限位置约在油水井距的3/4位置处。研究结果为特低渗油藏CO_2混相驱注采压力系统保压设计提供了理论依据和技术指导。     

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“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。     

CO2驱替沥青质原油长岩芯实验及数值模拟

针对CO2驱油过程中出现的沥青质固相沉积现象,综合考虑注气过程中沥青质在多孔介质中的沉积、吸附及堵塞效应,建立了CO2驱替含沥青质原油多相多组分渗流模型。以长岩芯实验为基础,拟合实验数据表明使用本文建立的模型计算的采收率与实验值更接近。同时对CO2气驱过程中沥青质沉积规律进行了探讨,模拟研究表明,注入CO2过程中,沥青质沉积首先发生在注入端;沥青质吸附也首先发生在注入端,但随着注入气量的增加,存在解吸附过程;沥青质沉积前缘与注气前缘一致,说明注入CO2是导致原油中的沥青质沉积的主要原因。