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。     

注气开发低渗透油藏见气见效时间预报方法

气驱开发油藏见气时间预报油藏工程完备理论尚未见报道。首次提出应用完全非混相驱替、一次萃取和一次溶解膨胀三个步骤,即"三步近似法"简化真实气驱过程。引入"特征流管"概念研究波及区域完全非混相驱含气饱和度分布。结合相态理论和实验成果量化一次萃取和一次溶解引起的油藏流体膨胀。利用物质平衡原理和气驱增产倍数概念描述见气见效时的"油墙"规模。分别计算了见气见效时游离态、溶解态和成矿固化态三种赋存状态的注入气体占据的烃类孔隙体积,得到低渗透油藏见气见效时间预报普适理论模型。给出了CO2驱油藏见气时间计算简化公式,用于十个注气项目的平均相对误差为8.3%。发现见气见效时间对见气前的阶段地层压力及其接近最小混相压力的程度、注入气地下密度和和理论体积波及系数较为敏感。指出提高见气前的阶段地层压力和增加体积波及系数是延迟见气的两项基本技术对策。研究成果对编制气驱方案、把握注气动态并及时制定生产调整对策有重要指导意义。     

CO_2在水中溶解的数值模拟方法

建立了一个油、气、水三相多组分三维油藏数值模拟模型。用油气状态方程进行流体相平衡和物性参数计算,该模型采用全隐式方法进行求解。与以往不同的是,模型中考虑了ＣＯ２在水中的溶解,并提出了ＣＯ２在水中溶解度的计算方法,同时给出了考虑ＣＯ２在水中溶解后多组分模型求解的离散化方法以及水相物性参数的计算方法。开发和研制了三维三相全组分数值模拟软件,利用该模型对长庆靖安低渗透性油田注气开发过程进行了模拟计算,获得了满意的结果。该模型还可用于挥发性油藏、凝析气藏、注气等开发过程的模拟计算。     

基于状态方程的溶解气回注油藏物质平衡计算方法

传统物质平衡方法计算溶解气回注的过程中,油气体积系数和溶解气油比等物性参数难以准确测定,当分离器温度、压力等计算条件变化时又需重新进行高压物性实验,过程繁琐且成本较高。针对以上问题,从物质平衡原理出发,分别在油藏压力高于和低于饱和压力条件下推导出物质的量形式的溶解气回注物质平衡方程,同时给出油藏采出程度和含油饱和度表达式;结合PR状态方程和闪蒸计算方法编制了相应的程序,预测了实际油藏地层压力和平均流体饱和度等开发动态特征,并运用组分模型对计算结果进行验证。结果表明：该物质平衡方法能够准确预测溶解气回注开发特征;对于异常高压油藏,原油主要的可采储量来自弹性气驱开发阶段,应保持地层压力高于原油泡点压力。     

火驱物质动态平衡分析及应用

火驱过程中空气的注入起到氧化燃烧和增压驱替的作用,运用注采物质平衡的原理,对火驱发开中油田合理注气量、合理产气、产液量和合理注采比进行系统研究,对注入气在火驱过程中的燃烧、增压作用进行了分解,进而建立了整个火驱区块规模的注采比表达式。在对某实验区典型地质开发参数分析的基础上,确定了该油田的合理的注采平衡参数,为该试验区块开发提供了参考依据。     

新的煤层气藏物质平衡方程及其储量计算方法

在煤层气藏开采过程中,当水排出煤体并伴随压力下降时,吸附气解吸以及溶解态水溶气析出,造成游离气空间体积变大。目前国内外学者在推导煤层气藏物质平衡方程过程中只考虑吸附气、游离气,但都忽略水中溶解气的影响。为此,在考虑水中溶解气的前提下,从物质体积守恒原理出发,系统全面地推导出煤层气藏物质平衡方程。通过实例分析验证了该方程的适用性和可靠性,同时认识到水溶气对计算天然气储量有一定的贡献。     

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提高采收率的有效方法。通过数值模拟国内某致密油藏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;其次,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;最后,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。结果表明,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不明显,注入气体组成对吞吐效果影响显著,闷井时长对采收率影响不明显。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。     

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。     

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。     

考虑硫沉积的气藏物质平衡方程研究

对于存在硫沉积的气藏,它的物质平衡方程与常规气藏物质平衡方程有较大的差异。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积体积对于物质平衡方程的影响,不能完整地描述含硫气藏的开发动态。本文从常规物质平衡方程的推导过程出发,通过选取适当的硫沉积体积计算公式,推导出考虑硫沉积的气藏物质平衡方程通式。     

凝析气田自流注气的数值模拟研究

凝析气藏通常采用衰竭式开发,或采用循环注气以保持压力的方式进行开发。利用气藏气对凝析气藏进行自流注气无疑是一种经济有效的开采方法。将三维三相拟四组分模型改进为气藏井筒气藏模型,定量描述了自流注气过程中自流注气量及气藏压力的变化。研究表明,自流注气是两个气藏压力平衡过程。数值模拟的结果表明,压力平衡时间与气藏系统的产气速度、两个气藏的储量、地层压差,以及边底水能量大小有关。自流注气过程中的自流注气量是动态变化的,其变化符合产量的调和递减规律。该研究成果可为实际气田自流注气开采方案设计提供理论依据     

注气过程相态变化特征

注气混相驱和非混相驱已成为国内外提高原油采收率的重大方法之一。注气将改变原有油藏体系的组分、组成等热力学条件,使原油的一系列物理、化学性质发生改变。注气过程中流体相态研究是最基础的油藏工程研究内容,其结果为注气过程油藏开发设计、动态分析等提供基础依据。研究结果表明,对黑油油藏注天然气,油藏饱和压力将大幅度地提高,在温度—压力图上表现为泡点线变化大、而露点线变化小。     

注伴生富化气近混相多级接触驱替机理研究

根据近混相驱理论,适当选择注入气的组成,形成湿气或富化气,在低于最小混相压力下可能会形成蒸发凝析双重传质作用的近混相驱,在适当降低注入压力的同时能使驱替达到与混相驱相同的效果。以我国海上油田某一实际油藏为例,采用该油藏伴生的富化气进行回注,通过注入气体与地层原油之间互溶性膨胀实验以及多级接触PVT相态特征实验和模拟研究,描述了近混相驱多级接触过程中注入气和地层油之间组成变化特征以及PVT高压物性变化规律,探索了我国海上油田注伴生富化气近混相驱油机理。     

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。     

各向异性油藏菱形反九点井网合理井排距研究

油藏的各向异性对油田开发过程中的井网布置和油井产能具有重要影响,常规规则井网不能很好地适应各向异性油藏,渗透率主方向油井见水时间短,而渗透率侧方向储层水驱效果不佳或油井未见效。为解决该问题,突破传统的常规规则井网形式,根据水驱油的流管法原理和物质平衡方程,构建平面各向异性油藏菱形反九点井网。当边井和角井见水时间相等时,各向异性油藏可以达到均衡驱替的效果。根据各向异性油藏的基本特征,建立了各向异性油藏菱形反九点井网合理注采单元几何参数的定量计算公式,并通过实例对所建立公式进行了验证。在各向异性油藏中,短轴角井井距随着长轴角井井距的增加而增加,随各向异性系数的增加而迅速降低,在各向异性系数为10时,短轴角井井距的减小趋于平缓。新的菱形反九点井网提高了油藏的采出程度和注入水的波及效率,为平面各向异性油藏构建合理的九点井网提供了理论依据。     

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。     

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采效果,但目前尚缺乏在致密砾岩储层中的应用经验。选取了新疆玛湖M131及M18井区的致密砾岩储层岩心,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的适用性。结果表明：天然气驱在M18及M131井区致密砾岩储层中的提采效果显著,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岩心整体的采收率,而天然气-水交替驱替的方式可有效减缓气窜现象,进一步提高储层采收率。天然气-水交替驱替会逐步提高驱替的压力,且驱替压力会随着注入轮次的增加而提高,此外混相条件下的驱替压力要远小于非混相条件。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-水多轮次驱替来提高储层的综合采收率。     

基于分形理论的裂缝稠油油藏蒸汽驱温度分布计算

 针对裂缝稠油油藏注入蒸汽的情况,研究热蒸汽对裂缝性地层的加热过程。通过引入分形理论表征裂缝的发育和分布情况,推导了裂缝的体积系数和裂缝储层的等效渗透率,考虑天然裂缝存在对稠油热采的渗流能力和传热机制的影响,结合能量平衡方程和渗流方程,求得裂缝稠油油藏蒸汽驱的温度分布的解析解。分析注气时间和裂缝参数对蒸汽驱加热范围的影响,发现裂缝分形维数比迂曲分形维数对加热范围有更大影响,说明分支裂缝的密度比分支裂缝的迂曲度对加热范围的影响更加明显。     

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。     

任11碳酸盐岩油藏注CO2提高采收率研究

许多碳酸盐岩油藏进入高含水开发期,如何挖潜,进一步提高采收率是目前的主要工作方向。目前任11碳酸盐岩油藏存在单井产油量低,注入水利用系数低,水驱效率越来越差的问题。因此需要探索新途径,以便进一步发挥油藏生产潜力。分析了任11油藏注CO2提高采收率的机理,开展了任11油藏注CO2提高采收率的数值模拟研究。针对研究区块的地质及开发特点,建立了相应的三维数值模型,在水驱历史拟合的基础上,应用数值模拟技术从注气强度、注气方式、注气部位,生产气油比控制等方面进行了优化研究。油藏注CO2方案模拟计算20年,产油量显著上升,采用注CO2可比目前开发方式提高采收率3.5%左右。