长深气藏天然气高压物性和相态特征研究

长深气藏天然气富含CO2,尚未常规方法计算其高压物性参数及其相态特征分析.针对这一特殊性,采用室内PVT实验进行测定与分析.研究表明,对于含CO2天然气,其压缩因子、密度、体积系数、等温压缩系数在低压(20 MPa以下)时表现出很强的压力敏感性,而水蒸气含量则表现相反,绝对黏度则始终保持较强的压力敏感性;压缩因子、密度、绝对黏度、水蒸气含量随着CO2含量增大而变化幅度较大,对CO2的敏感性较强,而体积系数对CO2的敏感性较弱,等温压缩系数对CO2则无敏感性.长深气藏的原始地层温度(140℃)和井口温度(40℃)均在气液两相区之外,可以判断在开发过程(从气层到井口分离器)中流体不穿过两相区,表明该气藏为干气气藏.     

储层条件下CO_2相态与应用研究

阐述了CO2物理性质和实验方法,并在实验的基础上,对不同于烃类天然气的CO2气藏的特殊性质进行了探索性研究,分析了CO2性质在不同温度、压力下的变化特征,确定了储层条件下CO2的压力与密度、温度的关系,并绘制了等温密度—压力图及偏差系数Z图。同时,指出了本文提供的偏差系数求解方法的特点,说明利用该图能够准确计算CO2气藏储量。本文还探讨了不同于体积法的CO2气藏储量计算方法即质量—密度法,该方法适用于不同相态的CO2储量计算。     

CO2相变点的激光测试

油气生产过程是油气在地层压力的驱使下的渗流流动,地层流体的高压物性是很重要的参数。如何提高地层流体高压物性的测试准确度,对于地层流体高压物性的测试具有重要意义。运用激光测试理论,考虑气体处于气相和液相时消光截面的变化,导致透过气体的光强发生变化。建立了一套激光测试装置,在多个温度下对CO2的露点进行了反复测试,结果与《Hanbook of Physical Properties of Liquids And Gases》手册中的标称值进行了对比,证明了测试装置具有很高的测试精度,并为进一步研究多孔介质中的相态变化奠定了很好的基础。     

混CO2气井相态特征

通过实验对不同含量CO₂天然气偏差因子、密度的相应高压物性变化规律进行相态变化研究,针对沿井筒相态的关键参数压力、温度等变化规律复杂,而多个参数关联起来变化可能性更多,不可能通过实验一一测定,对不同含量CO₂气井应用常规天然气井压力温度计算模型加不同CO₂含量状态方程修正偏差因子,从而通过数值方法对非线性方程编程计算压力温度分布,并进一步计算相态参数偏差因子、密度分布。通过相关实例研究混CO₂气井相态特征,得出混CO₂气井流动气柱时成饱和蒸汽相、不饱和蒸汽与气相分布;而静止气柱时成液相、液气过渡相、气相,呈现重上轻下的倒置现象,实验结果与相关油田测试结果比较,相态特征基本吻合。     

高温高压气藏地层水结垢规律实验研究

针对目前国内外缺乏直接检测高温高压地层水离子含量设备的问题,设计了测试高温、高压条件下实际气藏流体中地层水离子含量及结垢量的静态实验。采用实际气藏流体进行了高温高压PVT 分析及离子含量检测实验,测试不同条件下水中气、气中水含量及地层水离子组成,确定地层流体结垢量,综合研究了高温高压地层水相态变化和离子含量的变化规律及其内在联系。结果表明：随地层压力降低,天然气在水中的溶解度降低,水的蒸发加剧,地层水矿化度升高,结垢趋势增加。一定的低压高温条件下,地层流体中的无机盐结垢且结垢量随压力降低而增加,随温度降低而减小;实际地层流体结垢量比脱气地层水低且结垢量随温度压力的变化趋势更为明显。     

CO2对原油的抽提及其对原油黏度的影响

采用高压PVT(压力-体积-温度)试验装置,模拟3种不同性质的原油油样非混相驱时CO2-原油的接触过程,重点考察CO2对原油的抽提作用以及CO2抽提后剩余原油的物性,测定抽提过程中进入气相的轻质组分的体积(抽提油量)、残余油黏度及组成.试验结果表明:CO2优先抽提原油中的轻质组分,原油越轻,CO2的抽提油量越大;抽提后残余油黏度普遍提高,残余油样黏度是原油黏度的1.1～2.0倍,且温度越低,黏度比越大;提高注入压力或降低CO2注入量可防止油气性质差异变大.研究认为,抽提作用对重质原油的黏度影响较大,导致CO2抽提后残余油的采出难度加大,建议CO2驱油技术应优先应用在轻质油藏.     

考虑压裂液流体特征的井筒多相流模型建立

针对页岩气井流体与常规气井流体的差异,基于页岩气井流体特征实验,对压裂液黏度、密度及表面张力与温度的变化关系进行研究。依据实验结果进行拟合得到返排液各物性的相关式,对常用压降模型及井筒温度预测模型进行修正并联立得到页岩气井筒温度压力耦合模型。利用F页岩气田气井真实数据进行实例计算,分析表明修正后的Gray模型精确度最高,验证了新温度压力耦合模型的科学性与合理性。     

CO2驱过程中不同相态流态对采收率的影响

CO2驱过程中相态、流态的变化均会对最终采收率有所影响.为研究不同相态及流态条件下采收率的变化情况,以压力判断相态的标准、雷诺数为判断流态的方法进行人造低渗岩心CO2驱替实验.分析实验结果认为:不同混相条件原油采收率不同,混相压力条件下采出效果最佳;以雷诺数作为划分流态的标准,实验条件下,采收率随驱替速度的增加呈现先增后减的变化,存在提高采收率的最佳流速.     

超声强化近临界CO_2流体萃取的机理

借助近临界CO2流体中超声空化阈值的基本计算,首先理论上探讨了近临界CO2流体中超声空化阈值随空化泡核初始半径的变化规律,然后应用该规律判断超声能否在近临界CO2流体中产生空化现象,从而揭示超声强化近临界CO2流体萃取的机理.结果表明:近临界CO2流体中超声阈值随空化泡核初始半径的增大而减少,即在其他条件相同的情况下,空化泡核初始半径较大时,超声在近临界CO2流体中产生空化现象相对容易;当近临界CO2流体温度20 ℃、压力5.82 MPa时,超声能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理包含空化效应和机械效应;相反,当近临界CO2流体温度20 ℃、压力8 MPa时,超声不能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理仅包括超声波的机械效应.     

致密油藏CO2前置压裂流体相互作用机理

目前,致密油藏的高效开采仍是世界研究的重点及难点,其中CO2压裂技术受到广泛重视.为了进一步明确CO2前置压裂流体之间的相互作用机理,利用室内实验对地层条件下CO2注入后原油高压物性(密度、黏度、压缩系数等)的改变情况进行研究,明确CO2与原油的相互作用关系,其次通过数值模拟手段对压裂不同阶段中CO2存在方式、原油黏度等性质进行研究.结果表明,首先CO2的注入会导致原油密度明显增加,黏度降低,同时CO2的注入会提高地层的可压缩性,提高地层的弹性能量.其次在压裂及焖井阶段,CO2主要存在于油相中.在返排过程中,CO2逐渐从油相中脱离,以气相的形式存在.由于不同阶段CO2相态的改变以及CO2对原油组分具有萃取作用,使得原油黏度在返排过程中升高,密度下降.研究成果对致密油藏CO2前置压裂流体作用机理有了更深刻的认识,为进一步开展CO2压裂的后续研究奠定了坚实的基础.     

油气藏流体-CO2体系相行为的实验测定与计算

利用高压相平衡实验装置 ,对某油田F6 6A井和F30井的原油在油藏温度下注入不同量的CO2 (注入CO2 与油藏流体的摩尔比为 0～ 2 .0 0 )时的PVT关系进行了测定 ,共取得PVT数据点 16 5个 ,泡点压力点和体积系数点各 11个。实验结果表明 ,由于原始油样的组分结构和组成不同 ,其注气体系相行为有较大的不同。F6 6A井油藏原油的饱和 (泡点 )压力随着CO2 注入量的增加近似呈线性增加 ,而F30井的饱和压力和CO2 注入量之间呈二次曲线关系 ,上升速度比F6 6A井缓慢 ,注气体系的体积系数的增加速度与CO2 注入量近似呈直线关系。对油藏流体中各组分进行适当组合合并为假组分后 ,用PR和SRK状态方程对所测注CO2 原油体系的相行为进行了预测。结果表明 ,PR状态方程的预测精度优于SRK方程 ,但两者均不能用于计算高CO2 注入量时油藏流体的相行为     

多孔介质对凝析气相态的影响

凝析气藏衰竭开发过程中,多孔介质中流动的凝析油气体系必然与多孔介质发生相互作用,影响凝析气在多孔介质中的相态变化规律。提出了一种新的气液相变实验方法,利用高精度的气相色谱分析技术,分析了不同衰竭压力下,凝析油气体系分别在岩心和PVT筒中发生反凝析相变后的流体组成,同时分析了多孔介质中凝析气的相变机理。实验结果表明,低渗透介质对凝析气的相态有较大影响,而高渗透介质对凝析气相态的影响不大,在工程设计中可以忽略。     

油藏条件下溶解CO2的稀油相特性实验研究

以胜利大芦湖油田樊 12 4区块稀油油藏为例 ,利用高温高压PVT物性分析仪 ,通过CO2 对地层油的膨胀降粘、多次脱气和多次接触实验 ,研究了用不同量CO2 饱和的稀油相特性 ,给出了大量CO2 溶解引起的原油相特性参数的变化规律 ,解释了CO2 驱提高原油采收率的机理。实验结果表明 ,CO2 可有效地使地层原油膨胀 ,改善原油的流动特性。同时还可大量萃取地层油中的轻烃 ,使气相不断富化 ,从而达到动态混相 ,最终提高原油采收率。     

松南营城组火山岩气藏成藏模式

松南气田营城组火山岩天然气的δ13C1值大于-30‰,具有δ13C1＞δ13C2＞δ13C3负序列或同位素倒转,甲烷同位素偏重,表明松南气田营城组火山岩天然气不仅具有煤型气与油型气混合特性,还具有多期次成藏特征,煤型气充注早,为89～83 Ma;油型气和幔源气充注晚,为78～68 Ma.松南气田营城组天然气中无机气体主...     

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。     

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。     

多相渗流的几种数学模型及相互关系

在注气提高采收率过程中,油藏流体各物质组分之间的相互传质以及由此引起的相变起着极其重要的作用。因此,研究油藏流体在传质和相变过程中的渗流规律是非常必要的。从相平衡和物质组分守衡规律出发,利用达西线性渗流定律,推导了多相渗流的通用数学模型。在此基础上,又导出了常用的多组分数学模型、适于注CO2的多组分数学模型和黑油模型。指出这三个模型都是通用数学模型的特例模型,它们的共同基础是相平衡和物质组分守衡规律。所导出的适合于注CO2驱的多相渗流数学模型,区别于Yih-Bor Chang,B.K.Coats的模型。     

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。     

注CO2油气藏流体体系油/水和油/气界面张力实验研究

采用高压界面张力装置测定了某油田在油藏温度下，原油中不同CO2注入量时油藏流体／地层水的界面张力，并考察了压力的影响。实验发现，随着原油中CO2注入量的增加，油藏流体／地层水界面张力不断减小。相同CO2注入量时，随着压力升高，油藏流体／地层水界面张力增大；当CO2摩尔分数达到0．650时，测得的油藏流体／地层水界面张力随压力的升高已变化很小，同时，从测得的PVT关系中也已很难分辨出泡点压力，体系接近一次接触混相的状态。当CO2摩尔分数为0．578时，油藏流体／CO2界面张力随着压力的升高而降低。研究表明，对某油井采用注CO2降低油藏流体／地层水、油藏流体／CO2间的界面张力的方法是可行的，注CO2方法在降低界面张力的同时，还增加了地层压力，对提高油井的采收率有利。