氮气泡沫热水驱提高稠油采收率技术研究

氮气泡沫热水驱是一种新的提高稠油采收率的方法。从室内实验和现场应用两个方面进行研究。在室内实验研究的基础上,提出了氮气泡沫热水驱提高稠油采收率的主要机理。同时,氮气泡沫热水驱和热水驱的对比试验显示,氮气泡沫热水驱不仅可以提高采收率,而且还可以提高采油速度。矿场应用的数值模拟结果显示氮气泡沫热水驱能较大幅度降低油田含水,提高稠油油田的采收率。     

深水浊积岩油藏提高采收率方法研究

深水浊积岩油藏储层非均质性强,平面矛盾突出,注水开发过程中易出现油水前缘不稳定,形成窜流。气为明确气水交替驱与氮气泡沫驱在平面非均质油藏的适用性及其提高采收率机制,结合油藏地质资料,设计制作了不同渗透率级差的岩心模型,开展了气水交替驱和氮气泡沫驱试验,分析了2种提高采收率方法的驱油效果,结合数值模拟研究,探索了驱替过程中不同渗透率条带的流体波及规律。研究结果表明,当岩心模型渗透率级差较小时,气水交替驱可表现出良好的提高波及系数及降低出口端含水率的能力,但当岩心模型渗透率级差较大时,该方法控制气体流度能力降低,提高采收率效果变差。氮气泡沫驱在岩心模型渗透率级差较大时,仍可发挥泡沫堵大不堵小、堵水不堵油以及表面活性剂洗油的多重特性,有效抑制高渗条带中的流体窜逸,使氮气泡沫在低渗条带呈现活塞式驱替,从而实现深部调驱、大幅度提高采收率的目的。因此,氮气泡沫驱可有效提高深水浊积岩油藏采收率,为该类油藏的经济高效开发提供技术支持。      

基于Box-Behnken Design 法的底水油藏氮气泡沫驱影响因素分析

为了定量和定性地研究底水油藏氮气泡沫驱过程中地层韵律性、起泡剂质量分数和气液比等因素对驱油效果的影响,利用CMG数值模拟软件建立底水油藏模型,根据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)中心组合设计原理和单因素分析法,分别设计氮气泡沫驱实验方案并对实验结果进行分析,确定了各因素与采收率增值之间的数学回归模型,明确了各因素对氮气泡沫驱效果的影响顺序以及影响规律,并对其进行优选。研究结果表明,数学回归模型对实验数据拟合效果好,各因素对采收率增值的影响显著性由大到小依次为地层韵律性、起泡剂质量分数、气液比。在正韵律地层、起泡剂质量分数为6%、气液比为1:2~1:1的实验条件下,采收率增值较大。从定量和定性2个方面研究底水油藏氮气泡沫驱影响因素,能够更直观地得到各因素对采收率增值的影响规律。     

气驱起泡剂综合性能评价

首先对2种起泡剂的发泡性、稳定性、抗盐性、抗温性、抗油性等静态性能进行了测试评价,并优选了起泡剂的最佳使用浓度。然后,针对氮气／水交替注入和氮气／起泡剂水溶液交替注入2种方式,在岩心中对起泡剂的发泡能力及封堵性能进行了评价实验。最后,从改善驱油效率的角度对起泡剂进行了评价。综合评价结果认为,B号起泡剂溶液在岩心中的封堵能力大于A号起泡剂溶液。B号起泡剂溶液与氮气交替注入的方式在岩心产生的阻力因子呈波浪增加这一特点,可能在一定程度上能够克服气水交替过程中注入能力降低的问题,对改善油藏的注入能力是有利的。从驱油效率看,B号起泡剂比A号起泡剂提高原油采收率幅度更大,降低残余油饱和度幅度更大,更适合该油藏的气驱过程。     

极限含水条件下三元复合驱及聚合物驱提高采收率效果分析

以大庆油田杏二西油层为例，探讨长期含水100％、地层中的原油以残余油为主条件下化学驱提高原油采收率的问题。在杏二西油层实施了三元复合驱试验，中心井区提高采收率幅度达19．46％，表明对于水驱采出程度非常高、地层中的原油主要是残余油的油层，采用三元复合驱可大规模驱动残余油、大幅度提高驱油效率。三元复合驱提高采收率机理是大幅度提高驱油效率及扩大波及体积，而聚合物驱则仅通过扩大波及体积提高油田采收率，无法提高驱油效率。油田大量实际资料和杏二西油层数值模拟研究表明，对高含水、以残余油为主的油层采用聚合物驱不能提高驱油效率，因而其提高采收率幅度低，对类似杏二西油藏条件的油层不宜采用聚合物驱，而宜采用三元复合驱提高采收率。图4参24     

稠油油藏注蒸汽开发后转热水驱实验与数值模拟

注蒸汽是目前稠油油藏开发的主要方式,随着开发进程的加快,注蒸汽开发油藏大多已进入后期阶段,注汽效果差、井间汽窜严重等逐渐成为稠油油藏开发亟待解决的问题。以热采剩余油为研究对象,运用室内物理实验和数值模拟方法,研究了稠油油藏注蒸汽开发后的转换方式。不仅建立了不同温度和不同时机下的蒸汽驱转热水驱模型、水汽交替注入模型和氮气泡沫热水驱模型,而且建立了不同厚度、不同韵律以及不同变异系数下的稠油油藏注蒸汽开发转热水驱数值模型。研究结果表明,采用120℃的热水,注蒸汽采收率为22%时转热水驱效果最好;厚度大于5m,变异系数小于0.4的反韵律油层转热水驱效果较好。     

低渗透稀油油藏水驱后氮气泡沫驱适应性

吐哈油田低渗透稀油油藏注水开发进入高含水期后,水淹程度高,水驱调整措施效果较差,亟需寻找后续提高采收率方法。针对低渗透油藏注入能力差、不适合注聚合物等高黏度流体的特点,利用水驱、氮气泡沫驱和水驱后氮气泡沫驱开展室内实验研究,探讨驱油效率及其影响因素。结果表明,水驱驱油效率随渗透率的增加而升高,与渗透率呈较好的对数关系;氮气泡沫驱驱油效率为67.66%,较水驱驱油效率提高10.62%;氮气泡沫驱可在水驱的基础上提高驱油效率约9.63%。实验用泡沫的残余阻力系数大于1,表明氮气泡沫驱通过堵水调剖,提高了水驱后油藏的采收率,从机理和实验提高驱油效率程度判断,氮气泡沫驱适用于吐哈油田低渗透稀油油藏。     

稠油热采氮气泡沫调剖研究与应用

氮气泡沫热力驱是一种新的提高稠油油田采收率的方法。利用油田现场提供的起泡剂和原油等资料,从室内实验和现场应用两个方面,研究了氮气泡沫调剖在稠油热采中提高采收率的机理,并通过实验对泡沫剂进行优选和评价。驱替实验表明,最终驱油效率可达81．44％,比水驱提高了34．3％,残余油饱和度达到11．14％。同时,进行了氮气泡沫调剖的矿场设计和应用效果分析,现场应用表明,氮气泡沫调剖能较大幅度降低油田含水,提高采收率。     

氮气泡沫微观驱油机理及剩余油类型实验研究

为了认识氮气泡沫微观驱油机理及剩余油分布特征,利用可视化微观刻蚀玻璃模型,开展氮气泡沫驱油室内实验,通过图像采集技术直观的观察了氮气泡沫的驱油过程及剩余油类型。实验结果表明,泡沫体系中的表面活性剂能有效降低油水界面张力,泡沫能乳化原油,分离油膜,并且在微观上具有良好的封堵效果,进而有效扩大波及范围。泡沫主要驱替水驱结束后残留在孔喉中的柱状残余油及油膜,泡沫驱结束后剩余少量的盲端类剩余油或模型边角的剩余油。因此水驱结束后进行泡沫驱能有效提高稠油油藏采收率。     

深层稠油油藏降黏泡沫驱驱油特征及机理研究

降黏泡沫驱结合了降黏剂乳化降黏和泡沫选择性封堵的优势,可进一步提高开发后期深层稠油油藏的采收率。通过室内实验,根据降黏泡沫剂的降黏效果、起泡性能、泡沫稳定性,优选出合适的降黏泡沫剂浓度;通过单岩心驱替实验对比不同驱替方式下降黏泡沫驱驱油特征以及开采效果,通过并联岩心实验研究不同渗透率级差下降黏泡沫的分流能力,明确降黏泡沫驱提高采收率机理。结果表明：降黏泡沫驱过程中,降黏剂可以促进稠油乳化降黏,泡沫可以有效封堵大孔喉,同时抑制氮气窜流。二者结合有效提高波及系数和洗油效率,提高驱替压差,降低含水率。降黏泡沫驱可以在降黏泡沫剂驱的基础上进一步提高13%的采收率。非均质条件下,降黏泡沫驱可以有效降低高渗透岩心窜流,迫使流体转向进入低渗透岩心发挥乳化降黏作用,扩大波及范围的同时提高了洗油效率。降黏泡沫驱技术能显著提高深层低渗透稠油油藏的采收率,其优化了油流分布,增强乳化与减少稠油黏度,为深层稠油高效开发提供了有效策略。     

多因素影响的泡沫驱数值模拟方法

基于泡沫封堵规律实验结果和质量守恒定律,建立了综合考虑多孔介质渗透率、发泡剂质量浓度、泡沫干度、油藏温度、含油饱和度、含水饱和度以及渗流速度等多因素影响的泡沫驱数学模型。采用IMPES和Runge-Kutta方法对模型进行了求解和验证。利用数值模拟方法研究了泡沫封堵特性和泡沫驱开发效果影响因素的敏感性。研究结果表明：随着转驱时机的推迟,最终采收率先小幅升高后迅速降低;随着泡沫干度增加,最终采收率先增加后降低,泡沫干度为50%~67%时的驱替效果最佳;随着发泡剂质量浓度增加,最终采收率先迅速增加后趋于稳定;随着注入速度增加,最终采收率先增加后降低;各因素对泡沫驱最终采收率影响程度大小为：发泡剂质量浓度>注入速度>泡沫干度≈转驱时机。由于该数学模型考虑了众多与实体油藏相关的参数,所以该模拟方法可以更容易、有效地应用于指导泡沫驱矿场试验方案的制定。     

多元泡沫复合驱宏观渗流机理的三维物理模拟研究

利用"高温高压复杂驱动体系三维物理模拟系统"进行了多元泡沫复合驱提高原油采收率宏观渗流机理的三维物理模拟研究.利用模型上布置的差压传感器和饱和度测量探针,测量了泡沫复合驱的开采效果、压力场和饱和度场,研究了泡沫复合驱提高波及效率与驱油效率的宏观渗流机理.泡沫驱提高采收率的机理是通过贾敏效应改善驱替液的波及体积和洗油效率,泡沫驱能够提高地层的整体压力,在井附近出现显著的压力降漏斗.主对角线两侧的剩余油在注泡沫以后,获得明显的动用,在油藏内形成一个从主流线向两侧扩展的油墙.采收率增值对应着泡沫液突破点,且在泡沫液突破之后有相对较长的低含水生产阶段.     

缝洞型碳酸盐岩油藏注氮气泡沫可行性及影响因素

为了研究缝洞型碳酸盐岩油藏注氮气泡沫可行性及影响因素,研制了缝洞型碳酸盐岩油藏细观物理模型和宏观剖面可视化物理模型,可由细观到宏观对缝洞型油藏注泡沫可行性及其影响因素进行室内物理模拟。细观物理模型实验结果表明:水驱后,剩余油主要以封闭孔洞内剩余油、阁楼油、绕流油和油膜的形式存在;氮气泡沫能通过重力分异及阻力效应启动阁楼油与绕流油并剥离油膜。在宏观剖面可视化物理模型上进行了注泡沫影响因素研究。实验结果表明:在含油饱和度较低时,以低部位井注、高部位井采(低注高采)的方式注泡沫效果更好,注泡沫时机不宜过早,宜在充分水驱的基础上转注泡沫;底水能量过强则不利于注泡沫,同时存在一个最优的泡沫注入量。对于碳酸盐岩缝洞型油藏开采中后期,注泡沫开采能够有效维持高效开发,提高原油采收率。     

河南稠油水驱油藏氮气泡沫调驱体系的研究及应用

河南油田稠油水驱油藏具有"浅、薄、稠"的特点,油层连通性较好,非均质性强,经过20多年的注水开发,含水上升快,为提高采收率开展了氮气泡沫调驱技术研究。通过配方实验和物模实验,研制了适合河南油田稠油水驱油藏地层条件的强化泡沫驱油体系,通过合注分采情况下对10倍和20倍级差岩心驱油实验,采出程度提高了30.2%和24.7%,证实复合泡沫调驱体系具有较好的调剖、驱油效果。研制的氮气泡沫调驱体系在古城和王集油田进行了3口井的矿场试验,见到了明显的增油降水效果。     

泡沫加二元复合体系提高采收率技术试验研究

通过物理模拟试验研究了聚合物驱油体系、泡沫复合驱油体系、二元复合驱油体系及泡沫与二元的复合体系提高采收率的能力、驱替过程中产出液含水变化及注采压差变化。试验证明,泡沫加二元复合驱油体系集合了泡沫及二元驱油体系的特点,具有强调及强洗的双重作用,泡沫的高视粘度及选择性封堵提高了驱油体系的波及面积,二元体系的高界面活性提高了驱油效率,减少了油藏的残余油的存在,使泡沫体系更稳定,多种组份相互作用,使驱油效果最大化;注入0.3PV复合段塞,综合采收率提高33.7%,提高采收率效果明显好于单纯的聚合物驱、二元驱及泡沫复合驱,在注入相同段塞条件下能够增加采收率4%～13%。     

热力泡沫复合驱增效机理及油藏适应性研究——以渤海M油田为例

蒸汽驱开发存在窜流现象,严重影响开发效果,而热力泡沫复合驱可有效改善蒸汽驱开发效果,渤海部分稠油油藏经过多轮吞吐后已具备转驱条件。以M油田为例,通过二维可视化实验,从宏观和微观两方面分析热力泡沫改善蒸汽驱开发效果的机理,并进行泡沫封堵性能影响因素分析,确定热力泡沫复合驱的适应性。研究结果表明,在现有地质油藏条件下,热力泡沫具有一定的封堵能力,而在高温注入条件下,增加泡沫的耐温性能对热力泡沫复合驱提高采收率意义重大。与单一蒸汽驱相比,热力泡沫复合驱可提高驱油效率约30.0%。