多孔介质内超临界CO2流体及泡沫驱油特性的比较实验研究

CO₂混相驱替可以提高原油采收率,因此近年来得到研究者们的广泛关注。使用高温高压驱替设备,利用超临界CO₂流体、超临界CO₂泡沫及N₂泡沫作为驱替介质,对油水饱和孔隙介质中的油相驱替特性开展了比较实验研究。通过对驱替过程沿程压力及对驱替增采油量的测量,对不同驱替手段在孔隙介质内的油相增采特性进行深入研究和探讨。研究发现在温度为50℃、压力为13 MPa时,超临界CO₂流体对多孔介质内的油相驱替效果有显著提升,当压力进一步升高到23 MPa时,油相增采效果不明显。说明在本实验条件下超临界CO₂流体与油相在50℃、13 MPa时可达到混相驱替状态;而采用超临界CO₂泡沫及N₂泡沫注入工艺未能进一步提高出油量。沿程压差测量结果则显示,与N₂泡沫相比,超临界CO₂泡沫在多孔介质试样内的驱替压差较小,起泡性能较差。实验结果对于筛选及评价超临界CO₂驱油工艺具有一定的指导意义。     

低渗透油藏二氧化碳混相与近混相驱替规律研究

实验先利用细管实验法确定出本次试验条件下二氧化碳的最小混相压力为26 MPa,再使用人造低渗透岩心并设定驱替压力分别为24 MPa近混相驱压力条件和28 MPa混相驱替压力条件进行驱油实验。结果是二者驱油效率变化基本一致,且混相驱替比近混相驱替最终驱油效率高出1.8个百分点,以期为后续研究二氧化碳驱油提供理论和实验基础。     

孔隙尺度下超临界CO_2驱水两相流数值模拟

以咸水层封存二氧化碳(CO_2)为研究背景,利用流体体积函数(Volume of Fluid,VOF)多相流模型建立孔隙尺度多孔介质计算模型,研究了超临界二氧化碳(Sc-CO_2)注入到含水多孔介质中的两相运移规律。对比分析了毛细管数、地质封存压力、Sc-CO_2注射温度、两相表面张力系数、接触角等因素对两相运移速率以及驱替效率的影响,同时将不同毛细管数下的驱替效率与实验数据进行了对比。研究结果表明,随着毛细管数的增大,驱替效率先减小然后趋于稳定,数值模拟与实验数据吻合良好;在同一孔隙率下,在壁面表现为亲水性时,壁面润湿性越好,驱替速率越快,但驱替效率有所下降;同时毛细管数越小、地质封存压力越低、注射温度越高、张力系数越小驱替速率越快,且驱替效率越高。     

低渗透油田CO_2非混相驱油机理及效果评价

低渗透油田开发难度大,驱替介质注入困难,常规水驱很难取得理想经济效益。CO_2混相驱混相压力高,虽然采收率较高,但是经济效益较差。而CO_2非混相驱注入能力强,具有膨胀驱油、降粘作用及弹性驱动等三个驱油机理,比水驱提高采收率28个百分点,是一种理想的低渗透油藏的开发手段。     

混相溶剂法降低CO_2驱最小混相压力研究

CO_2驱是目前国内外提高原油采收率和实现温室气体埋存的一项重要技术,开展CO_2混相驱方面的研究具有十分重要的意义。但在低渗透油藏中,受到最小混相压力值的限制,CO_2驱较难实现混相驱。本文提出了一种通过混相溶剂法实现降低CO_2最小混相压力的方法,通过细管实验法,研究了其降低最小混相压力的效果;通过室内驱油实验,研究了其提高CO_2驱油采收率的效果。实验结果表明,注入段塞尺寸为0.3%HCPV的柠檬酸异丁酯后,测得的最小混相压力值降低了2.3 MPa;当注入段塞尺寸为0.3%HCPV时,混相驱阶段采收率最大,为17.22%,较单纯注入CO_2驱油方案提高了7.97个百分点。以上实验结果均表明,利用该混相溶剂法降低CO_2驱最小混相压力具有一定可行性。     

泡沫液在均质多孔介质内动态驱替过程的二维数值模拟研究

利用随机泡沫数目守恒模型,针对具有收缩进口及收缩出口的均质多孔介质二维模型,对泡沫流体驱替突破前的动态过程开展了数值模拟研究。采用IMPES方法对二维两相泡沫动态驱替过程的控制方程组进行求解,通过液相压力、液相饱和度、气泡数目等参数在多孔介质内的分布结果对泡沫动态驱替特性进行了分析研究。数值模拟结果表明,泡沫驱替过程显示出明显的入口效应,其压力分布、液相饱和度及泡沫数目分布随气体与活化剂溶液在缩小入口的注入呈现明显的发展过程。在泡沫液未完成驱替突破的情况下,缩小出口未显示出对泡沫液驱替特性的影响。数值计算结果与相应实验结果趋势一致,表明所采用的随机泡沫数目守恒模型能够正确表征多孔介质中泡沫的生成及湮灭机理,进而对泡沫液在均质多孔介质内的动态驱替特性进行准确模拟和预测。     

泡沫液在均质多孔介质内动态驱替过程的二维数值模拟研究

利用随机泡沫数目守恒模型,针对具有收缩进口及收缩出口的均质多孔介质二维模型,对泡沫流体驱替突破前的动态过程开展了数值模拟研究。采用IMPES方法对二维两相泡沫动态驱替过程的控制方程组进行求解,通过液相压力、液相饱和度、气泡数目等参数在多孔介质内的分布结果对泡沫动态驱替特性进行了分析研究。数值模拟结果表明,泡沫驱替过程显示出明显的入口效应,其压力分布、液相饱和度及泡沫数目分布随气体与活化剂溶液在缩小入口的注入呈现明显的发展过程。在泡沫液未完成驱替突破的情况下,缩小出口未显示出对泡沫液驱替特性的影响。数值计算结果与相应实验结果趋势一致,表明所采用的随机泡沫数目守恒模型能够正确表征多孔介质中泡沫的生成及湮灭机理,进而对泡沫液在均质多孔介质内的动态驱替特性进行准确模拟和预测。     

F区块CO_2驱注入速度对驱油效果的影响

为解决低渗透油藏吸水能力差,注水开发比较困难等问题,在模拟F低渗透油藏条件下,通过CO_2驱替室内实验,以不同注入速度下CO_2驱替的采收率、生产气油比和注入压力为评价指标,探索了CO_2注入速度对驱油效果的影响。结果表明,CO_2驱替对于开采该油藏具有非常好的效果,但其效果与注入速度有关。注气量达到0.6~1.21 PV后,CO_2开始突破。随着CO_2注入速度增大,CO_2突破时机延后,最终采收率增加。当注入速度达到2.28 cm~3/min后,注入压力接近CO_2/油最小混相压力,驱替方式转变为CO_2混相驱,此时最终采收率明显高于其它注入速度下的最终采收率。根据实验结论,建议本区块CO_2驱注入速度为2.28~2.56 cm~3/min。     

泡沫薄膜液在变径管内的流变学特性

针对泡沫流体在储层介质内的流动特点,对泡沫薄膜液在变径管内的流变学特性进行实验研究。基于两相流动假设,利用量纲分析法确定量纲1参数ΔpD/δ及(3μU/σ)~(2/3)。通过CO_2及N_2泡沫的实验结果发现泡沫薄膜液在变径管内流动时需克服启动压力,量纲1参数间呈明显的线性关系,而且N2泡沫与CO2泡沫相比具有更大的流动阻力。与直管相比,泡沫薄膜液在变径管内具有更大的流动压差。实验结果表明,对于揭示泡沫液在多孔介质中的流动机理,Herschel-Bulkley模型优于幂律模型。     

二氧化碳泡沫封窜体系筛选与评价

CO_2泡沫控制气窜、改善流度比,是目前较热门的一种封窜方法。当泡沫在孔隙介质中渗流时,其渗流特性非常独特,能改善驱替流体在非均质油层内的流动状况,并有效地降低气体流度。实验采用CO_2气体充气法筛选出稳定起泡剂CY-I,并采用Ross-Miless法评价起泡体积为435ml,半衰期244min,用CO_2气体充气法评价,半衰期82min,体系表面张力30.3mN/m,界面张力0.41mN/m,表界面张力较低,能在地层中起到一定的驱油作用。实验结果表明:CY-I起泡剂与注入水配伍性好,经泡高仪Ross-Miles法和充气法检测,起泡能力强和半衰期长。     

不同组分CO_2驱提高采收率实验研究

在CO_2驱油提高采收率的开发过程中,会产出大量的石油伴生气,其成分主要是CO_2以及溶解在原油中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等混合气体。利用填砂驱替实验装置,研究CH_4、N_2、C_2和C_3气体组分对CO_2提高采收率的影响。实验结果表明,混合气体中含有C_2及C_3时,能有效降低最小混相压力(MMP),有利于提高采收率;当气体中含有CH_4及N_2时,MMP增大,不利于提高采收率;同时非混相气驱时,更易发生气窜,降低了综合采收率。     

CO_2驱最小混相压力实验方法评价与优选——以塔中原油为例

塔中402CⅢ油藏为注水开发底水油藏,采出程度高,水驱潜力小,需要开展三次采油特别是注气混相驱研究,对塔中402CⅢ油藏原油分别采用细管驱油实验法和界面张力法进行了最小混相压力实验研究。细管驱油法得到的CO_2与原油的最小混相压力为24 MPa,界面张力法得到的最小混相压力为52 MPa;差别很大;结合两种方法的实验原理分析认为,细管驱油实验测得的混相压力为多次接触混相压力,界面张力法测得的混相压力为一次接触混相压力;实际油藏中CO_2与原油间应为多次接触,所以细管驱油法测得的最小混相压力更具有参考价值,建议优先选用细管驱油法进行最小混相压力研究。     

绥中36-1油田调驱体系控水增油效果对比研究

针对海上油田水驱开发层间矛盾问题,通过三岩心并联实验对比研究了弱凝胶、聚合物微球、CO_2泡沫和N2泡沫的调驱效果。结果表明:N_2泡沫和弱凝胶调剖分流能力较强;N_2泡沫能适应不同的渗透率,具有"平推"效果,低渗岩心采收率增幅大;弱凝胶压力升幅最大,高渗层采收率无明显增幅,跟体系很快绕流进入中低渗层有关;CO_2泡沫稳定性差,采收率增幅较小,但在高渗处出现了CO_2气驱的效果;聚合物微球效果最差。     

氮气、水交替非混相驱油机理及室内试验研究

从氮气的物理性质出发,研究氮气、水交替非混相驱油机理;然后从实验出发,对氮气、水交替非混相驱油驱替机理、驱替效率、饱和度分布、压力分布以及油田含水率变化过程等问题进行了实验研究;结果表明,氮气、水交注驱油效率明显高于纯水驱驱油效率,不同的驱替方式对最终驱油效率影响很大。     

CO2/表面活性剂复合驱油提高采收率研究

随着油田中大量轻烃采出，CO₂与地层原油的极性差异变大，萃取原油效果变差，并且由于黏性指进和过早突破的问题，开发效果越来越不理想。基于此，初选6种目前常用的驱油表面活性剂，进行溶解度、降黏实验以及耐盐、耐温实验，对表面活性剂进行筛选和评价。通过细管驱替实验测定地层压力下纯CO₂驱和复合驱的驱油效率，评价复合驱提高采收率的可行性。实验结果表明：表面活性剂AES能大大降低原油黏度，有效改善其流动性，并能溶于超临界CO₂，具有良好的两亲性，同时化学稳定性也符合生产要求，可作为驱油剂使用；在不高于混相压力下，以0.08 PV的表面活性剂段塞注入地层，在各个压力点下，复合驱的驱油效率都比纯CO₂驱要高，证明了复合驱提高采收率的可行性，原油MMP降低了5 MPa，使得油田的CO₂近混相驱甚至混相驱具备可能性。     

CO_2混相驱影响因素分析及主控因素筛选

CO_2混相驱是一种可以将导致全球气候变暖的CO_2气体用于大幅度提高原油采收率的环保采油方式。基于多孔介质中CO_2混相驱渗流规律的影响因素很多,针对我国油藏非均质性严重、混相困难等特点,分析影响我国CO_2混相驱的因素,通过数值模拟对孔隙结构、注入速度、储层非均质性、地层压力和初始含油饱和度五个影响因素进行分析,筛选出影响CO_2混相驱混相效果的主控因素,在认识影响CO_2混相效果主控因素的基础上,为油田调整开发方案提供参考。     

降低CO_2驱最小混相压力的方法

由于全球气候变暖,各国减排压力加大,近年来CO_2驱油技术发展迅速。该技术不仅适用于常规油藏,还适用于低渗以及特低渗透油藏,能有效提高原油采收率。CO_2混相驱的采收率明显高于非混相驱,但是中国多数油藏由于CO_2与原油的最小混相压力(MMP)过高而难以实现混相驱油。综述了国内外关于降低CO_2驱最小混相压力的方法,包括改变油藏温度,注入低分子量烃类、低碳醇、妥尔油以及近几年发展起来的表面活性剂技术等。分析了各个方法的优缺点,指出了今后CO_2驱发展的新方向。     

CO_2驱窜逸影响因素研究

气窜已成为制约CO_2驱进一步扩大波及范围、提高采收率的重要因素。采用理论计算、室内实验和数值模拟方法,系统研究了中原油田濮城沙一下油藏CO_2驱窜逸机理,包括CO_2窜逸影响因素、CO_2与油水的扩散传质作用及溶解规律。利用长岩心驱替实验,分析了驱替压差、油藏非均质性、温度和开发方式对CO_2窜逸的影响规律。CO_2窜逸速度主要受驱替压差、温度、压力、以及油藏非均质性、注入方式等因素的影响,研究这些因素对窜逸速度的影响程度,可以为科学的封窜提供依据。     

多孔介质中乳状液调剖效果室内实验研究

乳状液在多孔介质中流动时,可进入注入水波及不到的孔隙通道,所以可有效驱替储层中的残余油,而且乳状液中的大乳滴通过孔隙通道时,可以起到暂堵作用,达到调剖的效果,从而进一步提高原油采收率。本文通过室内物理模拟实验,分别研究了不同粒径匹配因子与阻力系数和流度调整系数之间的关系,并对多孔介质中乳状液调剖驱油效果进行了研究。研究表明:乳状液液滴粒径与岩心孔隙直径的匹配关系越好,其调剖驱油效果越好。     

泡沫驱油机理研究综述

开发进入中后期的中高含水油藏,由于各种化学驱油方式存在着一些因素的制约,使得泡沫驱油这种实施成本相对较低,施工工艺相对简单,提高采收率比较明显的驱油方式成为一种主要的三次采油方式。泡沫驱油方式的不断发展,到目前为止已经发展有氮气泡沫驱油、空气泡沫驱油、CO_2泡沫驱油等多种方式。本文主要从宏观和微观方面介绍泡沫在多孔介质中的渗流以及改善吸水剖面、增加驱油效率、提高采收率等方面的机理和规律。