CO2在毛8块稠油油藏热采中的作用机理研究

通过PVT高温高压物性实验测定了CO₂在查干凹陷毛8块稠油中的溶解度、对稠油的溶胀作用和降黏特性,利用数值模拟方法研究了CO₂的溶解作用机理和不同周期注入量对采出程度的影响,通过驱替实验研究了CO₂对提高驱替效率的作用。结果表明：油藏条件下CO₂在稠油中的溶解度达到55m³/m³,油气混合物的体积系数为1.14,溶解度为40m³/m³时,降黏率达到95%以上,对稠油的降黏作用显著;利用数值模拟方法,研究了CO₂注入后近井地带原油黏度的变化规律以及CO₂在油相中的含量,体现了CO₂对原油的降黏溶胀作用;室内实验表明,降黏剂+CO₂+蒸汽驱比降黏剂+蒸汽驱采出程度提高了11.4个百分点,研究结果对该稠油油藏采用CO₂进行开采提供了依据。     

稠油降黏开采技术研究进展

综述了稠油降黏开采技术的近期进展，重点是乳化降黏法和微生物法中生物表面活性剂的作用，论题如下。前言：国外、国内稠油油藏及其开采。①稠油组成及其高黏实质。②物理法降黏，包括掺稀油法和蒸汽、电加热法，新疆塔河油田一口井用掺稀油法试油开采。③化学法降黏，包括催化水热裂解、乳化、破乳及油溶性降黏剂，简述了降黏机理．介绍了国内乳化降黏剂研制和应用方面的成果。④微生物法降黏：包括微生物采油机理、生物表面活性剂性质、生物表面活 性剂用于EOR、国内产表面活性剂菌种筛选。参44。     

稠油化学堵调降黏复合驱油体系构建及驱油机理分析

稠油油藏经过多轮次蒸汽吞吐后,井间存在热连通和高耗热通道,热效率低,开发效果差。化学堵调降黏复合驱作为一种绿色低碳的有效开采接替技术,研究其复合驱油机理对于指导油田现场项目实施具有重要意义。针对试验区油藏特征,筛选化学剂,构建化学堵调降黏复合驱油体系,通过室内实验研究稠油化学堵调降黏复合驱油体系的驱油机理,结果表明高黏度堵调剂降低油水流度比,提高小孔径孔隙剩余油的动用程度,有效抑制黏性指进,起到改善流度、调整流场的作用;降黏剂吸附在原油表面,改善油相流动能力,提高驱油效率,同时乳液液滴卡堵相应尺寸喉道,提高窜流通道的渗流阻力,扩大波及范围,起到乳化降黏、乳液调剖作用;堵调剂降黏剂协同增效,堵调剂提高了降黏剂的乳化能力,促进降黏剂进入低渗透区,提高整体动用,堵调剂动用边部剩余油、降黏剂动用残余油,显著降低剩余油饱和度。     

水溶性分散型降黏剂降黏及微观驱油机理

稠油分散型降黏剂因其独特的功能和能够减少原油处理环节而备受重视,但是目前为止针对水溶性分散型降黏剂的研制和微观驱油机理研究较少。为此,在测试胜利乐安油田稠油结构的基础上,通过对加降黏剂前后稠油进行红外光谱分析、透射电镜和原子力显微镜扫描等实验,研究其降黏机理;利用高温高压条件下CT和微观刻蚀模型,研究水溶性分散型降黏剂在储层中的微观驱油机理。降黏机理主要为：分散型降黏剂与稠油分子结合后,渗透并扩散到稠油胶质和沥青质片状分子之间,降黏剂中的杂环原子与胶质相结合,减少了络合物在族分子间的生成,并且使聚集体产生分离,原来规则的聚集体转变成片状分子无规则分布,分子结构变得疏松,有序度降低,熵增大,既降低了稠油分子间的聚集,也降低了分子间作用力。其在高温高压储层中的微观驱油机理主要表现为：在较低驱替速度、较高浓度下,由于分散插层作用对吸附在岩石颗粒表面的稠油具有剥离作用,效率较高;在较高驱替速度、较低浓度下,剥离作用相对减弱,且存在较大量的包围式簇状剩余油。     

超稠油水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术

为了改善超稠油油藏蒸汽吞吐开采效果,通过室内驱油实验研究水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽驱驱油效率,利用数值模拟方法研究水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐的降黏机理。研究表明：CO2与降黏剂辅助蒸汽驱驱油效率(80.8%)明显高于常规蒸汽驱驱油效率(65.4%);水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术实现了降黏剂、CO2与蒸汽协同降黏作用的滚动接替,从而有效降低了注汽压力,扩大了蒸汽波及范围即扩大了降黏区域,提高了产油速度。根据温度分布和降黏机理的不同可将降黏区分成4个复合降黏区,即蒸汽复合降黏区、热水复合降黏区、低温水复合降黏区和CO2-降黏剂复合降黏区。矿场应用表明,水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术在深部薄层超稠油油藏、深部厚层超稠油油藏和浅部薄层超稠油油藏开发过程中取得了显著的降黏增油效果。图6表5参15     

稠油冷采降黏剂分散机理与驱替实验评价

高效分散降黏剂是稠油冷采的关键,不仅具有静态洗油能力,而且能够扩散进入稠油胶质与沥青质之间,具有打散稠油结构的作用。在微观降黏机理研究的基础上,开展了L-A型稠油冷采吞吐降黏剂静态洗油、微观驱油、单砂层驱油和双层合采与分采驱油实验。L-A型降黏剂在稠油冷采中具有很好的使用效果,其主要机理为降黏剂分子间能形成很强的氢键,插层进入稠油分子间,渗透并扩散到稠油胶质与沥青质片状分子中,使稠油分子间氢键作用力降低;质量分数为3%的L-A型降黏剂溶液静态洗油效率可达11.3%,在微观驱替中具有剥离颗粒表面稠油的作用。单层驱替实验表明,最佳驱替降黏剂质量分数为2%~3%,较低驱替速度（1 mL/min）下驱油效率达到48%;双层驱替时在渗透率级差不大于2的情况下,低速最大驱油效率可达40%,整体驱油效率随驱替速度增加和层间渗透率级差增大而降低。     

CO2复合驱油分子动力学模拟及微观机理研究

为了探索较大幅度提高高含水期复杂断块油田剩余油采收率,提出了CO₂复合驱方式进行剩余油开采对策并在矿场先导试验井组取得了显著的增油降水效果,但对CO₂复合驱油体系微观增油机理的相关研究较少,亟需开展这方面的基础研究。基于CT扫描结果,结合油藏开发实际,明确了滴状和膜状剩余油为难以动用的2种剩余油类型;构建了溶解油滴模型和剥离油膜模型,利用分子动力学方法进行模拟。溶解油滴模拟结果表明,CO₂扩散至油滴中,增加其体积,然后油滴分子逐渐溶解在驱油体系中;剥离油膜分子动力学模拟结果表明,CO₂在油相中先形成扩散通道,随后CO₂优先通过扩散通道至岩石表面,CO₂在表面上形成氢键而产生吸附。      

CO2驱油及其地震监测技术的国内外研究现状

CO₂ 驱油是通过注气井将液态 CO₂ 注入到地下储层,进而驱替油气到生产井的一项特殊采油技术,它不仅能提高采收率,而且还可以封存 CO₂,减少碳排放,对环境保护和油田生产具有双重效益。 结合课题研究,在文献调研的基础上,阐述了 CO₂ 驱油技术的基本原理,总结了 CO₂ 驱油技术的国内外发展现状,对 CO₂ 驱油关键技术进行了分析,并重点对时移地震、井间地震、微地震、VSP 及 AVO 等 CO₂ 驱油地震监测技术进行了讨论,为 CO₂ 驱油技术的应用提供了依据。     

孤岛中二区非离子/阴离子复配降黏剂体系吸附损耗研究

针对表面活性剂在地层的吸附损耗影响降黏剂的驱油效果,本文建立了非离子/阴离子降黏剂体系浓度测定方法并用于测定降黏剂体系的吸附损耗。结果表明：对筛选适用于孤岛中二区的阴离子表面活性剂XJ-1+非离子表面活性剂OP-10复配降黏剂体系,分别采用两相滴定法和硫氰酸钴盐比色法测定XJ-1和OP-10的浓度;复合降黏剂油砂饱和吸附量为16.28 mg/g;在油砂吸附前后,质量分数0.15% XJ-1+0.15% OP-10~ 0.3% XJ-1+0.3% OP-10的降黏剂体系与原油间的界面张力变化不明显,0.3%XJ-1+0.2%OP-10降黏剂体系驱油比单一水驱油提高采收率15.6%。     

一种阴离子-非离子表面活性剂型降黏剂的制备及性能评价

以非离子表面活性剂曲拉通TX-100和阴离子表面活性剂对苯乙烯磺酸钠为原料复配制备了一种新型降黏剂，测定了新型降黏剂的表面张力、临界胶束浓度、界面张力及润湿性，考察了表面活性剂分子结构、降黏剂含量、实验温度和矿化度对降黏剂性能的影响，并分析了降黏剂的降黏机理。实验结果表明，新型降黏剂具有良好的降黏效果和耐温耐盐性能。降黏剂将稠油从油包水型乳状液转化成水包油型乳状液，生成的水膜提高了稠油的流动性，降黏剂分子通过油水界面扩散进入油相后，苯环与胶质和沥青质分子结构中的芳多环形成π-π作用，改变了稠油分子内部结构中存在的氢键、范德华力等作用力，从而达到降黏的效果。     

尿素泡沫辅助蒸汽驱物理模拟实验研究

针对Ⅱ类稠油油藏(具有边底水、埋藏较深、黏度大等)蒸汽吞吐开采基本进入中后期,但目前尚未找到其它有效接替技术的难题,本文利用热采物理模拟技术,开展了尿素泡沫辅助蒸汽驱开采机理及技术可行性研究。在驱替实验中,尿素溶液的质量分数为25%,泡沫剂GFPA-4B溶液和降黏剂DVB-107溶液的质量分数均为0.5%,填砂管模型的水测渗透率1.83~2.16μm~2,驱替流速为3.6 mL/min。结果表明:尿素泡沫辅助蒸汽驱可以大幅度提高驱油效率,热水+尿素驱、热水+尿素+泡沫剂驱、热水+尿素+泡沫剂+降黏剂驱的累积采收率比纯热水驱的分别提高了8.13%、16.67%和21.27%;蒸汽+尿素驱、蒸汽+尿素+泡沫剂驱、蒸汽+尿素+泡沫剂+降黏剂驱的累积采收率比纯蒸汽驱的分别提高了3.49%、5.31%和9.41%。此外对尿素泡沫辅助蒸汽驱的驱油机理进行了探讨。     

渗透降黏驱油剂提高采收率机理

渗透降黏驱油剂是一种聚合物型降黏剂,具有优异的水相增黏和油相降黏作用,能抑制水窜,有效地提高水驱稠油采收率。从介观和微观2个层面对渗透降黏驱油剂提高采收率的机理开展了分析和探索,CT扫描驱油实验研究发现,渗透降黏驱油剂在模拟非均质油藏驱油过程中,出现了纯油相和乳液相2个采油峰值,实现了高、低渗透层的均衡动用。微观刻蚀模型驱替实验结果表明,渗透降黏驱油剂在驱替过程中可与稠油形成多种类型流体形态,并在油藏驱油过程中发挥不同作用：驱替初期形成油包水（W/O）乳液扩大波及体积;继续注入可变W/O型乳液为水包油包水（W/O/W）型,提高渗流能力;形成的微乳液相可提高岩石上的油相剥离效率。渗透降黏驱油剂驱替后剩余油分布特征表明,簇状流和滴状流的相对含量显著降低,说明其具有良好的扩大波及和洗油效果,对于大幅提高低效水驱稠油采收率具有重要的借鉴意义。     

CO2在非常规油气增产领域应用研究进展

针对CO₂在非常规油气增产领域的研究现状与挑战,概述了CO₂在压裂、驱油、封存过程中的12项应用机理;分析了近年来CO₂干法压裂技术、CO₂泡沫压裂技术、CO₂混合压裂技术和CO₂驱油技术的国内外研究现状与技术需求;展望了CO₂在非常规油气增产领域的未来研究重点。     

“双碳”愿景下CO2驱强化采油封存技术工程选址指标评价

在国家能源安全和“双碳”战略愿景下，CO₂驱强化采油封存技术(CO₂-EOR)因能助力油气行业转型发展，成为“低碳化”乃至“负碳化”的首选技术和最现实的选择。无论是实验、数值模拟还是现场实践，目前国内外学者对CO₂-EOR研究侧重于CO₂作为高效的驱油“催化剂”本身及油藏CO₂-EOR适应性认识，对于工程选址评价缺乏统一标准和系统研究。在充分调研国内外文献的基础上，结合中国CO₂-EOR应用进展和工程实践，明确了CO₂-EOR工程选址可行性评价所需的通用依据，指出了CO₂-EOR工程选址遵循“CO₂封存与驱油双统一”、安全性、经济性的专属性原则，并从CO₂-EOR工程选址的地质、工程、安全、经济4个要素开展了较详尽系统的研究，定性-定量构建了“4+8+27”CO₂-EOR工程选址三级指标评价体系(GESE)，以期为油藏开展CO₂     

苏北油田稠油CO2复合吞吐用新型降黏剂合成及性能评价

苏北油田兴北区块为典型“小、碎、深、薄、低”极复杂断块稠油底水油藏。原油胶质、沥青质含量高,黏度大,原油流动性差导致开发矛盾突出。为了实现该类复杂小断块稠油油藏的有效开发,提出了底水稠油油藏CO₂与降黏剂复合吞吐技术方法,降黏剂是该技术成功实施的核心。通过在降黏剂分子中引入苯环结构来降低胶质、沥青质间的π-π堆积作用,合成了新型高分子表面活性剂型降黏剂。矿场应用表明,该降黏剂具有较好的耐温抗盐性,对苏北油田不同种类的稠油均具有良好的降黏效果。同时,CO₂与该降黏剂混注时,在油藏温度压力条件下仍具有稳定的降黏率。本次合成的新型降黏剂在兴北油田取得了较好的增油降水效果,具有广阔的应用前景。     

复杂断块油藏高含水期化学剂强化CO2复合驱提高采收率技术

苏北盆地洲城油田垛一段油藏含油面积小、储层分散、储量丰度低,目前处于注水开发的中后期,剩余油的量化表征及有效挖潜技术优选成为油田深度开发阶段核心工作。以高含水开发阶段复杂断块油藏剩余油挖潜及提高原油最终采收率为目标,开发了化学剂强化CO₂复合驱提高采收率技术体系（Chemicals & Carbon-dioxide,2C复合驱）。室内实验及数值模拟研究表明,水驱后注入洗油剂较大幅度降低流体界面张力,显著提高波及范围内残余油驱油效率,通过段塞式注入的CO₂的超覆作用,携带洗油剂对正韵律含油砂体高部位有效波及,改善垂向剩余油驱替效果。2C复合驱油体系通过耦合化学剂原油降黏及CO₂超覆作用扩大波及双重优势,实现高含水期驱油效率及纵向波及系数的同时提高,显著提高了原油最终采收率。     

含蜡普通稠油低温冷采降黏剂的研制及性能

以大豆油为原料，通过两步化学反应制备了改性植物油脂型降黏剂，考察了降黏剂的乳化能力，研究了降黏剂对中国石化河南油田分公司L区块、XH区块和EX区块稠油的降黏界限，并对降黏剂的模拟驱油效果进行评价。实验结果表明，所制备的降黏剂对于L区块和XH区块含蜡普通稠油具有很好的适应性，能够实现15～40℃低温条件下稠油的乳化降黏，降黏率达95%以上，形成了均匀分散的水包油乳液体系；对于高含蜡的EX区块稠油，在降黏剂中添加氢氧化钠助剂，可降低降黏剂的使用量。模拟驱油实验结果表明，降黏剂对L区块和XH区块稠油具有较好的驱替效果，采收率分别提高了14.67和9.17百分点。     

稠油降黏剂驱提高采收率机理

为系统研究降黏剂驱这一新的开发方式提高采收率机理,应用单管填砂驱油模型、三维填砂驱油模型和微观玻璃刻蚀驱油模型,测试降黏剂驱的驱油效率和波及系数,并对其原因进行分析。实验结果表明,降黏剂驱通过提高驱油效率和增加波及系数提高采收率。与水驱相比,降黏剂驱可提高驱油效率13%,其机理为:①分散乳化,形成水包油的小油滴,有利于通过狭窄的喉道,降低原油的表观黏度;②降低界面张力,增加毛管数,降低残余油饱和度。同时,降黏剂驱将波及系数由水驱时18.8%提高到39.9%,其机理为:①乳液调驱,分散乳化的原油进入水窜通道,水渗流面积减小、阻力增加,后续注入液进入以前未波及区域;②贾敏效应,降黏乳化小油滴聚并成大油滴堵在孔喉处,周围驱替液转向。研究明晰了降黏剂驱提高采收率机理,为后续开发技术界限研究及现场应用奠定基础。     

二氧化碳前置蓄能压裂在中深层低渗稠油中的应用

针对准噶尔盆地中深层低渗稠油的开发难点，将体积压裂与CO₂驱油技术有机结合，开展CO₂前置蓄能压裂提产机理研究及开发关键参数优化。实验表明，CO₂前置蓄能压裂有效增加了可流动原油体积，主要的驱油机理为“CO₂基质抽提、原油溶胀降黏、裂缝导流”。以准噶尔盆地J井区为例，开展CO₂前置蓄能压裂提产试验，与常规压裂相比，投产初期单井日产油量相当，但试验井压力保持程度更高，稳产能力更好，目前累计产油是常规压裂井的1.14倍，预计采收率可以提高3%,为新疆油田数亿吨难动用储量有效开发提供技术支持。     

套保油田降黏剂驱注入参数优选实验

针对套保油田储层胶结松、易出砂、隔层薄的特点，利用一维管式物理模型, 选用了3种降黏剂，以采收率作为各种驱替方式的评价手段，进行室内驱油物理模拟实验研究，确定合适的开采方式和优化的注入参数。结果表明，选用主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐A型降黏剂，最佳降黏剂质量分数为0.5％，注入速度为1.0 mL/min，注入段塞为0.5 PV，降黏剂注入方案选择加入0.25 PV降黏剂，然后加入0.25 PV水，加入0.25 PV降黏剂直至后续水驱结束。该方案具有良好的驱油效果，为同类区块降黏剂驱注入参数优选提供借鉴。