CO2混相驱最小混相压力确定方法研究

CO2混相驱是低渗透油藏提高采收率的三次采油技术,而CO2混相驱最小混相压力是研究的关键.文章从经验公式计算、室内实验和数值模拟三个方面进行了研究,分析论证了确定CO2混相驱最小混相压力的方法;通过岩心驱替实验研究证明了混相驱可以大幅度提高油藏采收率,混相驱应用于低渗透油藏开发是可行性的;在确定了最小混相压力的基础上,把CO2混相驱应用于东营凹陷樊124块的油藏开发取得了良好的效果.     

气体示踪表征CO_2驱渗流特征实验研究

为描述地下CO2驱渗流机理及混相/非混相驱替特征,选取SF6作为CO2驱气体示踪剂,利用气体示踪响应曲线解释原理,从示踪剂曲线的注入体积、曲线峰值、峰宽、药剂回采率及后续曲线预测等角度,描述CO2在混相/非混相驱状态下的驱替特征。结果表明:CO2在混相/非混相驱状态下示踪剂响应曲线不同,示踪剂见剂峰值浓度对应PV数越小、峰宽越小、回采率越低、预测模型系数越小,则CO2混相驱特征越明显,反之为非混相驱替特征,而非混相特征的出现,将加速CO2与原油的两相分离,降低驱油效率。CO2驱油过程示踪监测对于掌握CO2地下渗流状态,提高驱油效果具有极为重要的矿场指导意义。     

CO_2混相驱的可行性评价

CO2驱是提高原油采收率和实现温室气体埋存的双赢举措,在中国具有广泛的应用前景。开展CO2混相驱可行性评价是CO2驱矿场实施的重要基础。基于文献和矿场经验,分析了CO2混相驱的不利因素,指出了CO2混相驱过程中需要重点考虑的问题以及发展趋势。提出CO2混相驱可行性评价主要包括:油藏筛选、室内实验评价、油藏数值模拟、经济风险评价、先导试验等环节,并对各个环节进行了分析。同时认为,可行性评价还需要考虑CO2注入过程中对储层、扰流或气窜、腐蚀、钙质与沥青质沉积等的影响,指出CO2混相驱成功的重点是保证油藏中较高的混相程度和CO2波及效率,在油藏方案和工程方案基础上,通过经济效益论证才能保障CO2混相驱的可行性。     

大芦湖油田樊124断块CO2混相驱过程中沥青质沉淀实验研究

针对胜利油区典型的低渗透油田--大芦湖油田樊124断块的油藏条件,利用SDS固体沉淀实验装置对5种压力下注入CO2过程中沥青质的沉淀情况进行了研究,确定了沥青质沉淀析出的条件及沉淀量,并提出了预防沥青质沉淀的措施.研究结果表明,在樊124断块进行CO2非混相驱,不会产生明显的沥青质沉淀,而在高于26 MPa下进行CO2混相驱时,会产生少量沥青质沉淀,且注入压力越高,沥青质沉淀趋势越强,但由于地层油中原始沥青质含量较低,产生的沥青质沉淀量不大;根据樊124断块油藏流体条件,在较低的压力(＜26 MPa)下进行CO2混相驱或近混相驱,既能获得较高的原油采收率,又能避免或减少沥青质的沉淀.     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

注CO2混相驱油藏筛选新方法

注CO2混相驱是一种提高原油采收率的重要手段,实施该方法的关键是筛选出具有开发潜力的油藏.目前,在注CO2混相驱油藏的筛选上,缺乏统一的筛选指标和筛选方法.通过对国内外注CO2混相驱油藏开采情况的分析和对比研究,选取了影响注CO2开采效果的12个筛选指标,利用概率与数理统计方法提出了筛选指标的评价标准,并应用模糊优选理论和模糊层次分析法,建立了区间数注CO2混相驱油藏筛选模型.应用该筛选方法对6个典型的候选油藏进行了筛选排序和综合评价.结果表明,该方法能够客观地评估油藏注CO2开发潜力的大小.     

数值弥散和物理弥散对CO_2混相驱替效率的影响

为了明确CO2多次接触混相驱数值模拟过程中数值弥散与物理弥散对驱替效率的影响及其影响机理,建立了二维的平面多组分数值模型,并结合对流-扩散差分方程的数值弥散相关理论对计算结果进行分析。结果表明,数值弥散与物理弥散对CO2混相驱驱替效率的影响具有相似性,二者均能降低微观驱油效率、增加体积波及效率,但二者对驱替效率的影响机理不同。数值弥散使驱替前缘"模糊化",增大体积波及效率,同时降低CO2与原油的混相性,增大残余油饱和度;在小规模非均质地层中,对流弥散效应会扩大油气两相区,造成驱替前缘参差不齐,增大体积波及效率,同时两相区扩大也会降低CO2与原油混相性,降低微观驱油效率。     

低渗透油藏CO2混相驱油机制及影响因素

依据CO2降低原油黏度以及CO2在原油中的传质扩散混相机制,建立考虑吸附现象的低渗透油藏CO2混相驱油数学模型,模拟CO2混相驱油过程。采用Barakat-Clark有限差分格式对模型进行数值求解,分析Peclet数、注入压力、孔隙度、原油黏度等因素对CO2在流出端的浓度分布以及降黏效果的影响。结果表明:Peclet数越小、注入压力和孔隙度越大,CO2突破流出端的时间越早,同时改变油藏原油黏度的时间越早;初始原油黏度越大,CO2降低原油黏度的效果越明显。     

包14块低渗透油藏注CO2开发效果研究

包14块为不均匀型低渗﹑特低渗储层,采用注水开发含水上升块,而且水敏现象严重。通过室内实验,研究了包14块进行CO2驱可行性。实验结果表明:地层条件下,CO2与包14块地层油的最小混相压力为21.4 MPa,高于地层压力。CO2混相驱(23.5 MPa)和非混相驱(12.5 MPa)最终采收率分别为82.39%和73.78%,混相驱比非混相驱CO2突破时间少0.125PV;注气量大于0.3 PV后,混相驱的换油率明显高于非混相驱;注气压力越大,CO2注入能力越强。可见,尽管在地层条件下,CO2与地层油不能达到混相,进行CO2非混相驱仍可取得非常好的效果。     

阿布扎比陆上巨型碳酸盐岩油田CO2混相驱适应性分析及注采优化

阿布扎比陆上Bab油田为巨型碳酸盐岩油田,地质储量250亿桶,纵向上发育的6个油气藏,平均有效厚度(6~50)m,平均渗透率(2~20)m D,孔隙度7%~30%。主力油藏Thamama B于1963年投入开发,先后经历衰竭式和注水开发但处于低含水中等采出程度阶段,其他非主力油藏基本未动用。根据该油田6个油气藏地质特点和油藏参数,进行了EOR技术初步筛选,结合室内物理模拟实验确定的各油藏CO2混相驱压力,证实CO2驱在Bab油田较好的适应性。室内驱替实验研究表明,CO2WAG混相驱可提高采收率25%。无论是否有前期水驱,都是最有效的提高采收率方法。同时,利用Bab油田各油藏相关资料建立数值模型,采用数值模拟方法,研究不同参数的合理区间:气水比范围1∶2~1∶3之间,注入时机为含水小于60%~70%,水平井注采井距和油藏物性及厚度关系密切,范围在(250~750)m之间,CO2注入速度(150~400)t/d,CO2净利用率(3.5~7.6)MSCF/bbl,驱替结束后约50%~60%的CO2滞留在油藏内部。各油藏典型区块模型的预测结果表明,相对水驱开发,CO2WAG混相驱可提高采收率12%~18%,含水下降5%~10%,稳产期延长4~7年。     

鄂尔多斯盆地长7致密油储层二氧化碳驱油实验

鄂尔多斯盆地长7致密油储层具有致密和低压的特征,采用常规注水开发存在采收率低的问题,从而制约了致密油的开发效果。针对鄂尔多斯盆地长7致密油储层注水开发采收率低的问题,基于CO_2驱油细管实验、原油流变性测试实验、CO_2浸泡岩心实验以及岩心驱替实验,并结合润湿接触角测试方法和核磁共振成像技术,研究了长7致密油储层CO_2驱油的增产机理。研究结果表明:长7致密油最小混相压力为23.9 MPa,在长7致密油储层CO_2驱过程中,注采井间CO_2非混相驱占主导,在注入井附近局部区域可能出现混相驱;在地层温度压力(75℃,18 MPa)条件下,未溶解CO_2原油的黏度为8.87 mPa·s,溶解CO_2的原油黏度为7.99 mPa·s,其黏度降低幅度为9.9%;CO_2水溶液浸泡24 h后,长7致密砂岩的润湿接触角从66.1°降低到54.0°,亲水性增强;水驱致密砂岩岩心的驱油效率为47.2%,CO_2的驱油效率为71.5%,较水驱提高驱油效率24.3%,且致密砂岩渗透率越高CO_2驱油效果越好。实验证明CO_2驱可以显著提高长7致密油储层的驱油效率,是长7致密油高效开发的重要技术。     

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。     

特/超低渗透油藏不同气驱方式物理模拟

 选取大庆外围特/超低渗透储层岩心进行物理模拟实验,结合核磁共振,通过注水转注气、CO₂混相驱、CO₂非混相驱和周期注气4 种驱替方式,研究不同渗透率级别岩心的驱油效率和剩余油分布,以此对大庆现场注CO₂先导实验区开发提供参考意见。结果表明,在相同条件下,常规注水开发的效果最差,但转注气后能有较大的提升;对于特低渗岩心,周期注气的驱油效率最高;对于超低渗岩心,注水转注气的效果高于其他3 种方式。剩余油分布研究表明,注水转注气、CO₂混相驱和CO₂非混相驱3 种方式动用的主要是大-中孔隙中的油,对于黏土微孔隙中的原油很难进行动用,但是通过周期注气过程中的停注时间,在毛管力和弹性能的作用下,微孔隙中的原油向中-大孔隙中流动,从而增加小孔隙中难动用的原油的动用程度。     

运移距离对CO2混相驱重力超覆的影响规律及表征分析

CO2驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO2混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧。数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高。因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO2气体运移距离,从而提高CO2驱的波及效率。研究结果对于CO2驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义。     

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。     

欢26块地层油与CO2最小混相压力研究

在模拟欢26块油藏地层条件下,利用细管实验研究了CO2驱油效果,并测定地层油与CO2的最小混相压力。结果表明,在同样CO2注入量下,注入压力越大,累积采收率越大;注气量达到0.62~0.8PV后,CO2突破,生产气油比急剧上升,注入压力越大,CO2突破时注气量越多,但CO2突破后生产气油比上升越快。欢26块地层油与CO2的最小混相压力为23.6MPa,在地层压力可以达到CO2混相驱,在进行CO2非混相驱时,注入压力尽可能高,这样可取得更好的驱油效果。     

不同注入气体下低渗油藏注气开发室内评价

为了探索乌石17-2油田注气开发方式可行性以及进一步提高油田开发效果,从室内实验角度出发,对三种气体(N_2、CO_2、烃类气)开展了注气膨胀实验、细管实验、长岩心驱替实验,并进行对比分析及效果评价。研究结果表明:N_2在地层条件下表现为非混相驱,其对原油的降黏及膨胀能力有限,后期气窜明显,注气突破时间较早,突破前采出近90%左右的原油,而突破后基本为无效注气,几无产出。室内驱油效率仅为36.3%,开发效果差。烃类气、CO_2与地层原油相态配伍性要好,最小混相压力低,分别为27.52、27.13 MPa。地层条件下易形成近混相驱,气体突破要晚,气体突破以后仍能采出近30%左右的原油,驱油效率要高于非混相驱近25%,最终驱油效率分别为66.7%、69.0%,开发效果好。烃类气驱、CO_2驱可作为乌石17-2油田低渗强水敏储层优选能量补充方式。     

致密油储层CO2驱核磁共振实验研究

针对致密油储层动用困难问题本研究以CO_2为注入介质,对致密油注气开发效果进行评价,并借助核磁共振技术,从微观角度阐述了致密油储层注CO_2的驱替特征。实验结果表明,CO_2驱可以有效启动赋存在致密孔隙中的原油,非混相压力下(10 MPa),CO_2突破快,小孔隙中原油未动用,驱替后原油饱和度分布不均匀,驱替效率低;而在混相压力之上(24 MPa),CO_2突破明显变慢,驱替后原油饱和度均匀下降,大小孔隙中的原油均被启动,采出程度较高。此外从采出原油组成可以看出,高压下CO_2抽提作用非常明显,原油组分以C7~C29为主,几乎不合C30+组分,这表明CO_2会导致原油中重质组分在孔隙中沉积。