衰竭开发沥青质析出相态及数值模拟研究

在油田开发过程中,沥青质沉积可导致地层孔隙堵塞,造成油田产量下降,因此开展沥青质沉积规律研究非常必要。本文在室内实验的基础上,研究了沥青质的相态特征,利用气-液-固三相平衡理论绘制了沥青质析出包络线图,得到了沥青质析出的温度和压力范围。根据A油田实际资料,建立了沥青质模拟的数值模拟模型,能够模拟沥青质析出、絮凝、沉淀和伤害四个过程;分析了沥青质析出对地层的伤害,随着沥青质的析出,地层孔隙度和渗透率降低,原油粘度增加;研究了沥青质析出对采出程度的影响,考虑沥青质时,生产10年采出程度下降2.3%,最优井底流压为35MPa。     

基于最小二乘支持向量机的二氧化碳驱油沥青质沉积对储层伤害的动态分析

油田开发过程中注CO2驱替原油常会发生沥青质沉积现象,沥青质沉积由于吸附和桥塞作用会伤害储层,会降低储层的孔渗性。本文利用数值模拟方法研究沥青质沉积过程,及对油田实际生产的影响。首先通过LSSVM机器学习算法拟合了沥青质沉积与气体浓度及压力之间的非线性关系;之后运用渗透率伤害GPT模型来建立砂岩储层沥青质沉积量与渗透率降低率的伤害模板;最后建立了五点井网下的地质模型,模拟相应工作制度下沥青质伤害前后的注入井注入能力、生产井生产能力及剩余油分布状况。模拟结果表明,沥青质沉积主要集中在近井地带,对注入井的注入能力影响较大,同时由于沥青质对储层的伤害会导致渗流阻力的增大影响气水波及效率,从而引起生产井产量的下降及最终采收率的降低。     

考虑沥青质沉积的储层压力场数值模拟

油藏开发过程中,随着储层压力的下降和轻质组分的采出,原油中的胶质、沥青质等重质成分逐渐析出并沉积在岩石孔隙表面,造成渗流通道的堵塞,导致开发效果变差。本文根据相平衡理论和修正的Flory-Huggins溶解理论,建立了沥青质组分的最大溶解度模型,结合毛管束模型,推导了沥青质沉积对孔喉半径的影响公式,建立了单井渗流模型,并对模型进行了求解;与常规模型相比,该模型考虑了沥青质沉积造成的绝对渗透率损伤,压力场的波动导致沥青质的析出,而沥青质的析出又会反作用于压力场,影响开发效果。研究结果表明,随着储层压力降低,沥青质的溶解度先减小后增大,在饱和压力处取得最低值,为减少沥青质析出对开发效果的影响,应尽量使地层压力保持在饱和压力附近;沥青质沉积主要发生在生产井附近,随着到生产井距离的增大,沥青质沉积量逐渐减小,对储层渗透率、孔隙度的影响也逐渐变弱;压力场求解结果表明,当考虑沥青质沉积时,生产井附近渗流阻力增大,地层压力衰减加快。     

沥青质沉积特征及控制策略研究进展

对于含沥青质油藏,沥青质可能在原油生产整个过程中析出,沉积在近井地带储层、生产系统的内表面或者生产设备中,从而造成流动保障问题。在石油的生产、加工和运输过程中,沥青质沉淀问题越来越受到人们的重视,目前已成为石油工业中需要重点研究和解决的技术问题之一。针对沥青质沉积问题,分析了沥青质的组成和分子结构,调研了沥青质析出原因及有效控制策略,总结了沥青质稳定性评价方法、析出动态表征方法和沥青质析出后的补救措施,并提出了沥青质下一步研究方向,对解决油藏沥青质沉积问题提供了思路。     

考虑沥青质沉积的储层压力场数值模拟研究

油藏开发过程中,随着储层压力的下降和轻质组分的采出,原油中的胶质、沥青质等重质成分逐渐析出并沉积在岩石孔隙表面,造成渗流通道的堵塞,进而影响开发效果。文章根据相平衡理论和修正的Flory-Huggins溶解理论,建立了沥青质的溶解模型和沉积模型,并结合毛管束模型,建立了考虑储层渗透率、孔隙度变化的流固耦合渗流模型,并对模型进行了求解。研究结果表明,随着储层压力降低,沥青质的溶解度先减小后增大,在饱和压力处取得最低值,为减少沥青质析出对开发效果的影响,应尽量使地层压力保持在饱和压力附近;沥青质沉积主要发生在近井地带,随着井距的增大,沥青质沉积量逐渐减小,对储层渗透率、孔隙度的影响也逐渐变弱;压力场求解结果表明,当考虑沥青质沉积时,生产井附近渗流阻力增大,地层压力衰减加快。     

高含硫气藏中的硫微粒运移和沉积

在研究高含硫气藏元素硫溶解、析出,硫与高含硫气体混合物相态变化特征,硫微粒的运移、沉积规律和硫沉积储层伤害等基础上,引入空气动力学理论,建立了描述硫微粒气固运移、沉积数学模型,结合实验建立了硫沉积储层伤害模型,并利用所建立的模型模拟某高含硫气藏硫沉积对气藏生产的影响.模拟结果说明:整个气藏在生产过程中都会出现硫沉积;硫沉积对气井生产的影响主要反映在生产后期;后期硫沉积严重的区域主要是在井筒周围;高速气流能够将析出的硫微粒携带出地层,因此,合理控制气井产气量可以减少硫微粒在地层中的沉积,降低对地层的伤害,提高高含硫气藏采出程度.     

原油沥青质吸附与沉积对储层岩石润湿性和渗透率的影响

原油沥青质吸附引起的油藏岩石润湿性改变和沥青质沉积对储层孔喉的堵塞是造成储层损害、导致油井产能下降的重要机理之一。首先 ,采用改进的自吸速率法和分光光度法 ,研究了原油沥青质吸附所引起的砂岩岩样润湿指数的变化 ;然后 ,利用岩心流动实验方法 ,定量评价了稠油沥青质沉积对储层岩石渗透率的影响。实验结果表明 ,岩心润湿指数随沥青质吸附量的增加而减小 ,从而导致油相的相对渗透率降低。地层水的离子组成是影响水湿性的主要因素之一。地层水所含无机阳离子的化合价价数越高 ,它与沥青质的协同作用所引起的润湿指数下降的程度越大。储层岩心油相渗透率下降的程度与沥青质沉积量和储层岩心的原始渗透率有关 ,沉积量越大或原始渗透率越低 ,则油相渗透率下降幅度越大。因此 ,对于原油中富含沥青质的油藏 ,特别是稠油油藏 ,尽可能抑制沥青质的吸附和沉积是保护储层的一项重要措施。     

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.     

原油沥青质吸附与沉积对储层岩石润湿性和渗透率的影响

原油沥青质吸附引起的油藏岩石润湿性改变和沥青质沉积对储层孔喉的堵塞是造成储层损害、导致油井产能下降的重要机理之一。首先，采用改进的自吸速率法和分光光度法，研究了原油沥青质吸附所引起的砂岩岩样润湿指数的变化；然后，利用岩心流动实验方法，定量评价了稠油沥青质沉积对储层岩石渗透率的影响。实验结果表明，岩心润湿指数随沥青质吸附量的增加而减小，从而导致油相的相对渗透率降低。地层水的离子组成是影响水湿性的主要因素之一。地层水所含无机阳离子的化合价价数越高，它与沥青质的协同作用所引起的润湿指数下降的程度越大。储层岩心油相渗透率下降的程度与沥青质沉积量和储层岩心的原始渗透率有关，沉积量越大或原始渗透率越低，则油相渗透率下降幅度越大。因此，对于原油中富含沥青质的油藏，特别是稠油油藏，尽可能抑制沥青质的吸附和沉积是保护储层的一项重要措施。     

草舍油田CO2驱中沥青质沉淀分析及防治措施

CO2驱油容易引发地层原油中的沥青质沉淀,使渗透率降低、润湿性反转,造成地层伤害,降低注气采油效率。针对草舍油田泰州组油藏CO2驱实际,开展了CO2混相驱过程中沥青质沉淀条件、沉淀机理及其危害的研究,探讨了CO2注入参数与沥青质沉淀的热力学关系,获取了沥青质沉积前缘与注气前缘一致,在注入端、泡点压力附近沥青质沉淀最多,低驱替压差比高驱替压差对应的沥青质沉淀量高的实验结论。利用P-X相图表征第二液相与沥青质沉淀的关系,建立了油气多次接触过程中沥青质沉淀的相态预测模型,指出较低的CO2注入压力和较高的驱替压差或注入芳烃类溶剂有利于减少沥青质在近井地带沉淀,提高CO2驱替增油效果。     

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26MPa下进行（硒混相驱时，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（〈26MPa）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。     

CO2驱油中沥青质沉积条件及对驱油效果影响的研究

在模拟榆树林油田地层条件下,通过高压物性及CO2驱油实验,研究了注CO2后沥青质的沉积条件,并对沥青质沉积对CO2驱油效果的影响进行了分析。结果表明:在地层温度(108℃)下,注气压力达到28.4 MPa时可明显出现沥青质沉积。随着温度增加,形成沥青质沉积的压力增加,沥青质沉积的程度增加;随CO2注入压力的增加,沥青质沉积量增加,原油中的沥青质含量降低,胶质、芳烃、饱和烃含量增加;达到28 MPa后沥青质沉积量逐渐减少,采出油中沥青质含量增加。沥青质沉积使采收率降低12.29%以上,在(25—28)MPa时采收率降低幅度最大。     

生产参数对沥青质井筒析出影响规律研究

针对油田沥青质井筒沉积问题,开展了生产参数对沥青质井筒析出影响规律研究,研究中采用了压差法,高温高压条件下测定温度、油气比、流速等对沥青质析出压力与再溶解的临界压力的变化规律。研究结果表明,沥青质析出压力（p_onset）与温度成反比,而沥青质再溶解的临界压力（p_red）与温度成正比;温度一定,沥青质析出压力（p_onset）随着油气比增大而增大,即原油中溶解气体量大,沥青质沉积的趋势增大;油气比和温度一定时,流速变化对沥青质的析出压力和再溶解压力几乎没有影响。     

原油沥青质的沉积条件及其控制

原油温度、压力和组分的改变均会引起沥青质发生絮凝和沉积,造成储层损害。沥青质沉积热力学预测模型可以更直观、方便地确定沥青质的沉积条件。建立了一种沥青质沉积条件的预测模型,该模型将沥青质沉积相视为固相,按液固相平衡来处理沥青质的沉积问题,根据井筒流体组成和地层性质等资料,估算原油沥青质开始沉积的压力,并提出相应的井下热力学控制条件。利用该模型预测了渤海SZ36-1油田具有代表性的3口油井的原油沥青质发生沉积的初始压力,结果表明,随着压力不断下降,原油中的沥青质在沉积初始压力处开始发生沉积,且该压力比地层温度下的原油饱和压力高出2~4 MPa,这为预防油井发生沥青质沉积具体措施的制订提供了理论依据。     

伊朗雅达油田完井测试作业中沥青质析出分析

 伊朗雅达油田生产井由于沥青质析出和沉积在油管内壁,严重影响了油井的完井测试和投产前井下作业,例如阻碍钢丝作业工具的下入和井下工具的回收等。为了查清该油田原油中沥青质析出趋势和析出规律,结合雅达油田的特点,利用原油SARA 数据,采用胶体体系稳定性定量计算方法对沥青质析出程度进行了分析;采用热力学平衡原理和固体模型,结合不同产量下油管内温度与压力分布剖面,对沥青质析出初始压力与温度进行分析和预测,同时通过室内试验,评价并优化了沥青清除剂。通过对原油胶体体系稳定性定量计算,认为雅达油田原油胶体体系趋于不稳定,沥青质易于析出;通过对沥青质析出初始压力与温度及深度的预测,沥青质析出深度为2900~3700 m,认为雅达油田生产井自投产开始,沥青析出是无法避免的。室内沥青清除剂试验结果表明,单一的沥青清除剂无法达到满意的效果。在分析研究的基础上,优化了井筒处理方法和施工作业措施。     

原油沥青质的沉积条件及其控制

原油温度、压力和组分的改变均会引起沥青质发生絮凝和沉积，造成储层损害。沥青质沉积热力学预测模型可以更直观、方便地确定沥青质的沉积条件。建立了一种沥青质沉积条件的预测模型，该模型将沥青质沉积相视为固相，按液-固相平衡来处理沥青质的沉积问题，根据井筒流体组成和地层性质等资料，估算原油沥青质开始沉积的压力，并提出相应的井下热力学控制条件。利用该模型预测了渤海SZ36—1油田具有代表性的3口油井的原油沥青质发生沉积的初始压力，结果表明，随着压力不断下降，原油中的沥青质在沉积初始压力处开始发生沉积，且该压力比地层温度下的原油饱和压力高出2～4MPa，这为预防油井发生沥青质沉积具体措施的制订提供了理论依据。     

应力敏感条件下合理井底流压的判定研究

针对低渗透应力敏感性油藏,生产压差过大后会造成近井地带岩石破碎,从而导致渗透率下降,进而影响油井产能问题,为使低渗透油藏能够得到合理高效开发,本文介绍了渗透率变异系数的计算方法,并推导出考虑应力敏感对储层造成伤害情况下,采油指数和生产压差之间的关系模型,该模型可判定出最大采油指数所对应的流压就是合理井底流压。现场实例计算验证了模型的正确性并分析了渗透率变异系数对合理井底流压影响。指出渗透率变异系数越大,最大采油指数也越低,随井底流压的继续减小而降低的幅度也越大,最大采油指数所对应合理井底流压就越大。     

高凝油油藏冷伤害机制

考虑高凝油石蜡组分溶解在原油中、分散颗粒悬浮在原油中、沉积在孔隙壁面3种形态,静态沉积、动态沉积、孔喉捕集3种沉积过程,以及地层孔隙度与渗透率的指数关系,建立高凝油油藏冷伤害机制数学模型.实例计算表明:油藏温度场的变化是影响高凝油油藏开发效果的主控因素;注入冷水将导致近井带温度很快降到析蜡点以下并逐步向外推进,石蜡颗粒逐渐析出;随着生产的进行,注水井井筒附近区域石蜡析出量和沉积量增加幅度逐渐减小,而在远离注水井的区域则呈现相反趋势;石蜡沉积使产油量大幅度下降,应采取措施避免地层冷伤害的出现.     

低渗油藏中高含水期CO_2驱替封注参数优化——以大民屯凹陷S-95块为例

针对S-95块低渗油藏长期存在的注水难、采油难、水驱效果差的现象,评价水驱后转注CO_2续驱效果。为寻找适合工区的最佳注气方式,结合室内实验及数值模拟技术,探讨不同含水及不同续驱手段下的驱替效果,进而结合正交试验设计原理,将采出程度、CO_2滞留率、换油率及地层压力作为综合指标,对水气交替驱续驱过程中的注气时间、注气周期、注气速度、气水比及井底流压等5个因素进行主控评价及优化研究。结果表明,水气交替驱续驱更加适应区块的低渗开发条件,注气速度、注气周期及井底流压是影响续驱进程的主要因素。优化得到的最佳封注参数为注气年限25 a,注气周期4个月,注气速度1×10~4 m~3/d,气水比1∶1,井底流压13 MPa。     

哈法亚油田原油沥青质沉积趋势预测及分析

为了研究哈法亚油田沥青质的沉积趋势,对哈法亚油田三种不同油藏原油进行四组分分离,利用胶体体系稳定性定量计算方法预测了沥青质的沉积趋势,并采用元素分析、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(1H-NMR)等分析手段对其沥青质分子结构进行了表征,探索了沥青质分子结构与沉积趋势的内在联系。研究结果表明：哈法亚油田原油沥青质有沉积的趋势,且样品A胶体不稳定指数较大,其沥青质较容易沉积。三种沥青质的结构参数存在差异,分子量、芳香度和芳香缩合度从样品A沥青质、样品B沥青质、样品C沥青质依次减少,而氢碳比(H/C比)依次增大。沥青质聚集体的稳定性与沥青质分子结构特征密切相关,H/C比值较低以及分子量、芳香度、芳香缩合度较高的样品A沥青质具有更大的稳定能,其沥青质沉淀的可能性也较大。