稠油热/化学驱油技术现状及发展趋势

目前开采稠油的主要方法为蒸汽驱和蒸汽吞吐,但在蒸汽开采过程中,存在蒸汽超覆和气窜问题,从而减小了蒸汽波及体积;同时,受岩石-原油-水体系界面特性的影响,在蒸汽波及区域内有很大一部分稠油不能被剥离下来,即洗油效率低.为解决上述问题,发展了热/化学驱油技术.主要对稠油热/化学驱的最新研究成果进行了阐述.热/化学驱技术的主要作用机理为扩大热采波及体积、提高热采洗油效率以及降低原油黏度,主要包括热/碱复合驱、热/表面活性剂复合驱、热/聚合物复合驱及稠油井下改质技术.详细论述了每种开采技术的机理和特点,认为热/有机碱/表面活性剂复合驱与稠油井下改质技术是稠油开采的主要发展趋势.     

稠油泡沫驱和三元复合驱微观驱油机理对比研究

为了研究稠油泡沫驱和三元复合驱的微观驱油机理,利用微观仿真玻璃刻蚀模型进行了驱油实验,通过图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术进行对比研究.结果表明,泡沫驱对稠油的微观驱油机理有乳化作用、贾敏效应和泡沫的挤压剪切作用,而三元复合驱主要还是通过聚合物对管壁剩余油、盲端剩余油的拉、拽作用达到剥离稠油的目的.泡沫驱和三元复合驱相比,泡沫驱具有贾敏效应,能够对水流大通道进行有效封堵,从而提高了驱替剂的波及系数.三元复合驱虽然对稠油也具有较强的乳化作用,但是未观察到乳化捕集作用从而引起波及系数的提高.由于波及系数的提高对于开发稠油油藏极为有利,因此泡沫驱对提高稠油油藏采收率具有很大的优势.     

普通稠油降粘剂驱物理模拟和数值模拟

为实现普通稠油热采转化学驱,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了降粘剂驱提高稠油采收率的驱替机理。首先通过实验评价了降粘剂的性能参数,然后通过岩心驱替实验开展了降粘剂驱注入特征和驱油效果研究,通过微观可视化实验研究了降粘剂驱提高采收率的机理,最后对物理模拟实验结果进行了数值模拟和历史拟合。研究结果表明,稠油降粘剂驱过程中能够形成稳定的水包油乳状液,稠油驱替过程可划分三个阶段：启动压力突破阶段,压力快速下降阶段,压力低位运行阶段;降粘剂驱可以降低稠油启动压力梯度,减小驱替压力,实施降粘剂驱后采收率提高了12.4%,总采收率达到46.6%;降粘剂提高采收率的主要机理是降低原油粘度,减少残余油饱和度;采用非线性混合规则拟合实验结果,表征了原油粘度随降粘剂浓度的变化规律,可以应用于数值模拟计算,模拟结果和实验值拟合得较好;先导试验表明该技术能够降低水井注入压力,降水增油效果显著,试验区内油井全面见效。     

热力—表面活性剂复合驱油研究

在稠油注蒸汽热采的过程中添加表面活性物质可以提高热采的开发效果,这种开发方式在油田现场已得到初步应用.对稠油油藏热采添加表面活性剂复合驱过程中的主要物理化学现象进行了数学描述,建立了比较完整的热力—化学复合驱数学模型;运用自行研制的软件对实际稠油油藏蒸汽驱、复合驱开发进行了模拟计算.研究表明:表面活性剂性质、浓度、注入总量等在很大程度上影响着复合驱的开发效果;在适当时机进行稠油复合驱开发,可以提高稠油采收率,并获得较好的经济收益.     

复合热载体泡沫驱提高采收率研究

针对目前我国老油田非均质性严重依靠单纯提液和堵水调剖挖潜难度大、聚驱后仍有50%的剩余油未能采出、稠油油藏蒸汽多轮次吞吐后开发效果变差等问题,提出了复合热载体泡沫驱提高采收率技术.经过室内实验和油藏数值模拟研究,认为复合热载体泡沫驱具有化学驱、氮气驱、二氧化碳驱、蒸汽热力驱和泡沫驱等多重优点,能够实现对地下原油等流度、等流速均匀驱替,大幅度提高采收率,是一种有着广阔发展前景的接替技术.     

稠油油藏热力–化学复合驱开发规划研究

在稠油注蒸汽热采过程中添加表面活性物质,可以提高热采的开发效果,在油田现场已得到初步应用。采用理论分析与数值模拟相结合的方式对这种强化采油方法进行研究,通过分析稠油油藏热采添加表面活性剂复合驱过程中主要物理化学现象,建立了比较完整的热力–化学复合驱数学模型。为提高热力–化学复合驱稠油开发的经济效益,利用稠油热采注采关系和油藏数值模拟方法,建立了稠油不同开发阶段生产动态的预测模型;应用非线性规划理论,对稠油前期蒸汽驱、后期复合驱开发进行整体规划研究;运用自适应遗传算法对具体稠油油藏复合驱开发非线性规划模型进行分析计算。结果表明:规划后的稠油复合驱开发可以获得更大的经济效益。     

可动凝胶调驱技术在普通稠油油藏中的应用

针对蒙古林稠油油藏粘度高,注水开发后含水上升快,产量迅速递减的实际,提出了应用可动凝胶调驱技术。介绍了蒙古林普通稠油油藏高含水开发条件下开展的从实验室到矿场实施、到效果评价的可动凝胶调驱先导试验技术研究和应用的概况,说明了可动凝胶调驱技术同时具有剖面调整、储层深部液流转向以及驱替的作用,可以作为一种驱替方式有效解决非均质性较强的普通稠油油藏后期水驱开发问题。矿场先导试验实施5年来已累积增油5.88×10⁴t,获得良好的增油降水效果。     

注CO_2提高普通稠油油藏驱油效率物理模拟试验研究

在开展注CO2提高普通稠油油藏驱油效率的可行性研究过程中,采用物理模拟试验的方法,通过对比模拟岩芯的驱油效率,评价了CO2的不同注入方式,改善不同储层特征的普通稠油油藏驱油效率的影响幅度。试验结果表明:注CO2能够提高普通稠油油藏的驱油效率;不同的CO2注入方式,对改善油藏的驱油效率影响幅度不同;采用CO2与水交替注入的驱替方式,驱油效果最好,同比水驱,能够提高普通稠油油藏的驱油效率10%～15%左右。该项研究可以为现场生产工艺设计提供技术参数。     

海上稠油聚合物驱关键技术研究与矿场试验

在深入分析海上稠油聚合物驱提高采收率的难点与挑战的基础上,通过近10年的攻关和矿场试验,研制出适合海上稠油油藏条件的驱替液技术、平台聚合物配注技术、海上稠油含聚采出液处理技术及早期注聚效果评价等一系列技术,初步形成了海上油田聚合物驱油技术体系,并在渤海绥中36-1、旅大10-1及锦州9-3等3个油田进行了不同规模的现场试验,取得了明显的增油降水效果。证明了聚合物驱提高采收率技术在海上稠油油田应用的技术可行性和经济有效性,为海上油田高效开发探索出了一条崭新的道路,具有广阔的应用前景。     

江苏油田三元复合驱研究

针对江苏普通稠油油藏水驱采收率低的问题,通过配方优化和岩心物模驱替实验,构建了适合区块原油的三元复合驱配方。首先通过动态界面张力评价,筛选出了具有较高界面活性的表面活性剂/碱体系;同时采用不同HLB值的表面活性剂复配,优化体系的亲水亲油平衡,获得了具有超低界面张力的二元体系。最后通过岩心驱替物理模拟实验,评价了碱/表二元复合驱、聚合物驱、三元复合驱的驱油能力。结果表明,对于普通稠油油藏,单纯碱/表二元体系由于无法提高波及系数导致其提高采收率能力较差,而三元驱体系可以兼顾波及系数与洗油效率,所以获得了较高的采收率,因此对于水驱稠油提高采收率的首要指标是提高驱油剂的波及效率。     

海相稠油油藏高倍数水驱岩心润湿性实验及微观机理

中国南海珠江口盆地海相砂岩强边底水稠油油藏,采用水平井、大液量和天然能量开发。由于水驱倍数高,储层经过强烈冲刷,储层润湿性发生改变,从而影响水驱渗流特征。目前关于高倍数水驱储层润湿性变化的研究集中于陆上稀油油藏,对于海相沉积的稠油油藏研究偏少,且微观机理解释不多。本文改进了常规润湿角实验规范和流程,首先利用不同黏度油样和地下岩样进行高倍数水驱实验,然后测定高倍数水驱后岩心润湿性,研究原油黏度和驱替速度对岩心润湿性变化影响。结合X-衍射定量分析、扫描电镜、稠油四组分含量测定实验结果和分子动力学模拟方法,从矿物成分变化和极性物质含量方面,分析了润湿性变化的微观机理。结果表明:原油黏度越大,高倍数水驱前油湿性越强,高倍数水驱后接触角变化的绝对值越大;当原油黏度为150 mPa·s时润湿性改变的潜力最大;水驱过程岩心黏土矿物含量的变化和岩心表面油膜的破坏是润湿性转变的重要因素。该成果对海相稠油油藏提高采收率具有指导意义。     

薄层稠油油藏蒸汽吞吐转热水驱的选区新方法

胜利油田郑364块稠油油藏由于层薄、油稠的特点,部分油藏进行蒸汽驱具有较大风险性。随着蒸汽吞吐轮次的增加,近井地带含油饱和度不断降低,开发效果变差。研究在稠油油藏注蒸汽开发以及转热水驱开发机理分析基础上,利用物理模拟研究了稠油油藏注蒸汽开发后转不同温度热水驱的驱油效率。通过对郑364块稠油油藏储层物性的分析,建立反映该稠油油藏特征的数值模拟模型。对其注蒸汽转热水驱的可行性进行了筛选研究。建立了考虑油藏渗透率、有效厚度和剩余油可动储量丰度的蒸汽吞吐后转热水驱筛选区块的新方法。该方法可针对薄层稠油油藏注蒸汽开发后是否能够转热水驱进行筛选分析。     

基于分形理论的裂缝稠油油藏蒸汽驱温度分布计算

 针对裂缝稠油油藏注入蒸汽的情况,研究热蒸汽对裂缝性地层的加热过程。通过引入分形理论表征裂缝的发育和分布情况,推导了裂缝的体积系数和裂缝储层的等效渗透率,考虑天然裂缝存在对稠油热采的渗流能力和传热机制的影响,结合能量平衡方程和渗流方程,求得裂缝稠油油藏蒸汽驱的温度分布的解析解。分析注气时间和裂缝参数对蒸汽驱加热范围的影响,发现裂缝分形维数比迂曲分形维数对加热范围有更大影响,说明分支裂缝的密度比分支裂缝的迂曲度对加热范围的影响更加明显。     

特低渗油藏注CO2驱油微观机制

 利用核磁共振仪、原油气相色谱仪、细管实验和特低渗透岩心物理模拟实验,对细管实验的CO₂非混相驱和混相驱驱替原油过程中的产出物和残余油进行取样分析,并结合核磁共振实验分析结果得到特低渗透油藏注CO₂微观驱油机制.结果表明,CO₂非混相驱主要是萃取C₁₈以前的组分,而CO₂混相驱,不但可以萃取C₁₈以前的组分,也能萃取C₁₉—C₂₅的组分,初期主要萃取低碳分子的组分,随着驱替的进行,逐步萃取较高碳分子的组分;与原油组分和非混相驱的残余油组分相比,混相驱的残余油中轻质组分所占比例减少,中间组分和重质组分所占比例较大,导致残余油黏度变大;在非混相气驱和混相气驱时,由于残余油黏度发生变化和胶质沥青沉淀,使岩心孔隙中一部分流体变成不可动流体,核磁共振图谱发生左移现象.     

化学驱油技术在胜利油区的应用研究

胜利油区绝大部分油田的开发都已进入“三高”阶段．利用化学驱技术可以改善和提高这类油田的石油采收率．胜利油区现场应用的化学驱油技术主要是：聚合物驱和三元复合驱（ＳＡＰ）．在决定石油采收率的众多因素中,驱油剂的波及效率和洗油效率是最重要的参数,而聚合物驱和三元复合驱基本满足了这两个参数．经过向部分井中注入聚合物、活性剂、碱的先导试验,选定了用于聚合物驱的水溶性聚合物和三元复合驱的碱、活性剂、聚合物．采用了一泵一井注入流程、一泵对多井远距离定量供液流程、母液配制全过程自动控制技术等．通过在孤东、孤岛等油田的应用,化学驱油技术平均可以提高采收率２０％,从而为化学驱油的进一步推广应用和基础研究奠定了基础．     

注气驱油藏新型气驱特征曲线推导及应用

针对传统气驱特征曲线未能有效描述地层中实际渗流的流体（注入气）和被驱替原油的关系,在分析油藏注气开发驱替过程基础上,分别描述了混相驱和非混相驱油气渗流特征。基于稳定渗流理论,推导出了地层中实际渗流流体（注入气）和被驱替原油的关系式,即累积注气量累积产油半对数关系,命名为新型气驱特征曲线,分析了该曲线的适用条件。应用实例,研究了注采井网和驱替机理变化对气驱曲线形态特征的影响。在已知注气量的条件下,利用该曲线可实现长期及阶段产量预测,且在注气开发较早阶段便可应用。     

海上M稠油油田吞吐后续转驱开发方案研究

针对目前渤海地下原油黏度大于350 mPa·s的非常规稠油水驱采收率较低,且考虑到吞吐轮次及平台寿命的问题,开展吞吐后续转驱开发方式研究。以海上M稠油油田为例,利用油藏数值模拟方法对蒸汽吞吐转蒸汽驱、热水驱及多元热流体吞吐转多元热流体驱、热水驱等4种转驱方式的转驱时机及注采参数进行优化设计及对比分析。结果表明,蒸汽吞吐转蒸汽驱开发效果最好,多元热流体吞吐转多元热流体驱略差。蒸汽驱最优注入参数为：转驱压力5 MPa左右,采注比1.3,井底蒸汽干度0.4,注入温度340℃,注汽速度240 m³/d。     

氮气泡沫热水驱油机理及实验研究

借助室内实验和数值模拟,研究了氮气泡沫热水驱提高稠油采收率的机理.结果表明:在注热水的同时注入氮气和泡沫可以大大提高稠油的采收率,其机理主要表现在降黏、原油体积膨胀、调剖等方面.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.