稠油油藏火烧油层吞吐技术与矿场试验

通过室内物理模拟实验和油藏数值模拟的方法,研究了稠油油藏火烧油层吞吐开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:火烧油层吞吐具有热力降黏、原油裂解改质和烟道气溶解降黏等多重作用机理,火烧油层吞吐开发理念在理论上是成立的。结合火烧油层吞吐面临的油藏特征和转火驱的要求,给出了火烧油层吞吐开发模式的井网设计原则、周期注气量和注气速度的优化方法,并指出了火烧吞吐实施过程中对点火工艺和防腐工艺等关键环节的技术要求。研究结果应用于内蒙M8井区火烧油层吞吐矿场试验中,取得了技术上的成功。该技术适合于深层、超深层以及水敏性等难以注蒸汽开发的油藏。     

稠油火驱二次点火主控因素及点火策略

为了实现火驱开发过程中熄火油层再次燃烧,保障火驱开发效果,通过一系列室内物理模拟实验和油藏数值模拟计算,开展包括点火温度、通风强度、地下含油饱和度分布、结焦带等影响二次点火的主控因素的研究,给出了合理的二次点火温度和通风强度的范围,同时结合注气井地下空气腔规模给出了不同条件下启动油层二次燃烧的点火策略.结果表明,电点火温度应控制在450 ℃以上,点火期间通风强度应维持在10 m³/(m²·h)以上,对于需要注燃料油进行二次点火的注气井,燃料油的用量不低于已燃区空气腔体积的2/7.     

高含水油藏转注蒸汽三维物理模拟研究

针对吉林扶余油田某水驱区块在注水中后期地层可能存在次生水体和高渗通道的情况,利用三维高压比例模型,进行了水驱后转蒸汽驱物理模拟研究。结果表明,在水驱正韵律油藏的下部存在着因高含水饱和度导致的高水相渗透率通道。在转注蒸汽后,蒸汽首先沿着该通道进入油层。随着累积注汽量增大,蒸汽逐渐向油层中上部波及,最终可以实现油层纵向上的均匀波及。这不仅可以在水驱基础上较大幅度提高采收率,还能有效降低综合含水率。同时,为研究单一薄层油藏采用水平井蒸汽驱的可行性进行的不同井网蒸汽驱实验结果表明,对于薄层蒸汽驱,水平井注汽井的开采效果要优于垂直注汽井,但也存在水平段吸汽不均衡的现象。     

火驱储层区带特征实验研究

利用一维和三维火烧油层驱油物理模拟实验装置,研究了稠油油藏直井井网火驱过程中各个地层区带的宏观热力学特征以及压力场、温度场、饱和度场分布规律。研究表明,从注气井到生产井可依次将地层划分为已燃区、火墙（燃烧带）、结焦带、油墙、剩余油区5个具有明显热力学特征的区带。结焦带为火驱过程提供固态燃料,高含油饱和度油墙是地层中压力梯度最大的区带,是注气压力的集中消耗带。保持一个稳定的油墙是确保火驱前沿持续推进、实现稳产和提高采收率的必要条件。     

火驱生产中井筒及地面管线腐蚀评价与防护

利用高温高压反应釜研究了油管钢在火驱矿场腐蚀环境下的腐蚀机理,结合矿场生产特征对腐蚀风险进行了评估.结果表明,火驱试验采油井产液温度、产液含水率、井底压力和产气(液)量是影响腐蚀速率的主要因素,出现最高腐蚀速率对应的温度为120℃,对应的含水率为45％,且腐蚀速率随着井底压力和产气(液)量的增加而增大.在采油井稳产阶段腐蚀速率出现最高值,最易引发腐蚀.建议火驱矿场生产井的腐蚀防护从选材和添加缓蚀剂两方面进行,也可以单井针对性调控降低腐蚀速率.     

水平井火驱辅助重力泄油燃烧前缘展布与调控

通过三维物理模拟实验研究水平井火驱辅助重力泄油过程中不同阶段燃烧前缘和结焦带的展布规律,并分析各阶段燃烧前缘稳定推进机理及影响因素。燃烧前缘的扩展可分为点火启动、径向扩展和向前推进3个阶段。点火启动阶段,油层上部最先实现点火,点火温度、点火时间和注气速率是该阶段的关键操作参数。径向扩展阶段,燃烧前缘呈"漏斗状"继续向四周和下部扩展,此时调控的关键在于注气速率与燃烧前缘的面积相匹配。燃烧前缘推进到水平井趾端射孔段后,以一定的倾角朝水平井跟部方向推进,超覆式燃烧和结焦带对水平井筒的封堵是该阶段实现稳定泄油的重要原因。在矿场试验中,应从井网模式、点火参数和注采制度等方面采取优化措施来维持燃烧前缘的稳定推进。     

稠油出砂冷采颗粒离散元数学模型

疏松砂岩油藏渗流出砂问题的实质是砂岩地层微粒的剥蚀与运移,鉴于传统物理模拟方法的复杂性以及现有数值模拟方法在描述非连续介质方面的不足,建立了考虑流固耦合的颗粒离散元稠油出砂冷采数学模型,优选了Mohr-Coulomb屈服准则作为颗粒从母岩剥离的破坏准则,从微观角度定量描述出砂机理。数学模型模拟产砂速率、产油速率及井底压力结果与一维物理模型实验实测值均吻合较好,验证了模型的正确性和可靠性,在此基础上,定量描述了稠油出砂冷采的临界条件及蚓洞扩展规律。把所建立数学模型拓展到现场,计算结果表明,颗粒离散元数学模型能够正确描述稠油出砂冷采出砂规律,为研究稠油出砂冷采提供了一种新手段。图8参17     

泡沫油PVT性质实验

泡沫油在不同的压力条件下存在气泡不断产生与破灭的过程,因此,其压力-体积-温度（PVT）测试方法与常规原油的PVT测试方法不同,属于非稳态测试。在不同的压力衰竭速度条件下,测试得到的泡沫油PVT物性差别较大,为了准确表征泡沫油在不同操作参数条件下的PVT性质、准确表征在实际油藏生产过程中的PVT特征,需要对泡沫油的PVT关键参数进行实验分析。笔者开展了委内瑞拉超重泡沫油PVT特性系列实验,揭示了泡沫油开采“拟泡点”特性,总结出了一套泡沫油PVT参数的非常规测试方法,实现了泡沫油在非稳态条件下的PVT物性参数的精确测量,并描述了其影响因素。     

热重分析仪求取稠油高温氧化动力学参数

采用火烧油层技术开发稠油时,高温氧化反应是火烧前缘的主要反应类型和能量源。采用热重法对稠油高温氧化过程进行研究,评价了样品制备方法(纯油样或混合SiO₂)和动力学参数求取方法(Coats-Redfern积分法、ABSW微分法和FWO等转化率法)对动力学参数测试结果的影响。研究结果表明,油样混合SiO₂后,颗粒间的孔隙可以为氧气扩散提供通道,使样品均匀反应,实现有效动力学实验,克服了纯油样不易均匀燃烧的问题;通过热重曲线求取稠油高温氧化动力学参数时,单一扫描速率法(Coats-Redfern积分法和ABSW微分法)拟合动力学数据存在一定偏差,而FWO等转化率法避免了因简化和假设机理函数所带来的误差,可用于油焦燃烧本征动力学研究,为火烧油层开发稠油、超稠油和特稠油提供准确动力学参数。     

稠油油藏注蒸汽开发后期转火驱技术

通过室内一维、三维物理模拟实验和油藏数值模拟,系统研究了稠油油藏注蒸汽后期转火驱开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:注蒸汽后期地层次生水体的存在会降低火驱燃烧带峰值温度、扩大热前缘波及范围,其干式注气过程同样具有湿式燃烧的机理,由次生水体造成的高含水饱和度对单位体积地层燃料沉积量、氧气消耗量等燃烧指标影响不大。三维物理模拟实验火驱最终采收率可以达到65%,火驱过程中有明显的气体超覆现象,油层最底部存在未发生燃烧的结焦带,但结焦带中大部分原油已被驱扫,剩余油饱和度低于20%。结合稠油油藏注蒸汽后期的储集层特征和现有井网条件,对火驱驱替模式、井网、井距和注气速度等进行了优化,并筛选了点火、举升、防腐等关键工艺技术。研究结果应用于新疆H1井区火驱矿场试验中,目前矿场试验初见成效。图10表4参20