烟道气在超稠油中的溶解特性

辽河油田杜84块馆陶油层SAGD试验区属巨厚型顶水油藏,随着蒸汽腔的扩展将面临顶水突破的问题,以利用烟道气辅助SAGD技术减缓顶水突破时间。通过室内实验研究烟道气在辽河脱水超稠油中的溶解度及不同溶解度下超稠油体积系数、密度、黏度特征。实验结果表明,在实验温度范围内,烟道气在超稠油中溶解度较小,体积系数较小;烟道气溶解于超稠油后,油气混合物黏度有较大幅度下降,降黏率基本呈线性增加。该研究结果为超稠油数值模拟提供了可靠的物性参数。     

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     

HDCS技术中各因素对超稠油性质的影响

胜利油田郑411区块采用HDCS水平井,油溶性降黏剂,二氧化碳和蒸汽)技术实现了超稠油的有效动用。为了研究HDCS技术中各因素的降黏机理和对超稠油性质的影响,进行了不同因素组合与超稠油作用的实验,测量作用前后超稠油黏度、四组分含量和分子质量、芳香度及沥青质结构参数等的变化情况。结果表明：降黏剂和二氧化碳对郑4l1区块超稠油均有较为明显的降黏效果,降黏剂主要通过解缔超稠油中的胶质沥青质,降低超稠油分子质量和胶质沥青质含量实现降黏;二氧化碳主要通过溶解降黏,温度升高二氧化碳的降黏效果变好;蒸汽和二氧化碳不改变超稠油的化学性质;降黏剂、二氧化碳和蒸汽共同作用时,其降低原油黏度和对沥青质结构的影响幅度 最大,具有协同效应。     

伴注烟道气改善蒸汽辅助重力泄油开发效果的实验研究

蒸汽辅助重力泄油(即SAGD)是开发厚层超稠油油藏的有效技术,但在开发中后期存在注入蒸汽超覆严重、热损失大、油汽比低等问题,影响了开发效果。为此,在室内利用高压物性分析仪、比例物理模拟系统等装置,开展了烟道气对地层原油性质的影响,以及伴注烟道气后蒸汽向上覆地层热损失、蒸汽腔变化规律和生产特征等实验研究。结果表明,注入的烟道气可以有效降低地层原油黏度,提高原油渗流能力,增大体积系数,增加弹性能量;与常规SAGD方式相比,烟道气辅助SAGD方式蒸汽腔横向扩展速度加快,纵向扩展速度减缓,蒸汽超覆现象得到有效抑制;伴注的烟道气在蒸汽腔上方聚集,形成隔热层,减少了蒸汽向上覆盖层的热损失,提高了热量利用效率;在常规SAGD过程中伴注烟道气,可以一定程度减少蒸汽注入量,提高油汽比,改善开发效果。综合分析认为,伴注烟道气方式是改善SAGD开发中后期开发效果的可行途径。     

蒸汽辅助重力泄油技术在超稠油开发中的应用

对国外超稠油开发方式进行调研,利用数值模拟技术对辽河油区超稠油油藏进行了蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发可行性及油藏工程研究,确定了在杜84块馆陶组开展4个井组的直井与水平井组合SAGD试验。通过2a的现场应用,馆陶油层SAGD试验获得成功,目前处在蒸汽腔扩展阶段,井组日产油较蒸汽吞吐阶段上升了72t,预测SAGD开发可提高采收率27%。SAGD技术已成为超稠油油藏蒸汽吞吐后期的重要开发方式,可为类似油藏的开发提供依据。     

超稠油油藏烟道气辅助SAGD物理模拟实验

烟道气辅助SAGD(蒸汽辅助重力泄油)是改善SAGD开发效果、提高采收率的新技术,能够有效地避免常规SAGD开采过程中蒸汽腔扩展不均匀和热损失大等问题。利用高压物性分析仪、比例物理模拟系统等实验装置,开展了常规SAGD和烟道气辅助SAGD的模拟研究。实验结果表明:注入烟道气可以降低原油黏度,增大体积系数,提高原油的渗流能力和弹性能量。与常规SAGD相比,烟道气辅助SAGD方式能够加快蒸汽腔横向扩展速度,减缓纵向扩展速度,有效抑制蒸汽腔的纵向超覆现象。烟道气聚集在油层顶部形成隔热层,减少了热损失,提高了能量利用效率。在常规SAGD过程中蒸汽与烟道气伴注,可以减少蒸汽注入量,提高累积油汽比,改善SAGD的开发效果。     

二氧化碳气体辅助SAGD物理模拟实验

为进一步提高蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的开发效果,针对辽河油田杜84块馆陶组超稠油油藏SAGD开采的现状,采用二维物理模拟技术,开展了通过添加CO2气体改善SAGD开发效果的机理及技术可行性实验。实验研究结果表明:CO2气体辅助SAGD开发杜84块馆陶组超稠油油藏在技术上是可行的,超稠油SAGD过程中添加的CO2气体具有非凝析气和溶剂的双重作用机理;从CO2气体辅助SAGD实验的温度场发育数据来看,CO2气体有利于SAGD蒸汽腔的侧向扩展,增加蒸汽的横向波及体积;添加的CO2气体使SAGD的采收率、油/汽比及采油速度都明显提高。同时,进一步研究了添加的CO2气体量对SAGD开发效果的影响程度,初步优化出CO2气体与蒸汽的最佳注入比例为20%。     

烟道气辅助SAGD数值模拟研究

根据杜84块馆陶油层地质特征、多组分流体相态拟合生成的流体组分数据,结合SAGD数值模拟技术,建立烟道气辅助SAGD数值模拟模型。针对常规SAGD技术进行不改变注汽方式开发效果预测,对注汽井注汽进行了可行性分析。模拟结果表明,注汽井注汽较原方式提高采收率8个百分点;针对烟道气辅助SAGD技术,进行蒸汽/烟道气伴注可行性分析,对蒸汽/烟道气注入比和注入总量进行优选,最终优选烟道气和蒸汽总注入量为75 m3/d,注入比为1∶1,最终采收率为47.39%。烟道气辅助SAGD数值模拟结果表明,蒸汽/烟道气伴注对改善SAGD过程中蒸汽腔的扩展及延长SAGD阶段时间效果明显。     

烟道气强化蒸汽驱提高稠油油藏采收率实验

为了搞清烟道气与蒸汽混合注入稠油油藏进一步提高采收率机理,进行了烟道气强化蒸汽驱模拟实验研究。利用PVT装置研究了不同温度、压力条件下,烟道气在原油中的溶解特性及原油物性变化特征,开展了烟道气强化蒸汽驱一维管式驱替实验与三维物理模拟实验。通过一维驱替实验,可确定不同温度条件下烟道气强化蒸汽驱比单纯蒸汽驱的驱油效率增加值,并优选了最佳注入温度;利用三维物理模拟实验,对比了蒸汽驱转烟道气强化蒸汽驱的生产动态变化规律及温度场扩展特征,分析了厚层油藏内热采过程中不同流体组分的分布特征。基于三维物理模拟实验结果,利用数值模拟方法优化设计了厚层稠油油藏水平井热采开发的布井模式。结果表明:高温降黏助驱、CO_2溶解降黏和N_2分压增容是稠油油藏烟道气强化蒸汽驱提高稠油采收率的机理。     

杜84块氮气辅助SAGD开采技术现场试验分析

为解决超稠油在SAGD(蒸汽辅助重力驱)生产过程中存在的蒸汽腔发育不均、蒸汽热利用率低的问题,开展了氮气辅助SAGD技术研究。在完成物理及数值模拟的基础上,在辽河油田曙一区杜84块馆陶组油藏进行了超稠油SAGD注氮气现场试验,结果表明,超稠油SAGD注氮气(即SAGP)过程中,通过对注入氮气方式、氮气与蒸汽体积比、氮气注入量、氮气注入位置等参数进行优化,能够有效解决蒸汽腔突进,油汽比低等问题。     

超稠油油藏溶剂辅助重力泄油机理物理模拟实验

针对国内超稠油双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)油区原油高温黏度大、蒸汽腔扩展慢、产油量水平低、油汽比偏低等问题,在溶剂加速降黏特征实验基础上,建立溶剂辅助SAGD(ES-SAGD)泄油理论模型,开展ES-SAGD大型二维比例物理模拟实验,分析纯蒸汽、两种辅助溶剂配方的重力泄油开发效果。研究表明,轻烃溶剂对原油具有较好的降黏效果,50℃条件下原油中添加5%正己烷,降黏率可达96.5%;蒸汽中添加轻烃溶剂(实验中加量为10%)后,可发挥"溶剂溶油降黏+蒸汽高温降黏"的双重作用,加快蒸汽腔横向扩展速率和泄油速率,提高采出程度;蒸汽-溶剂体系中添加1%二甲苯,可以充分发挥其对沥青的溶解作用,减少沥青沉淀,有效降低渗流阻力,进一步提高采出程度;重复利用溶剂,采用ES-SAGD方式开发,可实现利用少量溶剂替代蒸汽,虽目前成本略有偏高,但其具有提高泄油速度、缩短生产周期、提高采出程度等优势,应用潜力巨大;引入轻烃溶剂溶油降黏特征,对SAGD进行修正后建立的ES-SAGD泄油理论模型,经实验数据拟合证实是可靠的,可用于ES-SAGD生产动态预测。图10表1参23     

碳酰胺辅助SAGD提高超稠油Ⅲ类油藏采收率技术

超稠油Ⅲ类油藏原油黏度高、渗透率低、夹层发育,在蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产中存在蒸汽腔扩展慢、泄油阻力大、产量与油汽比“双低”等现象,针对该问题,提出了碳酰胺辅助SAGD技术,采用室内实验与数值模拟结合的方法,揭示其机理并进行关键参数优化。研究表明,碳酰胺注入蒸汽腔后具有乳化降黏、提高驱油效率和改善水敏等作用。以地质条件和采出程度为依据,制订油藏筛选标准,优选出风城油田Z井区试验井组,并开展优化设计,设计碳酰胺注入质量分数为60%,注入温度为60~100 ℃,注入量为42 t,注入井焖井时间为60 min,后续蒸汽顶替段塞为10 t,生产井焖井时间90 min后转正常SAGD操作。与纯蒸汽SAGD相比,1 a期内平均日产油提高3.8 t/d,油汽比提高0.04,按照油价1 988 元/t测算阶段投入产出比为1∶5,预测最终采收率提高9.4个百分点,最终达到55.7%。研究成果对提高超稠油Ⅲ类油藏SAGD开发效果具有重要意义。     

烟道气改善超稠油蒸汽吞吐开发效果研究

在典型蒸汽吞吐井建模基础上,对不同注入方式下烟道气辅助超稠油蒸汽吞吐的开发效果进行数值模拟,结果表明,烟道气辅助超稠油蒸汽吞吐可以提高能量利用效率,减少蒸汽注入量,提高累计油汽比,还可减少环境污染。优化后的注入参数为:烟道气周期注入量60 000 m3,烟道气注入速度800 m3/h,蒸汽周期注入量1 000 t,焖井时间为3~5 d,周期时间6个月,烟道气中CO2含量大于20%,注入温度大于100℃时,更有利于提高原油产量。     

氮气辅助SAGD开采技术优化研究

利用物理模拟及数值模拟方法,研究了在蒸汽辅助重力泄油（SAGD）过程中添加氮气提高顶水超稠油油藏开发效果的生产机理,主要包括：形成隔热层,降低热损失,提高热效率;维持系统压力,改善流度比;降低原油黏度,提高流动能力。优选出了氮气注入方式、氮气与蒸汽比和氮气总注入量。研究结果表明,氮气辅助SAGD开采技术在杜84块馆陶油层开采中是可行的,有利于蒸汽腔的侧向扩展,增加蒸汽的横向波及体积;在SAGD过程中添加氮气能够有效控制顶水下泄,延长SAGD生产时间3～4年,提高了油藏采收率和油汽比。     

物理模拟直平组合SAGD与双水平SAGD开发对比

SAGD(蒸汽辅助重力泄油)技术是一种开发超稠油经济有效方式,应用SAGD技术能够大幅提高油藏采收率,对油田的长远发展具有十分重要的意义。SAGD开发主要有两种布井方式,直-SAGD与双水平SAGD。实验以杜84块馆陶组油藏参数,流体性质为基础,采用高温高压三维比例物理模型来描述超稠油油藏直井蒸汽吞吐后转蒸汽辅助重力泄油的开发过程,认识直井与水平井SAGD和双水平井SAGD开发过程中蒸汽腔变化,各生产阶段特征和开采机理,预测油藏采收率和开发动态及生产效果。     

河南油田超稠油油藏热化学辅助蒸汽吞吐技术研究

超稠油油藏开发是世界性难题,河南油田利用热化学辅助蒸汽吞吐技术成功实现了超稠油油藏的高效开发。分析了氮气和降黏剂改善蒸汽吞吐效果的机理,通过室内实验方法评价优选降黏剂,应用数值模拟方法进行了注汽强度、氮气注入量、降黏剂注入量等因素对开发效果影响的研究。该技术在河南油田超稠油油藏开发中得到了广泛应用,平均单井周期产油量提高117 t,含水率降低8%,油汽比提高0.12,取得了良好的开发效果,具有一定的借鉴意义。     

复合吞吐技术改善F油田超稠油SAGD生产研究

针对超稠油蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发存在的蒸汽腔发育不均衡、水平段动用程度低的问题,开展了复合吞吐改善SAGD开发效果研究。高温高压三维SAGD物理模拟结合数值模拟论证了复合吞吐的可行性,阐述了高温分散剂、氮气和蒸汽复合蒸汽吞吐机理,优化了注采参数。研究表明:高温分散剂具有一定的混溶作用和分散作用,可提高SAGD注采井间热连通程度,高温分散剂+氮气+蒸汽复合吞吐可有效改善SAGD蒸汽腔发育程度,提高SAGD开发效果,19口措施井组现场实施后平均单井原油增产4.6 t/d。     

薄层特超稠油油藏SAGD开发适应性评价

针对春晖油田哈浅1块油层厚度薄、原油黏度大的特点,开展室内物理模拟实验,研究了薄层特超稠油SAGD开发生产特征以及开发效果评价。在实验拟合基础上,基于数值模拟和经济评价,研究了油藏参数对SAGD开发效果的影响,并确定了SAGD开发的油藏参数界限。研究结果表明：薄层特超稠油油藏SAGD开发的主要采油阶段为蒸汽腔横向扩展阶段;实验最终采收率为39.7%,累计油汽比为0.199;在国际油价2604元/t下,当油藏有效厚度大于15m,原油黏度大于20×10⁴mPa·s,平面渗透率大于1000×10^-3μm²,垂向渗透率大于50×10^-3μm²时,采用SAGD开发具有较强的油藏适应性,能够取得较高的采收率和内部收益率,具有广阔的应用前景。研究成果对目标区块开展SAGD先导试验具有指导意义。     

薄层超稠油油藏烟道气SAGP室内实验评价

针对薄层超稠油油藏蒸汽驱采收率较低的问题,以准噶尔盆地北缘哈山地区浅层稠油为研究对象,对发育隔层的超稠油油藏进行烟道气SAGP室内二维物理模拟实验研究,研究蒸汽腔发育及气体分布特征,分析油、气、水在烟道气SAGP过程中的变化规律,进而评价薄层超稠油油藏烟道气SAGP提高采收率的潜力,优化注烟道气时机和注气量。研究表明：薄层超稠油烟道气SAGP阶段采出程度可达到56%,累计油汽比为0.21,具有较大的提高采收率潜力;采用蒸汽与烟道气同注的方式,烟道气位于蒸汽腔前缘,没有在油层顶部和盖层底部附近形成低温隔热带;烟道气聚集在蒸汽腔的前缘,阻碍了蒸汽腔的横向扩展,减缓了蒸汽超覆现象;当蒸汽腔扩展到油层底部时,注入0.08～0.10倍孔隙体积的烟道气,采收率为54%～56%。该研究成果可为薄层超稠油藏提高采收率提供重要参考。     

超稠油油藏蒸汽与非凝析气驱油数字化实验

在蒸汽辅助重力驱油（SAGD）工艺物理模拟相似准则的基础上,以辽河油田某区块地质特征为原型建立比例物理模型,进行了蒸汽辅助重力驱油（SAED）与蒸汽与非凝析气驱油（SAGP）物理模拟数字实验。得到了两种工艺开采过程的温度场和生产指标结果,对比分析了其开发效果的优劣,并对SAGP过程注非凝析气的种类进行了优化。研究表明：SAGP过程添加非凝析气后,使得蒸汽腔的横向扩展加快,垂向扩展减缓;SAGP过程能减少蒸汽注入量和热损失,增大热效率,提高油汽比,改善蒸汽辅助重力泄油的开发效果;SAGP过程注二氧化碳的开发效果优于注烟道气,注烟道气优于注氮气;SAGP技术可在提高采收率的同时减少开采过程能量消耗,并有效利用温室气体。