注CO2重力驱技术在海拉尔油田高倾角断块油藏的适用性

海拉尔油田高倾角油藏石油探明地质储量规模大,地层倾角超过10°以上的储量占总探明地质储量的68.6%。受构造高差的影响,常规注水开发难以实现构造顶底部位油井均衡驱替,边底部油井含水率上升快,构造高部位油井受效差,整体开发效果不理想。针对海拉尔油田高倾角断块油藏水驱开发效果差的问题,以注CO₂重力驱油实验为基础,以油藏数值模拟为手段,开展注CO₂重力驱油机理、影响因素及适用性研究。结果表明：当以原始地层压力10.57 MPa注入1.2 PV的CO₂时,CO₂驱油效率可达55.9%,能大幅度提高高倾角断块油藏的采收率;地层倾角、储层渗透率、注气速度是影响注CO₂重力驱效果的主要因素;海拉尔油田有4 411.35×104 t石油探明地质储量适合开展注CO₂重力驱开发,注CO₂重力驱技术在海拉尔油田具有广阔的应用前景。     

CO2驱油及其地震监测技术的国内外研究现状

CO₂ 驱油是通过注气井将液态 CO₂ 注入到地下储层,进而驱替油气到生产井的一项特殊采油技术,它不仅能提高采收率,而且还可以封存 CO₂,减少碳排放,对环境保护和油田生产具有双重效益。 结合课题研究,在文献调研的基础上,阐述了 CO₂ 驱油技术的基本原理,总结了 CO₂ 驱油技术的国内外发展现状,对 CO₂ 驱油关键技术进行了分析,并重点对时移地震、井间地震、微地震、VSP 及 AVO 等 CO₂ 驱油地震监测技术进行了讨论,为 CO₂ 驱油技术的应用提供了依据。     

CO2地质利用与封存中碳迁移及其相态分布规律

CO₂地质利用与封存技术是“双碳”战略下重要的碳减排手段,前人的研究多集中于地质利用方面,而对地层的碳封存潜力尤其是CO₂矿化潜力的定量评价存在不足。为此,通过程序开发手段,将闪蒸计算加入开源的反应溶质运移模拟软件中,利用改进后的软件建立了松辽盆地大情字井油田H59区块的三维地质模型,通过历史拟合注采过程校正模型地层参数,最后采用校正后模型量化表征了不同注入阶段及注采结束后CO₂迁移与相态转化的时空演化过程。研究结果表明：(1)在油藏CO₂混相驱条件下,CO₂在注入井端的小范围内呈现气相,在接触到油相前缘后,CO₂受浮力影响减弱,在垂向上逐渐趋于均匀分布,并向开采井端均匀推进;(2)气水同注阶段与注气阶段均有超过70%注入的CO₂溶解于油相,但气水同注阶段溶解于水相的CO₂含量明显增加;(3)注采结束后的相态演化特征表现为溶解水相CO₂逐渐转变为矿物相,而溶解油相CO₂...     

基于CO2提高采收率的海上CCUS完整性挑战与对策

利用CO₂提高海上油气田的采收率，既能提高油气资源利用率，又有利于区域CO₂的捕捉封存，但海上油气井长期安全性是CCUS的关键因素，理论和技术亟待完善。在分析、总结国内外海上油气田CCUS井筒完整性关键技术的基础上，分析了制约浅海油田CCUS井筒完整性的技术挑战，研究了碳封存井固井、碳封存套管外腐蚀研究及预防、碳封存水岩反应井筒堵塞及井筒环境监测诊断等方面的技术，并从国家“双碳”目标、EOR/EGR技术需求及国内外新进技术经验等方面展望了我国浅海油气田CCUS的开发前景。虽然我国已初步具备开展海上CCUS的能力，仍需要在高韧性防CO₂腐蚀水泥浆体系、低成本防腐选材、井筒高效除垢解堵工艺、CO₂泄漏监测技术和地下圈闭三维应力场研究等方面加强技术攻关，以提高我国的CCUS应用水平。     

苏北复杂断块油藏二氧化碳驱油效果影响因素分析及认识

苏北盆地复杂断块油藏CO₂驱油效果差异较大,为制定提高CO₂驱油效果的有效措施,分析了其主要影响因素。对苏北9个CO₂驱区块的相关数据进行了统计,分析了井型、压裂情况、注气前油井产油量、注采比和注气方式等对CO₂驱油效果的影响。分析结果为:直井的开发效果好于水平井,非压裂井的效果好于压裂井,油井初产量越高则CO₂驱油效果越好,最佳注采比为2.5左右,而注CO₂方式对开发效果影响不大。研究结果表明,低渗透油藏采用的井型、油井是否压裂、注气前油井产油量是影响CO₂驱油效果的主要因素,在研究制定提高苏北盆地复杂断块油藏CO₂驱油效果的技术措施时,应充分考虑这些主要影响因素。      

改善水泥浆与CO2污染钻井液的相容性技术措施

水泥浆与钻井液之间的接触污染对固井顶替效率和施工安全影响巨大,其原因之一是来自于地层的CO₂对钻井液的污染导致水泥浆与钻井液相容性恶化。为此,选择了四川盆地川东地区3口井的水泥浆与CO₂污染的钻井液进行相容性实验,结果表明,水泥浆与CO₂污染的钻井液混合后,浆体的流动性变差,稠化时间快速下降,仅靠简单的对钻井液降黏度切力、调整pH值技术措施已不能满足固井施工作业的要求。按改善水泥浆与CO₂污染钻井液相容性的技术路线,研究总结出了固井前处理受CO₂污染钻井液的4个技术对策,包括部分或全部置换井筒受污染钻井液、对污染的钻井液进行过饱和Ca²⁺处理、加入钻井液抗污染处理剂和合理设计前置液用量,满足了钻井液与水泥浆的相容性实验及生产要求,可有效地指导固井注水泥的安全施工。在目前国内外缺乏统一规范的相容性实验方法情况下,川东地区固井前所采用的处理CO₂污染钻井液的技术做法对于进一步完善天然气井固井准备的技术措施具有参考价值。     

含CO2气井防腐工艺技术

CO₂ 腐蚀是世界石油天然气工业中常见的一种腐蚀类型，含CO₂气井的相关工艺技术直接关系着气井的质量与寿命，是气井安全、高效生产的基础。 为此，对我国几个不同类型含CO₂ 油气田的现场的CO₂ 腐蚀资料进行了调查、研究，分析了CO₂ 腐蚀给天然气生产带来的严重危害性，总结出在不同类型油气田中CO₂ 腐蚀的一般规律和不同区域CO₂ 腐蚀的特殊性；在对CO₂ 腐蚀的现象、特点、类型、机理以及腐蚀的影响因素研究的基础上，提出了含CO₂ 气井防腐工艺技术应着重解决好含CO₂ 气井的完井、生产管柱采用不锈钢或双金属复合油管、加注缓蚀剂等几种有效的防腐蚀措施。     

井筒完整性监测方法在CCUS中的应用探讨

实施碳捕集、利用和封存(CCUS)技术中,开展补能提效和地下埋存都需要通过井筒进行注入作业,管柱或固井水泥环失效导致CO₂窜漏,会极大影响动态埋存率和驱油效率。从目前多种井下油套管窜漏点测井方法入手,采用氧活化、多参数、噪声测井等综合测井方式,监测注CO₂井的可疑窜漏点,结合实际测井资料及应用效果形成一套准确、高效、可行的综合找漏测井方法。对CO₂封存井筒完整性前期测井评价到中后期泄露监测进行了技术适应性分析,提出了静态先导评估与动态时移监测阶段下的配套方法。经Y27井现场应用,监测出该井1 700 m处为可疑漏点,通过对该点实施化学堵漏后恢复注气。该方法为油气田CCUS项目开展封存监测提供了思路。     

鄂尔多斯盆地页岩油水平井CO2区域增能体积压裂技术

针对鄂尔多斯盆地页岩油储层压力低、缝网复杂程度低和黄土塬水资源缺乏等问题，以该盆地庆城油田页岩油为研究对象，进行了滑溜水和CO₂压裂物理模拟试验，利用高能CT监测了CO₂压裂裂缝扩展规律，分析了CO₂压裂形成复杂裂缝的可行性；利用油藏数值模拟方法，优化了CO₂注入关键参数，形成了适合庆城油田页岩油的CO₂区域增能体积压裂技术。研究表明：前置CO₂压裂可提高长7段页岩油储层裂缝复杂程度，裂缝沿层理弱面扩展并纵向穿层形成缝网；增能理念应由单井段间交替增能向平台整体注入实现井间、段间协同一体增能转变，单井采用全井段注入增能模式，可实现缝控区域全覆盖。庆城油田某平台进行了页岩油CO₂区域增能体积压裂试验，与采用常规体积压裂技术的邻井相比，3口试验水平井平均压力保持程度提高1.5倍，单井平均初期产油量提高28.6%。研究和现场试验结果表明，CO₂区域增能体积压裂能提高裂缝复杂程度，增加区域地层能量，提高单井产能，可为鄂尔多...     

CO2注采井油管柱服役安全状态评价方法

针对CO₂注采井油管柱因腐蚀失效而频繁更换的问题,研究了适用于CO₂注采井井筒环境的CO₂腐蚀速率预测模型及管柱力学分析方法,分析讨论了CO₂注采井工况、产出液含水率等因素随时间的变化对CO₂注采井油管柱腐蚀速率及承受载荷的影响,结合管柱腐蚀剩余强度计算方法,建立了CO₂注采井油管柱服役安全状态评价方法,并进行了实例计算和比较。结果表明,针对CO₂注采井油管柱腐蚀预测,DW-95模型有较好的适用性,生产阶段为CO₂注采井腐蚀发生主要阶段及安全状态评价的主要对象;管柱安全服役时间与其腐蚀速率及承受载荷呈负相关,且管柱抗压安全服役时间为管柱最小安全服役时间,是安全状态评价的主要依据,以此为标准可确定管柱更换周期,优化CO₂注采井吞吐周期,指导现场安全生产。     

一种基于组分闪蒸运算的CO2驱动态埋存潜力计算方法

CO₂驱油与埋存具有经济效应和环保作用,计算CO₂埋存潜力对油藏开发方案设计和安全封存意义重大。已有的潜力计算方法主要针对CO₂的静态埋存潜力进行粗略估算,不能考虑油田的生产实际。为此,提出了一种基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法, 方法基于组分闪蒸运算,考虑了油田的生产实际和CO₂驱的埋存机理,可以计算溶解CO₂、束缚CO₂、自由CO₂和总的CO₂埋存潜力。研究表明:随着埋存时间的增加,会有自由CO₂转变成束缚CO₂和溶解CO₂;经历过水驱开发的油藏,地层水含量高,不能忽略CO₂在地层水中的溶解。基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法可以计算不同种类油藏不同开发方式的动态埋存潜力,方法简单实用且符合生产实际。     

复杂断块油田CO2驱油动态监测技术应用与分析

CO₂驱油是3次采油提高采收率的一项重要手段,其驱油前后油藏动态监测评价工作十分重要,目前国内外尚未形成一套成熟的CO₂驱油动态监测评价技术系列。苏北盆地溱潼凹陷CS油田Et组油藏开展了CO₂混相驱先导试验工作,通过运用井间示踪、试井、吸水吸气剖面、产液剖面、剩余油饱和度及油气水性质等动态监测技术及相应监测技术的组合,满足了复杂断块低渗透油藏开展CO₂混相驱试验方案的编制、试验参数的优化调整及效果评价的需求。      

黄桥气田CO2腐蚀现状及完井选材评价研究

CO₂腐蚀是石油天然气工业中一种破坏力极强的腐蚀类型，自1983年在江苏黄桥苏174井钻获高产CO₂气流以后，随后完成了4口试采井，已探明黄桥CO₂气田为国内最大的CO₂气田。1985年投入开发以来，相继发生了气井套管断落、腐蚀穿孔、油管落井、采气树泄漏和地表泄漏等情况，正是由于腐蚀的影响，导致气田生产成本上升、生产时效降低，极大地影响了气田的开发效益。同时，CO₂腐蚀严重威胁着黄桥CO₂气田的安全生产，解决这类腐蚀问题已成当务之急。针对黄桥CO₂气田腐蚀现状和特征，分析了腐蚀异常的原因，并选用4种管材开展CO₂高温高压模拟试验，结果发现：现有的油套管材料P-110和N-80在高温、高压和CO₂环境下对管壁产生严重腐蚀；9Cr管材耐CO₂腐蚀性差，有轻微点蚀；13Cr管材基本不发生腐蚀，可以满足CO₂气井正常生产的要求。这些研究成果对新钻井的井下选材具有指导意义。     

致密油藏CO2吞吐驱油和封存注采参数敏感性分析——以鄂尔多斯盆地延长组长7段致密油藏典型储集层为例

致密油藏CO₂吞吐开发具有提高原油采收率和封存CO₂的双重效果。目前,对致密油藏CO₂吞吐驱油和封存研究中,鲜有学者将CO₂封存量相关参数作为评价指标。以鄂尔多斯盆地延长组长7段某致密油藏典型储集层为例,利用数值模拟技术分别选取吞吐时机、注气速度、注气时间、焖井时间、生产时间和吞吐轮次为注采参数,以换油率、CO₂滞留系数及驱油-封存协同综合系数为评价指标,采用单因素控制变量法和多因素正交试验设计,结合极差分析方法,分析了6个注采参数对3个评价指标的敏感性。结果表明：当注重CO₂驱油时,建议注气时间为30～60 d,注气速度为0.001 0～0.003 0 PV/d,吞吐时机小于0.5年;当注重CO₂封存时,建议生产时间为30～230 d,注气速度为0.0075～0.010 0 PV/d,注气时间为145～180 d;当CO₂驱油和封存协同优化时,建议注气时间为30～65 d,吞吐时机为6个月前,焖井时间为10～2...     

沁水盆地南部注二氧化碳提高煤层气采收率微型先导性试验研究

在沁水盆地南部TL-003井进行了单井注入CO₂提高煤层气采收率试验。采用间歇式注入方式,共向3号煤层注入192.8t液态CO₂。生产和储层模拟评价结果表明,大部分CO₂被煤层吸附,能显著提高单井产量和采收率。多井试验模拟显示,在沁南无烟煤煤层中注入CO₂,能显著地提高煤层气采收率,同时实现了埋藏CO₂的目标。     

基于层次分析法的CO2驱注采工程安全风险评价

注采工程安全风险管理是CO₂驱油技术现场实施的关键环节。为保障CO₂驱现场注采施工安全和提高注采工程安全风险管理水平,梳理了注采过程中存在的安全风险,同时应用层次分析法对注采工程安全风险进行量化评价,建立了CO₂驱注采工程安全风险层次结构模型。通过构造判断矩阵、一致性检验和权重计算,得出了注采工程安全风险影响因素的排序。CO₂驱注采工程安全风险可分为注采施工风险、CO₂腐蚀风险、安全管理风险、环境保护及人身安全风险等类别。CO₂驱注采安全风险量化评价结果表明,CO₂腐蚀是CO₂驱注采工程安全面临的最大风险,施工人员的安全意识也是影响注采工程安全的重要因素。注采工程安全风险的量化分析与评价为CO₂驱油安全风险决策和管理提供可靠依据,能够有效降低CO₂驱注采安全风险和指导注采安全施工。     

致密油藏CO2吞吐参数优化数值模拟研究

为提高致密油藏压裂后油井开发效果，基于河南油田ZD区块，通过压裂裂缝变导流物理实验确定基质及裂缝的渗透率-应力敏感性关系，应用数值模拟方法，确定致密油藏不同储层CO₂吞吐参数最优值。结果表明：在注入和闷井阶段，CO₂波及范围越来越大，波及范围内原油黏度明显降低，生产阶段CO₂随原油产出，动用范围较大；换油率随CO₂注入量或闷井时间的增加均呈现先上升后降低趋势，与CO₂注入速率呈正相关性，与吞吐周期呈负相关性；储层物性越好，最佳CO₂注入量及注入速度越低，最佳闷井时间越短，吞吐周期越多。在四类储层的ZA4121井开展CO₂吞吐试验，累计增油量为303.4 t,取得较好开发效果，换油率为0.16 t/t。研究成果可为致密油藏压裂后CO₂吞吐相关研究与应用提供参考。     

鄂尔多斯盆地油沟区长4+51低渗透油藏二氧化碳驱先导试验

鄂尔多斯盆地低渗透油藏储量丰富,但注水驱油效果不佳且陕北地区水资源匮乏,亟需新的驱油技术降本增效。为此,基于吴起油沟油区长4+51油藏特征,利用20 m细管在60 ℃下进行了CO₂驱替模拟实验,在此基础上,结合油藏特征设计了施工参数,并选取了5个井组进行CO₂驱先导试验,通过注CO₂前后地层压力对比、CO₂驱油效果、实施区CO₂泄露监测对现场施工情况进行了分析。研究表明:长4+51低渗透油藏满足CO₂混相驱的要求,井口压力8 MPa、流速0.6 t/h的施工参数可保障其混相,CO₂可在储层中均匀推进,地层压力稳步回升,注气2年同比注水驱油增产原油2 935.6 t,其换油比为3.03∶1,且在试验区土壤中未监测到CO₂泄漏。该研究可为碳捕集、利用与封存(CCUS)技术在鄂尔多斯盆地的安全推广提供技术支持,为保障延长油田稳产及陕北地方经济可持续发展提供技术参考。     

彩9井区西山窑组特高含水油藏CO2混相驱先导试验

目前彩南油田彩9井区西山窑组已进入高含水低产低能阶段,开井率仅为23.0%,即将面临废弃停产。为了提高该井区特高含水油藏产能,降低含水率,利用类比法、油藏工程及数值模拟方法,对彩9井区西山窑组油藏开展CO₂混相驱可行性论证及油藏工程设计,并进行先导试验。结果表明:先导试验区应选择小井距反七点井网的C2576井组,注入层位选择剩余油富集的J₂x₁^2-2小层,合理注入量为0.3倍孔隙体积(地面CO₂注入量为10 500 t),注气速度为30～40 t/d,注采比为1.1~1.2。现场试验证实,该井组累计注入4 529.7 t CO₂后,累计增油达到1 269 t,CO₂换油率达到0.27 t/t,取得了较好的增产效果。该研究可为彩南油田CO₂混相驱扩大试验和全面调整开发提供技术支撑。     

川东北气田伴生CO2注入川中油田EOR可行性分析——以普光气田伴生CO2注入桂花油田为例

四川盆地普光气田CO₂含量为8％～10%,每年高空燃烧排放的CO₂量约为6.9×10⁸ m³。为了实现低碳油气开发,挖掘资源潜力,建议将CO₂气从天然气中分离后注入川中侏罗系油藏,以提高这些低渗透致密油藏的采收率。在分析了川中桂花油田的开发历史后,绘制出桂花油田开采预测曲线,如采用大型压裂酸化、钻水平井、成像测井、三维地震储层预测技术,加上CO₂混相驱油提高采收率等,预计桂花油田的年产油量将在2015年恢复到4×10⁴ t,2020年达到7×10⁴ t,2025年达到10×10⁴ t。同时,经济分析的计算结果也支持这一建议,如把碳税和碳交易收入作为考虑因素,则该项目的可行性将更充分。随着川东北早三叠世-晚二叠世酸性大气田的陆续投产,比如同属于中国石油天然气股份公司的龙岗气田将有更多的CO₂需要加以埋藏,届时亦可将莲池油田、金华镇油田、公山庙油田和中台山油田等纳入CO₂混相驱油提高采收率试验区。