延长油田致密砂岩油藏CO_2驱油机理研究

CO_2驱是提高低渗透油田产量、缓解温室效应的有效途径。针对鄂尔多斯盆地油藏压力系数低、原油轻质组分含量高的特点,通过PVT和最小混相压力等测试分析方法,揭示了低压、低孔、低渗油藏CO_2驱提高采收率主要机理。开展了CO_2注入储层与无机、有机物作用后的沉淀研究,表明CO_2在无机盐溶液中不会形成沉淀堵塞孔隙,CO_2与有机质作用后沉积点高于油藏压力,且注入压力越高,CO_2在地层原油中的溶解能力越强,目标区块CO_2注入后不易形成沥青质沉淀。物模驱替实验结果表明,均质岩心的采出程度明显高于非均质岩心,且随着岩心非均质性的增加,水驱采出程度、气驱采出程度及最终采出程度均明显下降。     

CO_2驱油技术在靖边油田乔家洼油区的应用

靖边油田是典型的低渗油藏,油田如今已经进入中高含水、剩余油富集的开发阶段,水源不足、注不进、产量递减较快等问题成为当前开发难题,所以需要寻找一种新的工艺来达到增产目的。根据靖边油田的储层特征、水驱规律、剩余油分布状况以及CO2驱油机理,以靖边油田南部地区为例开展了注CO2提高采收率的室内实验。考虑到驱油效率和生产费用的因素,实验采用水气交替驱注入0.3 PV气量。结果表明,CO2水气交替能使驱油效率达到77.3%。     

高温高压CO_2驱油微观机理实验研究

运用自主开发研制的高温高压微观实验系统模拟了不同温度、不同压力下,CO2在储层孔隙体、喉道中的变化状态.利用微观实验可视化、真实化的特点,对CO2与原油相互作用的机理进行了研究.解释了CO2驱油效率高于其他驱油剂的主要原因.为油田矿场CO2驱油技术的现场实施提供了理论依据.     

延长油田CO_2驱储层物性变化规律

CO_2驱油可有效动用低渗透、特低渗透油藏,目前延长油田已经开展了CO_2驱矿场先导试验,并取得了一定的成果。文中根据延长油田储层物性特征,针对CO_2注入储层引起孔隙度、渗透率及润湿性等物性特征的变化,进行了CO_2驱储层物性变化规律的实验研究。结果表明:延长油田靖边CO_2试验区储层矿物中,不同程度的含有斜长石、石英、钾长石、浊沸石、方解石及黏土矿物,其中以斜长石和黏土矿物为主,其次是石英和钾长石,还有少量的浊沸石和方解石;在一定的压力范围内,随着注入压力增大储层孔隙度变化率先升高后降低;随着CO_2与储层反应时间的增加,储层渗透率恢复值是增大的;随着注入压力的不断增大,储层渗透率降低;CO_2与储层接触后储层的亲水性增强,有利于提高原油采收率。     

自生CO2驱油技术体系及驱油效果研究

针对常规CO2驱存在气源、输送、腐蚀等问题,对自生CO2驱油技术进行了研究。给出了自生CO2驱油机理,在考虑反应速度、经济因素的基础上,筛选出自生CO2体系,对优选出的体系进行原油膨胀、降黏效果评价实验,并利用微观模型和物理模型研究了其驱油机理和效果。实验表明,自生CO2驱油技术在低温时应选用双液法体系,高温选用单液法体系;在一定温度压力条件下,该技术能够使模拟原油膨胀10%~32.5%,油越稠效果越好;可使原油黏度降低38.1%~57.2%;在水驱后能够提高填砂模型采收率6.4~15.5个百分点,双液法效果好于单液法。室内实验和先导性试验表明,自生CO2驱油具有良好的效果,是一种极具潜力的技术。     

高含水油藏CO_2驱油机理

CO_2驱油能够有效提高原油采收率,但在高含水油藏中,水能够溶解CO_2,并影响CO_2与原油接触,从而影响驱油效果。针对这一问题,开展了CO_2在油、水中的浓度分配实验,通过建立CO_2在油、水中扩散的数学模型,使用核磁共振研究CO_2驱替实验,探索了CO_2在高含水油藏中的溶解扩散机理以及对综合驱油效果的影响。结果表明,在高含水油藏中,CO_2在水中溶解损失的比例不高,同时CO_2能够快速渗透水膜,与被水屏蔽的剩余油接触,波及水驱未波及区域内的剩余油。由于水膜阻隔了原油与CO_2的直接接触,在CO_2驱替过程中会首先驱出水膜,使油、气直接接触,再驱出剩余油。其宏观表现为注气早期含水率较高、采油速度较低,当CO_2突破后,含水率急剧下降,采油速度升高。研究明确了高含水油藏CO_2驱油机理,解释了其见效特征,并为改善高含水油藏CO_2驱油效果提供了参考。     

松南气田CO_2驱油试验研究

松南气田天然气CO2组分含量约为20%,不能直接排放到大气层。通过物理试验和数值模拟的方法确定好合理的参数,将分离出来的CO2注入到低渗、特低渗油藏,与地层原油形成混相,可以提高松南气田上覆腰英台油田的采收率。研究结果显示,通过物理试验和数值模拟可以很好的确定混相所需要的压力,组分等混相参数,同时可以通过模拟进行注入量和注入方式的优选。研究结果显示:CO2混相驱油,可以综合利用天然气中的CO2组分,形成CO2的零排放,同时提高低渗透油藏的采收率10%,效果显著,为解决类似问题提供了科学借鉴。     

美国CO_2驱油技术应用及启示

分析、总结了美国CO2驱油技术的应用情况及项目特点,基于应用实例归纳了CO2驱油配套技术,并阐述了对中国发展CO2驱油技术的启示。在系统跟踪世界范围提高采收率技术调查数据和充分调研CO2驱油技术应用情况的基础上,总结分析了CO2驱油技术的发展历程及其形成原因。以项目数量、规模、产量等为指标,评价了美国CO2驱油技术发展现状,同时概括其项目特点及其发展的源动力。着重归纳了美国CO2混相驱在储集层特征、原油性质、项目实施时机等方面的特点,对比分析了美国CO2混相驱和非混相驱在规模和油藏适应性方面的差别。基于美国最典型、最成功的CO2混相驱实例(SACROC项目),阐明在发展CO2驱油技术的同时形成的一系列配套技术。分析了中国推广CO2混相驱技术面临的挑战和技术瓶颈,同时给出相应的建议。     

基于原油及蜡样实验的油井井筒结蜡规律综合分析

高含蜡原油生产时,油井井筒结蜡的影响因素很多也很复杂,仅通过对油样结蜡实验分析或者井筒结蜡厚度的理论分析进行结蜡规律研究比较片面,现场井筒蜡样实验分析及不同气油比压力下结蜡规律实验是必要的补充。以安塞油田高平2井区长10油层原油及蜡样为研究对象,通过黏温曲线测定析蜡温度、原油全组分实验分析、蜡样全组分实验分析、不同气油比和压力条件下实验分析、不同产液量和含水率的理论计算分析等多种手段,全面综合地研究和认识其结蜡规律,为制定清防蜡措施提供了更详实的依据。     

Modeling CO2 miscible flooding for enhanced oil recovery

The injection of fuel-generated CO2 into oil reservoirs will lead to two benefits in both enhanced oil recovery (EOR) and the reduction in atmospheric emission of CO2. To get an insight into CO2 miscible flooding performance in oil reservoirs, a multi-compositional non-isothermal CO2 miscible flooding mathematical model is developed. The convection and diffusion of CO2-hydrocarbon mixtures in multiphase fluids in reservoirs, mass transfer between CO2 and crude, and formation damages caused by asphaltene precipitation are fully considered in the model. The governing equations are discretized in space using the integral finite difference method. The Newton-Raphson iterative technique was used to solve the nonlinear equation systems of mass and energy conservation. A numerical simulator, in which regular grids and irregular grids are optional, was developed for predicting CO2 miscible flooding processes. Two examples of one-dimensional (1D) regular and three-dimensional (3D) rectangle and polygonal grids are designed to demonstrate the functions of the simulator. Experimental data validate the developed simulator by comparison with 1D simulation results. The applications of the simulator indicate that it is feasible for predicting CO2 flooding in oil reservoirs for EOR.     

延长油田致密砂岩油藏CO2驱油机理研究

CO_2驱是提高低渗透油田产量、缓解温室效应的有效途径。针对鄂尔多斯盆地油藏压力系数低、原油轻质组分含量高的特点,通过PVT和最小混相压力等测试分析方法,揭示了低压、低孔、低渗油藏CO_2驱提高采收率主要机理。开展了CO_2注入储层与无机、有机物作用后的沉淀研究,表明CO_2在无机盐溶液中不会形成沉淀堵塞孔隙,CO_2与有机质作用后沉积点高于油藏压力,且注入压力越高,CO_2在地层原油中的溶解能力越强,目标区块CO_2注入后不易形成沥青质沉淀。物模驱替实验结果表明,均质岩心的采出程度明显高于非均质岩心,且随着岩心非均质性的增加,水驱采出程度、气驱采出程度及最终采出程度均明显下降。     

Kinetics of CO2-induced asphaltene precipitation from various Saskatchewan crude oils during CO2 miscible flooding

A molar CO₂ programmed titration technique was used to evaluate the kinetics of CO₂-induced asphaltene precipitation from three Saskatchewan crude oils (namely Steelman, 12-25-6-14w2 and D8-12-6-14w2) under isothermal (in the range of 300–338 K) and isobaric (at 17.2 MPa) reservoir conditions in a solids detection system (SDS) consisting essentially of a mercury-free, variable volume, fully visual, JEFRI PVT cell. The results show that the rate of asphaltene precipitation depends on, both, the asphaltene and CO₂ contents of the oil. This work represents the first attempt at obtaining kinetic data for asphaltene precipitation from crude oil without any pretreatment of the oil as well as formulating a kinetic model that fits the data. Different values for the reaction order (m) of asphaltene, and the reaction order (n) for CO₂ were obtained for the same oil at different temperatures. This shows that the mechanism for CO₂-induced asphaltene precipitation was temperature dependent. Also, the values of n for all the oils at all the temperatures were much larger than the corresponding values for m. This shows that asphaltene precipitation is extremely more sensitive to CO₂ content than asphaltene content, even though the contribution from asphaltene content in the oil cannot be ignored. The large overall reaction order (m+n>4) also provides the experimental evidence to confirm that asphaltene precipitation is not an elementary process.     

低渗油藏水驱后CO2潜力评价及注采方式优选

针对延长油田乔家洼区块由于基质致密和非均质性严重造成注水开发效果差的问题,通过开展CO2室内驱油实验,在水驱基础上分别对连续气驱和气水交替驱驱油潜力进行评价,并对气水交替驱流体注入速度、段塞尺寸及气水比等注入参数进行优化。同时,对区块采用水驱、优化井网后水驱、利用优化的CO2驱注入参数开展气驱和注气5年后转气水交替驱4种开发方案,进行数值模拟产量预测。实验结果表明,CO2驱在目标区块高含水后有着较大驱油潜力,连续气驱和气水交替驱分别在水驱基础上可提高采收率8.43%和20.95%;气水交替注入方式下采收率随各注入参数的增大均呈先增加后降低的趋势,最佳注入速度、最佳注入段塞尺寸和最佳气水比分别为0.73mL/min、0.1PV和1∶1。数值模拟结果表明:优化井网后水驱、连续气驱和注气5年后转气水交替驱3种方案在开发15年后,分别可以在原水驱方案基础上提高采收率0.77%、13.81%和12.98%,建议采用注气5年后转气水交替驱方案进行生产。     

CO2泡沫驱体系筛选与评价

吉林油田CO₂驱油藏物性差,渗透率差异较大,裂缝相对发育,注入CO₂过程中出现气窜,严重影响气驱效果。为此开展CO₂泡沫体系研究,扩大气驱波及体积,提高气驱开发效果。室内建立泡沫体系的性能评价手段,优选一种由阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配而成的CYL泡沫体系,确定现场CYL泡沫体系的最佳加量为0.3%、气液比1:1。物模试验结果表明：裂缝性低渗透岩心中CO₂泡沫驱采收率最高53.67%,CO₂气驱采收率次之（35.74%）,水驱采收率最低（23.42%）。CO₂泡沫驱的效果明显好于水驱、CO₂驱,现场开展CO₂泡沫驱试验,注气压力由措施前的6.0 MPa上升到措施后的8.1 MPa,井组日产油由措施前的7.7 m³增至措施后的10.8 m³,措施效果明显,有效提高气驱开发效果。     

烃组分对CO2驱最小混相压力的影响

针对CO_2-EOR原油组分对混相能力影响的问题,应用界面张力消失法设计了不同碳数烃组分、不同族烃组分、不同含量烃组分混合模拟油与CO_2的最小混相压力实验,分析不同族烃组分与CO_2最小混相压力的变化规律,探寻原油中影响CO_2驱最小混相压力的关键组分。研究表明:原油中不同组分与CO_2的最小混相压力不同,相同碳数烃组分最小混相压力依次为:烷烃、环烷烃、芳香烃;同族烃的碳数越小,最小混相压力越小;相同碳数烃类的混合组分模拟油的最小混相压力小于单一烃组分的最小混相压力;原油中低碳数烷烃含量增加,最小混相压力降低,高碳数芳香烃含量增加,最小混相压力升高。该研究结果为多种类型油藏实施CO_2驱提高采收率提供了数据材料及理论支撑。     

氨基改性吸附剂在低CO2分压下吸附CO2的热力学研究

为了减少温室效应,应采取有效措施减少温室气体CO2的排放。氨基改性吸附剂是捕获烟道气中CO2的重要吸附材料。建立了描述氨基改性MCM-41吸附剂在低CO2压力下吸附等温线的平衡模型,并计算了吸附热力学参数。该模型基于Dual-site Langmuir模型,同时假设CO2吸附具有两种独立的吸附机理,分别是氨基基团的化学吸附和吸附剂表面的物理吸附,提出了一种基于未改性介孔材料吸附容量和比表面积计算改性材料的物理吸附量方法。结果表明,该模型能较好地拟合吸附等温线,计算得到的物理化学吸附热分别为-25.4kJ/mol和-41.9kJ/mol,总吸附热为-67.3kJ/mol,与实验数据一致,且氨基改性MCM-41-TEPA饱和吸附容量可达到7.79mmol/g。     

CO2驱替过程中沥青质沉积及其对原油采收率的影响

针对CO2驱油过程中易造成沥青质等重有机质沉积,导致原油组分发生改变,影响驱油效果这一问题,考察了不同原油沥青质含量、岩心渗透率条件下沥青质的沉积量及CO2驱油效果,研究了CO2驱替过程中沥青质沉积和原油采收率的变化规律。实验结果表明,CO2驱油过程中引起的沥青质沉积与岩心渗透率、原油初始沥青质含量直接相关;相同条件下,低渗透岩心对沥青质沉积的影响更为明显;此外,随着沥青质沉积量的增加,CO2驱的采收率降低。     

人工裂缝参数对CO2-ESGR中CO2封存和CH4开采的影响

目的 页岩储层中的裂缝系统对CH₄产量和CO₂封存量有着重要的影响,不同的储层地质特征有其对应的最优压裂方案。对鄂尔多斯盆地延长组页岩储层人工裂缝参数对CO₂封存和CH₄开采的影响进行分析。方法 基于鄂尔多斯盆地延长组页岩储层地质条件建立了页岩基质-裂缝双孔双渗均质模型,分析CO₂增强页岩气开采技术(CO₂-ESGR)中人工裂缝半长、裂缝宽度、裂缝高度、裂缝间距和裂缝数量对CO₂封存量和CH₄产量的影响。结果 CO₂封存量和CH₄产量与裂缝半长、裂缝宽度和裂缝高度呈正相关,其中裂缝宽度的影响最大,从5 mm增加到25 mm时,最多可使CO₂封存量和CH₄产量分别增加112.69%和87.11%。裂缝间距和裂缝数量增加可提高CO₂封存量和CH₄产量,但水平井长度相同时裂缝数量增加对CO...     

Effect of stress sensitivity on displacement efficiency in CO2 flooding for fractured low permeability reservoirs

Carbon dioxide flooding is an effective means of enhanced oil recovery for low permeability reservoirs. If fractures are present in the reservoir, CO2 may flow along the fractures, resulting in low gas displacement efficiency. Reservoir pore pressure will fluctuate to some extent during a CO2 flood, causing a change in effective confining pressure. The result is rock deformation and a reduction in permeability with the reduction in fracture permeability, causing increased flow resistance in the fracture space. Simultaneously, gas cross flowing along the fractures is partially restrained. In this work, the effect of stress changes on permeability was studied through a series of flow experiments. The change in the flowrate distribution in a matrix block and contained fracture with an increase in effective pressure were analyzed. The results lead to an implicit comparison which shows that permeability of fractured core decreases sharply with an increase in effective confining pressure. The fracture flowrate ratio declines and the matrix flowrate ratio increases. Fracture flow will partially divert to the matrix block with the increase in effective confining pressure, improving gas displacement efficiency.