二氧化碳前置蓄能压裂在中深层低渗稠油中的应用

针对准噶尔盆地中深层低渗稠油的开发难点，将体积压裂与CO₂驱油技术有机结合，开展CO₂前置蓄能压裂提产机理研究及开发关键参数优化。实验表明，CO₂前置蓄能压裂有效增加了可流动原油体积，主要的驱油机理为“CO₂基质抽提、原油溶胀降黏、裂缝导流”。以准噶尔盆地J井区为例，开展CO₂前置蓄能压裂提产试验，与常规压裂相比，投产初期单井日产油量相当，但试验井压力保持程度更高，稳产能力更好，目前累计产油是常规压裂井的1.14倍，预计采收率可以提高3%,为新疆油田数亿吨难动用储量有效开发提供技术支持。     

CO2破岩机理及压裂工艺技术研究

为了明确不同介质注入过程中有效应力的变化规律,揭示超临界CO₂压裂的起裂压力低、穿透距离远、裂缝密度广的力学机理,基于线弹性多孔介质模型,线性分解井筒平面各向应力,引入井筒增压速率,对孔隙压力与附加周向应力进行修正。结合长庆气田致密气特征,集CO₂破岩增压与滑溜水体积压裂双重优势,改进气藏地质储量容积差值法,优化CO₂注入量,根据井下压力计监测数据分析动态滤失平衡点,优化CO₂施工排量,研发防冻隔离液,开发单机组作业流程,攻关形成前置CO₂蓄能压裂技术。计算结果表明：液态CO₂压裂的起裂压力降低了69.2%,超临界CO₂压裂的起裂压力降低了75.5%。在鄂尔多斯盆地东部开展先导性试验6口井,一次喷通率100%,平均试气产量7.59万m³/d,为长庆气田探索出了新的技术增产途径。     

CO2驱开发后期防气窜综合治理方法研究

室内实验得到的 CO₂混相驱油效率往往可达 90% 以上,但现场却难以达到室内实验的驱油效果。 限制采收率提高的主要原因是 CO₂的黏性指进、重力超覆和油层的非均质性等因素对注入 CO₂波及效率 的影响。 针对注 CO₂驱开发后期油藏气窜现象逐渐加重、开发矛盾不断加剧等问题,从开发层系、注采结 构、注入方式以及注入剖面 4 个方面开展了改善 CO₂驱开发效果的研究,并提出了细分层系、高部位注气、 水气交替注入、聚合物调剖及 CO ₂+ 泡沫驱防气窜等技术对策。 现场实施结果显示,油藏整体气油比从 2733.1 m³/m³下降到 63.84 m³/m³,日产油从注气前的 30.72 t 上升到注气后的 81.68 t。 该项防气窜综合治 理技术及经验可为类似油藏注气驱开发方案设计和后期防气窜提供借鉴。     

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。     

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。      

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在毛8块稠油油藏热采中的作用机理研究

通过PVT高温高压物性实验测定了CO₂在查干凹陷毛8块稠油中的溶解度、对稠油的溶胀作用和降黏特性,利用数值模拟方法研究了CO₂的溶解作用机理和不同周期注入量对采出程度的影响,通过驱替实验研究了CO₂对提高驱替效率的作用。结果表明：油藏条件下CO₂在稠油中的溶解度达到55m³/m³,油气混合物的体积系数为1.14,溶解度为40m³/m³时,降黏率达到95%以上,对稠油的降黏作用显著;利用数值模拟方法,研究了CO₂注入后近井地带原油黏度的变化规律以及CO₂在油相中的含量,体现了CO₂对原油的降黏溶胀作用;室内实验表明,降黏剂+CO₂+蒸汽驱比降黏剂+蒸汽驱采出程度提高了11.4个百分点,研究结果对该稠油油藏采用CO₂进行开采提供了依据。     

鄂尔多斯盆地海相深层页岩气压裂技术

鄂尔多斯盆地西部的乌拉力克组海相页岩气藏有利含气富集区面积达9 000 km²,但气藏埋藏较深,地层压力系数低,且总有机碳含量与含气性等指标较低,压裂提产的难度较大。为此,分析了乌拉力克组页岩气储层地质特征和压裂技术难点,针对该类深层海相页岩气储层裂缝延伸和加砂难度大的问题,优化多段少簇裂缝设计,同时将井筒井口压力等级提高至140 MPa;针对低压条件下大液量压后连续排采的要求,通过增加液氮伴注或者前置液态CO₂增加地层能量,室内模拟和矿场数据拟合优化了压后控压排液生产制度。开展了直井高压混合压裂、水平井分段多簇增能体积压裂现场试验,单井压裂用液强度、加砂量及排量等关键参数达到四川页岩气水平,井下微地震监测裂缝带长579 m、带宽266 m,试气无阻流量直井突破10×10⁴ m³,水平井超过20×10⁴ m³,实现了大规模体积改造提高产量的目的。鄂尔多斯盆地海相深层页岩气压裂技术为该地区页岩气勘探开发提供了技术支持。     

低渗小断块小砂体二氧化碳吞吐影响因素研究

低渗小断块油藏资源丰富，然而低渗透油藏由于孔吼细小、渗透率低，常规注水开发不是行之有效的方法。注CO₂可以大幅提高原油采收率，兼顾碳减排与提高采收率，是低渗透小断块改善开发效果的有效方式。胜利油田小断块、小砂体井网不完善，注CO₂驱油难以实施，CO₂吞吐技术通过注入-焖井-生产的方式开发，是一种井网不完善的小断块开发的有效方法。矿场实施CO₂吞吐影响因素较多，需要进一步开展研究。本文通过数值模拟，研究了不同油藏条件下CO₂吞吐效果，为矿场实施CO₂吞吐提供指导     

低渗稠油油藏CO2表面活性剂复合吞吐开发——以克拉玛依油田五区南上乌尔禾组油藏为例

克拉玛依油田五区南上乌尔禾组油藏为低孔低渗稠油油藏,储集层物性差,注水开发产量递减快,地层能量保持程度低,后油井全面关停。近年来重新压裂复产,初期效果显著,但产量递减率高。为解决油井低产低效的问题,开展CO₂表面活性剂复合吞吐技术研究,并进行提产试验。在增油机理实验的基础上,应用多组分油藏数值模拟技术,对CO₂表面活性剂复合注入方式及参数进行优化;建立了增产油量随不同吞吐周期注入量、注气速度、焖井时间、开采强度等参数变化的响应关系,确定了复合吞吐的最佳注入参数。矿场实施后,单井自喷达240 d,增产原油630 t,补充地层能量、改善流动性的效果显著,可供同类油藏开发参考。     

水平井CO2缝间驱替产能影响因素

致密油藏衰竭式开发产量递减快,能量亏损严重。为探索更有效的开发方式,采用CMG-GEM软件建立水平井CO₂缝间驱替模型,模拟CO₂注入量、注入压力、储集层温度、裂缝间距以及裂缝长度对水平井产能的影响。结果表明：水平井CO₂缝间驱替能够较大程度地增加CO₂波及面积,充分挖掘剩余油,提高开发效果;注入压力为25 MPa时,CO₂注入量应接近且不超过10×10⁴ m³;日产量峰值随注入压力、裂缝间距和裂缝半长的增大而增大;储集层温度为80 ℃时,日产量峰值相对于其他温度较高,储集层温度越高,日产量达到峰值所需的时间越短。     

低残渣CO2泡沫压裂液在苏里格低压低渗气藏的应用

针对苏里格地区低压低渗气藏压裂施工后返排困难的问题,通过分子结构设计,合成了一种易降解的多元共聚物CLT-1,形成一套低残渣CO₂泡沫压裂液体系,评价了该体系的携砂性能、耐温耐剪切性能等。实验结果表明,在酸性条件下,0.4% CLT-1按100：0.6交联后形成的冻胶泡沫具有良好的携砂性能;在100℃、170S^-1条件下剪切2h后表观粘度为110 mPa·s,破胶时间小于2h,能够满足现场压裂施工要求。破胶后残渣含量为73mg·L^-1,可有效减小对地层裂缝导流能力的伤害。采用变泡沫质量法进行施工,共注入二氧化碳154.5m³,加砂37.6m³,最高砂比22.2%,总施工排量4.0-4.3m³/min。施工结束后24h内返排率达到49.2%,求产后无阻流量31.1×10⁴ m³/d,达到了快速自喷的目的,取得了良好的措施改造效果。采用低残渣交联压裂液体系进行CO₂泡沫压裂施工能够有效提高低压低渗气层的产气量。     

小洼油田中-深层特稠油多元热流体吞吐技术研究与应用

多元热流体吞吐技术在海上油藏已有较大范围应用,但在陆上中-深层特稠油油藏中还缺乏经验,应用较少。以辽河小洼稠油油藏为例,运用数值模拟方法建立典型地质模型,对陆上中-深层特稠油油藏多元热流体吞吐技术进行研究。建立多元热流体吞吐选井依据,对措施注入参数进行优化。结果显示,注入温度控制在355℃以下,干度控制为0.4,提高气体组分中CO₂含量,控制注入速度为5t/h,周期累计注入量为1000t,气汽比为600m³/t,焖井时间为3～5d时,对油藏有显著的提温增压效果。多元热流体技术在辽河小洼稠油油藏应用后单井增油明显,可为同类油藏改善开发效果提供借鉴。     

超临界CO2+水力携砂复合体积压裂工艺对陆相页岩储层的改造机理及效果

中国陆相页岩油气资源潜力巨大,但由于陆相页岩具有黏土矿物含量高、非均质性强等特点,很难实现大规模体积压裂。由于缺乏针对性储层体积改造技术,中国陆相页岩油气领域一直未获得实质性突破。为解决这一关键技术难题,综合利用压裂模拟、微观分析等实验手段对松辽盆地青山口组一段富含油页岩层系进行研究。结果表明,超临界CO₂复合体积压裂具有降低页岩储层破裂压力、形成复杂缝网和溶蚀改善储层渗流通道的优势。在陆相页岩油领域设计并使用超临界CO₂复合体积压裂工艺,对吉页油1HF井成功实施了21段/1 431 m水平井压裂,并采用人工裂缝反演、不稳定试井、微地震监测、返排液分析、油源对比等技术进行压后效果评价。现场实践证实,该项技术效果显著,有效改造体积是常规水力压裂的2倍,实现了高黏土矿物含量强非均质性陆相页岩层系大型体积压裂,支撑吉页油1HF井获得稳产16.4 m³/d的高产工业页岩油流。     

基于特低渗油藏注CO2吞吐参数敏感性分析

针对我国西部地区X特低渗油田，采用CO₂吞吐技术提高原油采收率，对CO₂吞吐技术的相关参数进行敏感性研究，便于了解油田剩余油分布，及时调整开发方案，降低油田开发风险，高效、绿色开发油田。利用CMG软件定性和定量分析注入时长、日注气量、注入时机以及焖井时长这4个参数对提高采收率效果的影响。结果表明：各参数对提高油田采收率的影响程度不同，由大到小依次为注入时长、日注气量、注入时机、焖井时长。注入时长为CO₂吞吐技术提高采收率的主要影响因素，占比63%；焖井时长影响最小，占比0.11%。     

特稠油油藏多元热流体吞吐技术研究与应用

目前辽河油田洼38块沙三段油层已进入蒸汽吞吐末期,周期油汽比接近经济开采极限,油井普遍低产低效。针对该问题,结合现场设备适应性,应用数值模拟及油藏工程方法对多元热流体吞吐注采参数进行研究。研究结果表明,洼38块沙三段油层多元热流体吞吐合理注采参数为：天然气注气强度为1800～2100m³/m,空气注气强度为18000~21000 m³/m,注水强度为26~35t/m³;天然气注气速度为1400~1600m³/d,空气注气速度为14000~16000 m³/d,注水速度为20~25t/d;焖井时间为6~8d,蒸汽过热度为8~9℃;先注入蒸汽再注入多元热流体效果较好。洼38块沙三段油层多元热体试验井取得较好的试验效果,平均单井日产油量为前一周期蒸汽吞吐的2倍,含水率由蒸汽吞吐阶段的95%下降至80%左右。该研究为稠油油藏蒸汽吞吐后期改善开发效果提供了技术参考。     

致密储层CO2压裂裂缝扩展规律数值模拟

CO₂压裂具有节约水资源、降低储层伤害等优点,并已在矿场实践中取得良好效果。为认清CO₂压裂裂缝扩展规律,基于流体流动、热传导和固体力学方程,建立CO₂压裂裂缝扩展热流固耦合模型。采用有限元法求解该模型,并与解析解对比验证模型可靠性。根据数值模型对CO₂压裂裂缝扩展进行参数敏感性分析,结果表明:CO₂在渗透率高于0.01 mD的地层中滤失量较大,地层破裂前增压速率较低,缝长和缝宽较小;CO₂黏度显著影响压力扩散和裂缝几何尺寸;注入排量对起裂压力影响较小,但会改变地层破裂前增压速率和延伸压力;热应力造缝是CO₂压裂造缝机理之一,地层与注入液的温度差越大,热应力越大,地层起裂压力越小,裂缝延伸越容易。研究结果可为CO₂干法压裂设计提供参考。     

低渗透油藏注CO2混相驱及CO2埋存评价

注CO₂开发低渗透油藏不仅能增加原油采收率，还能将CO₂埋存在地下，实现双赢。为了明确X低渗透油藏注CO₂混相驱油机理、CO₂在地层中的运移规律以及埋存机理，利用实验和数值模拟相结合的方法，从注CO₂混相特征、注CO₂参数优化和CO₂埋存评价3方面对X低渗透油藏进行研究。结果表明：地层原油注CO₂最小混相压力为26.03 MPa,CO₂有降低原油黏度和密度的作用；通过参数优化确定的推荐注采方案与衰竭开采相比，累计增油量为96.21×10⁴ t，主力开发层系X4-2、X4-3提高采收率分别为9.37百分点、6.02百分点；CO₂注入地层后，随着时间的推移，在平面上不断向四周扩散，在纵向上受重力分异的作用向上运移；评价区块注CO₂驱推荐方案预计CO₂埋存量为68.08×10⁴ t，其中构...     

基于裂缝径向流物理模型的CO2驱注入方式研究

针对水驱后CO₂驱不同注入方式优选问题,基于裂缝径向流物理模型,开展一注四采五点法井网单一裂缝和复杂裂缝CO₂复合驱油室内实验,研究了低渗透裂缝性油藏水驱后不同注入工艺下CO₂驱效果。结果表明:单一裂缝模型水驱后,依次实施CO₂连续气驱、改性淀粉凝胶注入、乙二胺注入等不同注入工艺,油藏阶段采出程度呈现先增加后降低的趋势,最终可在单一水驱基础上提高采收率65.7个百分点;复杂裂缝模型水驱后,依次实施CO₂连续气驱、改性淀粉凝胶注入、乙二胺注入、水气交替等不同注入工艺,水气交替驱油效果最好,最终可在单一水驱基础上提高采收率28.89个百分点。研究成果对低渗透裂缝性油藏水驱后CO₂驱具有重要指导意义。     

页岩储层超临界二氧化碳压裂裂缝形态研究

目前超临界CO₂压裂技术尚不成熟，裂缝形成与扩展机理尚不明确。为深入认识超临界CO₂压裂裂缝延伸规律及空间形态，基于位移间断边界元方法，通过引入Pen-Robinson方程来实现超临界CO₂压裂过程的模拟。结合室内物理模拟实验，初步探讨了页岩储层水力压裂与超临界CO₂压裂裂缝扩展形态的差异。研究结果表明，由于超临界CO₂的扩散性及良好的渗透能力，通过增加围岩孔隙压力，从而减少了地应力对裂缝扩展的约束，使裂缝起裂压力低于水力压裂。超临界CO₂压裂时产生的体积应变增量与压后裂缝破坏程度比水力压裂更高，使得在裂缝形态复杂程度高于水基压裂液。同时，超临界CO₂压裂裂缝断面复杂、不平整，裂缝表面粗糙度比水力压裂更大。