委内瑞拉MPE-3区块超重油冷采过程中泡沫油开采机理

针对超重油沥青质含量高、原油重度高等特点,研究了水平井溶解气驱冷采的开采机理,包括冷采过程中泡沫油的形成机理、非常规PVT特性与驱替特征。实验结果表明,当油藏压力低于泡点压力时,原油中形成许多微小气泡,这些微小气泡能够长时间滞留在油相中,使得这种原油表现出与常规溶解气驱许多不同的特征;泡沫油的作用与油藏衰竭速度、油层压力下降水平及围压等因素有关。使用水平井冷采技术能够获得较高原油产量和采收率。     

泡沫油国内外研究进展

在加拿大、委内瑞拉以及中国的一些稠油油藏溶解气驱过程中,表现出了异常的开发动态:低的生产气油比、高的采油速度和高于预期的一次采收率。"泡沫油"被认为是这种异常生产动态的原因之一,油相连续的含有大量气泡的原油称为泡沫油。在参考大量相关文献的基础上,总结了国内外在泡沫油定义、性质、形成过程、影响因素以及机理研究等方面的进展,其中重点研究了过饱和度、临界气相饱和度、原油黏度、压力衰竭速度和溶解气油比对泡沫油特性的影响,进一步分析了一些解释泡沫油机理的数学模型,指出了各自的优缺点以及存在的问题,并对稠油冷采泡沫油今后的研究方向提出了一些建议。     

考虑气相动态变化的泡沫油数值模拟研究

目前中外部分稠油油藏在冷采过程中出现了不同于常规溶解气驱的生产特征,泡沫油是导致该现象的主要原因。前人主要通过改进常规溶解气驱模型模拟泡沫油现象,未考虑泡沫油油藏生产过程中的气相动态变化过程。为此,引入气相相态变化率来表征压力衰竭开采过程非平衡特性,建立泡沫油动态数学模型,并通过压力衰竭实验对模型进行验证,进而研究相关参数对泡沫油的影响规律。研究结果表明,压降速度越大,泡沫油采收率越高;气相衰竭系数越小,泡沫油产量曲线凸起越大,泡沫油产量越多;气泡生长指数越大,形成泡沫油的时间越晚。     

稠油溶解气驱泡沫油特征实验研究

压力衰竭速度是影响稠油溶解气驱泡沫油生产的一个关键因素。为定量描述压力衰竭速度对泡沫油现象的影响,实验选取了4组不同压力衰竭速度进行实验。研究不同压力衰竭速度下稠油衰竭开采中的采收率、产油量、生产气油比以及实验压力的变化。通过实验发现稠油溶解气驱过程中出现明显的泡沫油阶段,且压力衰竭速度越大,泡沫油拟泡点压力越小,泡沫油阶段越长。随着压力衰竭速度增加,采收率增加,生产气油比减小,油藏压力递减变慢。     

稠油溶解气驱渗流特征物理模拟和数值模拟

为了改善稠油冷采开发效果,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了稠油溶解气驱渗流特征。首先测定了稠油和气体在不同压力下的界面张力,然后通过微观可视化实验和填砂管驱油实验研究了溶解气驱不同阶段渗流特征,最后对室内实验结果进行了数值模拟。研究结果表明：溶解气驱过程中气体逐渐由分散相聚并形成连续相;泡沫油会增大流体的弹性能量,有利于维持溶解气驱地层压力和增大生产压差,从而改善稠油溶解气驱开发效果。在室内实验的基础上,通过3种气体组分（溶解气、分散气和连续气）的转化来描述稠油溶解气驱渗流过程,数值模拟值和物理实验值拟合效果较好。     

稠油冷采泡沫油稳定性影响因素微观实验

在加拿大、委内瑞拉以及中国的一些稠油油藏溶解气驱过程中,表现出了异常的开发动态:低的生产气油比、高的采油速度和高于预期的一次采收率.普遍认为泡沫油是产生这种异常动态的重要机理之一.为此,通过玻璃微模型实验观察了泡沫油形成过程中微气泡的产生、运移、合并、破裂以及最终产生连续气相的全过程;同时研究了影响泡沫油稳定性的几个影响因素,即压力衰竭速率、温度、原油黏度、溶解气油比等.实验结果表明,压力衰竭速率及原油黏度是泡沫油形成和稳定性的主要影响因素.该研究有利于进一步认清泡沫油现象的微观机理.     

稠油注气二次泡沫油形成机理及数值模拟

从油气形成二次泡沫油的角度出发,研究改善稠油油藏冷采后期开发效果的新方法。首先,设计泡沫油非常规注气膨胀实验,验证注气二次泡沫油形成的可行性,揭示其提高采收率机理。在此基础上,通过填砂管实验研究天然气吞吐、连续和间歇气驱过程中二次泡沫油形成过程,并建立考虑泡沫油注气特征的油藏数值模拟模型,模拟注气二次泡沫油形成机理,评价实际油藏中不同注气方式下二次泡沫油提高采收率效果。实验研究表明,注入天然气可以形成二次泡沫油,其主要的提高采收率机理为体积膨胀、粘度降低以及轻组分含量增加。天然气吞吐较衰竭开发提高采出程度7.24%,而连续与间歇气驱导致泡沫油现象减弱或消失,进而使得采出程度低于衰竭开发实验。油藏数值模拟研究表明,由于注气二次泡沫油的形成,平台12口井8轮次天然气吞吐累积产油量较衰竭开发增加14.7%。行列连续、间歇和边部气驱气窜现象严重,无法形成二次泡沫油。     

泡沫油油藏模拟气泡含量变化初探

随着稠油冷采开采技术的发展,泡沫油油藏模拟作为该领域的重要方向之一,其开采过程中气泡变化情况的研究占有着重要地位。本文结合泡沫油油藏开采过程的表征特性与流动模型,进行了在泡沫油油藏开采过程中气泡含量的变化探究,助力于稠油冷采技术的发展。     

稠油油藏水气交替诱导泡沫油冷采提高采收率实验

针对普通稠油油藏水驱过程中存在的黏性指进、动用不充分、采出程度低等问题,基于新疆油田吉7油藏开展了水气交替诱导泡沫油冷采技术研究,自行设计泡沫油配样装置,通过Image J软件对泡沫油图像进行表征,对泡沫油的性能、泡径、泡沫数量进行综合分析;设计制作可视化平面模型,开展稠油注气辅助水驱的泡沫油微观驱油机理研究;开展岩心驱替实验,优化水气交替诱导泡沫油冷采的注入参数。研究表明：CO₂在低黏原油中形成的泡沫油性能更好,发泡体积为202.1 mL,半衰期为324 s,降黏率为32.35%;泡沫油的发泡体积和半衰期通常与泡径和泡沫油数量呈负相关关系;泡沫油聚并对黏壁残余油有剥离作用,CO₂能够有效动用小孔喉原油、油膜和上层原油;在气液比为1∶1、注入压力为30 MPa、驱替速度为0.2 mL/min的条件下,水气交替诱导泡沫油冷采较普通稠油水驱可提高采收率18.90%。研究成果为新疆油田吉7油藏水气交替诱导泡沫油冷采技术提供了理论依据,也为其他油田水驱稠油油藏提高采收率技术提供了参考。     

出砂冷采稠油油藏泡沫油研究进展

稠油广泛蕴藏于加拿大、委内瑞拉、中国等国家,出砂冷采作为一种有效的稠油冷采技术,主要通过形成泡沫油而获得高产油流,因此,加强泡沫油的相关研究对该类油藏的开发至关重要。调研了中外关于出砂冷采稠油油藏泡沫油的研究现状及最新进展,从分析泡沫油油藏非常规特征入手,系统介绍了泡沫油的定义及性质,详细说明了泡沫油非常规高压物性及压力衰竭实验方法及研究内容,总结了泡沫油孔隙网络模拟及宏观数值模拟方面的研究进展。加强泡沫油流的理论研究,明确岩石流体特征、操作条件等对泡沫油流的影响,探索泡沫油油藏开发后期有效的接替技术是今后的研究重点和方向。     

泡沫油油藏数值模拟研究

泡沫油是一种含有大量分散性小气泡的稠油,衰竭开发泡沫油具有产量高、气油比低、地层压力下降缓慢和采收率高等特点。提出了利用数值模拟技术模拟泡沫油的关键方法,并建立了泡沫油数值模型。通过与常规溶解气驱数值模拟结果的比较以及与室内实验结果的拟合,从定性和定量2个方面证明了所建立模型的可靠性,并利用该模型进一步研究了泡沫油的驱油机理。泡沫油油藏开发过程中产生的分散气,一方面增加了原油的流动能力,当平均地层压力降低到泡点压力以下后仍然能够以初始产量生产1a以上;另一方面增加了体系的膨胀能,减缓了地层压力下降速度,地层压力从6.0MPa降低到5.1MPa的时间接近于从10.0MPa降低到6.0MPa的时间。     

超稠油注气次生泡沫油生成机理及渗流特征

为探索泡沫油在超稠油油藏中的形成机理、渗流特征及驱油效果，采用准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带侏罗系齐古组原油及油藏参数，进行注气形成泡沫油介质筛选及原油泡点压力测定实验，并开展注气微观可视化和填砂管驱油实验，深入解析注气形成泡沫油过程中的渗流特征，评价了注气泡沫油驱油效果。研究结果表明：①准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带侏罗系齐古组原油泡点压力为9.7 MPa，拟泡点压力随着注气量的增加而增加，随温度的上升而上升，50℃的拟泡点压力随着CO₂注入量的增加而增大，压力上升速度较缓，储层具有较好的注气特性。②研究区的泡沫油渗流可分为5个阶段：无气泡阶段、气泡析出阶段、气泡扩张阶段、气泡聚并阶段和气泡消亡阶段。③研究区蒸汽+CO₂方式驱油开采过程较纯蒸汽填砂管驱的采收率可提升13.3%，开采过程中随着压力的释放，气泡数目逐渐增多，产油量逐步缓慢上升；当压力降至泡点压力后，气泡数目趋于平稳，形成较稳定的泡沫油，产油量大幅提升，为主力产油期；当压力释放至拟泡点压力后，气泡数目迅速下降，泡沫油逐渐消亡，产油量缓慢下降。     

Visual Experimental Study of the Factors Affecting the Stability of Foamy Oil Flow

Abstract

Some of the heavy oil reservoirs in Canada, Venezuela, and China under solution gas drive illustrate important features: low gas–oil ratio, high production rates, and very high ultimate oil recovery. It is generally believed that the foamy oil flow is one of the important mechanisms contributing to these unusual performances. A series of two-dimensional etched glass micromodel experiments was carried out to gain an insight into the processes involved in foamy oil flow. In these experiments, the bubble nucleation, migration, coalescence, breakup, and ultimate generation of a continuous gas phase can be observed continuously. On the basis of the experimental analysis, there are two bubble-point pressures in the foamy oil: One is the true bubble-point pressure, and the other is the pseudo-bubble-point pressure. The greater the difference between these two bubble-point pressures, the more stable the foamy oil flow is and the greater the contribution to oil recovery from the foamy oil drive mechanism is. The visualization experimental results show that there are many factors affecting the stability of the foamy oil, including pressure depletion rate, crude oil viscosity, temperature, dissolved gas–oil ratio, etc.     

泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发数值模拟

泡沫油型超重油油藏原始溶解气油比高,地下可形成泡沫油流,水平井冷采初产较高,但一次衰竭开发采收率低。因此,开展了泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发技术研究。根据研究区块油藏地质特征,建立了泡沫油冷采及热采数值模拟模型,研究了泡沫油SAGD驱油机理和开发技术政策。研究结果表明,与油砂SAGD不同,泡沫油具有流动性,泡沫油SAGD驱油机理为在注采井形成热连通之前蒸汽驱油为主、重力泄油为辅,形成热连通后蒸汽驱油为辅、重力泄油为主。泡沫油SAGD启动阶段不需要预热,注采井间垂向井距应适当增大。地层压力下降后油相中析出的溶解气附着在蒸汽腔侧面上影响蒸汽腔的横向扩展。因此,冷采转SAGD时机应尽量延后,当冷采至较低地层压力、溶解气含量大幅降低时转SAGD开发效果更好。由于区块构造具有倾角,生产井水平段井轨迹应保持水平,有利于形成合理的SAGD汽液界面;在满足技术经济条件下,缩小SAGD排距可提高采出程度。提出了提高SAGD开发效果的措施：1采用上下两口水平井冷采,有利于减少溶解气含量,提高SAGD开采效果;2对于多井SAGD,采用（交替）不平衡注汽,可促进蒸汽腔发育,提高采出程度。     

关于泡沫油黏度的若干问题

泡沫油现象被认为是加拿大和委内瑞拉一些稠油油藏在开采中出现异常高产和较高采收率的主要原因,对于泡沫油黏度的研究目前学术界尚无一致结论。针对泡沫油的黏度,主要从泡沫油黏度与异常高产之间的关系、泡沫油黏度模型以及泡沫油黏度的影响因素等3 个方面进行研究。压力衰竭速率、静置时间、测量装置、分散气体积分数、压力和流量、膨胀率和表面活性剂、分散气泡大小和剪切速率以及常规测试和非常规测试等对于泡沫油的黏度均有影响,目前学术界对于稠油泡沫油黏度的争议可能和这些影响因素有关,泡沫油黏度的测量问题可能是引起对泡沫油黏度争议的一个主要原因。泡沫油黏度的研究有利于澄清泡沫油的渗流机理,泡沫油的渗流机理对于稠油油藏数值模拟,尤其是稠油油藏注气开发过程中的优化设计均具有重要意义。     

Foamy oil properties and reservoir performance

In this study, the pseudo-bubble point pressure model is modified to more accurately model the foamy oil properties by modifying the properties of conventional oil and to study the performance of foamy oil reservoir. The calculated results give reasonable fit to the experimental results. The properties of foamy oil and reservoir performance are dominated by the entrained gas. Above the bubble point pressure, foamy oil has the same properties and performance as the conventional oil. Between the pseudo-bubble point pressure and bubble point pressure, the formation volume factor and recovery factor of foamy oil both increase sharply due to the increase of entrained gas fraction. In this period, the recovery factor is as high as 15%. Below the pseudo-bubble point pressure, the formation volume factor decreases significantly and the recovery factor increases slowly resulting from the decrease of entrained gas fraction. The recovery factor in this period is 6%. The overall recovery factor of foamy oil reservoir is 21%, much higher than the recovery factor of 9% of conventional oil reservoir. Most oil is produced in the pseudo-single phase period for foamy oil reservoir. Therefore, it is favorable to prolong this period.