重力分异和非均质性对天然气藏CO2埋存的影响——以中国南方ＸＣ气藏为例

在含CO₂的天然气藏中实施CO₂长期稳定埋存并提高天然气采收率,实现CO₂的规模化综合利用,具有重大的现实意义。为此,以一个真实的含CO₂浅层废弃气藏为埋存靶场,运用数值模拟方法,设计了纵向非均质气藏剖面模型,用于研究气藏储层在正韵律、反韵律以及复合韵律条件下气体运移对超临界CO₂稳定埋存的影响,并重点研究了重力分异和地层非均质性条件下的流体运移规律。结果表明：不同韵律剖面模型在注超临界CO₂埋存及开采剩余天然气过程中,作为反韵律的目标气藏注超临界CO₂埋存过程在生产井突破最晚,吸入的超临界CO₂量最大,天然气累计采出量最多,其超临界CO₂埋存潜力相对最大;重力分异可引起超临界CO₂与天然气之间产生非平衡态相的分离,天然气向气藏高部位运移,CO₂最终趋向于形成“超临界CO₂垫气”,可以很稳定地沉积在气藏下部形成“垫气”埋存。该成果为实现CO₂减排、降低CO₂捕集与埋存技术（ＣＣＳ）成本提供了技术支撑。     

交替注CO_2/N_2驱油机理数值模拟研究

针对江苏油田已投入开发断块油藏,开展交替注CO2/N2段塞驱提高采收率可行性研究。在地层复合流体相态特征实验数据拟合计算基础上,采用数值模拟技术开展均质剖面、正韵律剖面、反韵律剖面、含夹层剖面、层间非均质剖面模型注N2、注CO2、交替注注CO2/N2气驱开发效果敏感性分析,阐述交替注CO2/N2段塞驱替机理。     

CO2的埋存与提高天然气采收率的相行为

CO₂捕集与埋存可实现大气中CO₂的有效降低,但成本高昂,而处于特定温度压力范围的气藏可保证超临界CO₂的稳定埋存,是其理想的埋存靶场。研究认为：气藏中所储存的具有开发潜力的天然气会挤占超临界CO₂的地层空间,影响其稳定埋存;选择适合的超临界CO₂稳定埋存深度,在埋存的同时利用CO₂驱替开采天然气,有利于CO₂埋存并降低成本;在向气藏注入CO₂提高天然气采收率的过程中,CO₂驱替地层天然气的过程是“混相驱替”。根据PY干气藏温度、压力条件,在CO₂与天然气混合体系PVT相态特性实验测试基础上,运用状态方程模拟方法,分析了3种不同流体带特别是超临界CO₂天然气过渡带的偏差系数、地下体积比、密度、黏度的变化,明确了利用气藏实施超临界CO₂稳定埋存与注CO₂提高天然气采收率相互配套的必要性和可行性,并据此给出PY气藏在实施注入CO₂提高天然气采收率技术时,超临界CO₂可行的注入深度和采气压力范围。     

秦南凹陷秦皇岛29-2高含CO2气藏天然气成因与成藏过程

秦皇岛29-2高含CO2气藏是秦南凹陷首个重大油气发现.基于天然气组分、稳定碳同位素、氦同位素等地球化学资料分析了天然气成因,并通过生烃史和流体包裹体特征分析了成藏期次和充注过程.结果表明:CO2的成因类型为火山幔源型无机成因气,烃类气为来自邻近洼陷沙河街组的油型气;气藏具有晚期快速成藏的特征,CO2与烃类应为同期充注,新近纪强烈活动的凸起边界断裂是其运移的主要通道,并且流体界面随着连续充注而逐渐降低.今后勘探应重视CO2分布研究和预测.     

大庆油田注天然气非混相驱矿场试验研究

大庆油田已进入高含水期，河流三角洲相正韵律厚油层存在着严重的非均质性，注水开发效果较差。为了改善开发效果，选择低、高弯度河型厚油层两个试验区进行了注天然气非混相驱先导性矿场试验。试验表明，水、气交替注入后，在油层中形成油、气、水三相流动，增加了渗流阻力，改善了吸入剖面；由于重力分异作用，驱扫了正韵律厚油层顶部的剩余油。对于河流相储层，顺点坝走向或河道沉积方向注气效果好。试验区现已提高采收率３．５５％～４．０％，预计最终采收率提高９．０％左右，经济效益显著。试验证明，注天然气非混相驱是提高采收率的一种实用技术。     

松辽盆地昌德东CO2气藏形成机制及成藏模式

通过对松辽盆地北部昌德东地区CO2气藏中天然气组分、天然气成因、气藏特征、断裂及火山岩相等研究,探讨昌德东地区CO2气藏的形成机制及成藏模式.研究表明,昌德东地区CO2为幔源成因,烃类气为油型气与无机烃类气混合成因;芳深9井-芳深701井区为CO2气藏,芳深6井-芳深7井区属高含CO2气藏,二者是两个互不连通的气藏系统.松辽盆地深层CO2气藏的形成机制可概括为:深部热流底辟体的顶部是CO2的储集库.基底大断裂向下收敛于拆离带并沟通CO2气源,CO2通过基底大断裂和古火山通道向上输导并在适当圈闭中聚集成藏.运聚通道组合类型的差异以及运移过程中天然气的重力分异作用是导致芳深9井-芳深701井区和芳深6井-芳深7井区气藏中CO2含量差异的根本原因.图5表3参32     

大庆油田注天然气非混相驱矿场试验研究

大庆油田已进入高含水期，河流三角洲相正的律厚油层存在着严重的非均质性，注水开发效果较差，为了改善开发效果，选择低，高弯度河型厚油层两个试验区进行了注天然气非混相驱先导性矿场试验，试验表明，水，气交替注入后，在油层中的形成油，气，水三相流动，增加了渗流阻力，改善了吸入剖面，由于重力分异作用，驱扫了正韵律厚油层顶部的剩余油，对于河流相储层，顺点坝走向或河道沉积方向注气效果好，试验区现已有提高采收率３．     

东营凹陷永安镇断裂带气藏成藏规律研究

东营凹陷永安镇断裂带天然气藏为石油伴生气经多次运移分异聚集形成的次生气藏，其成藏因素较为复杂。为了总结天然气成藏规律，指导下步天然气勘探开发工作，对天然气成藏条件与成藏主要控制因素进行了综合研究。研究表明：充足的气源条件提供了天然气成藏的物质基础；多套储盖组合良好的配置关系构成了天然气成藏的重要地质要素；断裂作用不仅控制圈闭的形成，还为油气运移提供了运移通道和油气藏遮挡簪件；温度和压力条件控制了天然气的分异。埋深小于2000m有利于天然气分异、聚集形成气顶气藏和纯气藏。天然气藏分布由洼陷中心到边缘呈现油藏-气顶气藏-纯气藏的分布规律。     

天然气藏 CO2驱及地质埋存技术研究进展

目前,随着 CO₂ 排放量的增加,全球温室效应日趋显著, CO₂ 的处理问题显得愈加重要。 中国现阶段的 CO₂ 埋存点均为油藏或盐水层,将干气藏 CO₂ 驱与其埋存相结合的研究甚少,现场试验更是没有。为此,调研了大量国外的相关研究,综述了目前已有的衰竭干气藏 CO₂ 驱及地质埋存示范工程,并结合已发表的气藏 CO₂ 驱室内实验与数值模拟研究成果,分析了影响 CO₂ 驱提高气藏采收率(EGR）的各个因素, CO₂ 驱的优缺点及发展方向,以及今后在低渗致密气藏 CO₂ 驱方面应做的工作。 结果表明： CO₂ 埋存于干气藏中安全可靠、存储量大、成本低,同时可采出部分剩余天然气;束缚水可减弱储层非均质性对干气藏 CO₂ 驱的影响;在中高渗气藏中,与气态 CO₂ 驱相比,液态或超临界态 CO₂ 驱效果更好;进行气CO₂ 驱开注时气藏压力越小,注入压力和注入速度越大,其提高采收率效果越好。     

气液分异作用对泡沫运移封堵效果的影响

为考察气液重力分异作用对泡沫在储层内运移封堵效果的影响,采用二维均质可视化模型进行测试。结果表明:在气液重力分异作用下,泡沫在储层内呈现向上运移封堵趋势,气液体积比为0.5:1相比1:1和2:1在储层内的压力传播距离、波及面积和封堵强度较大;气液体积比1:1相比2:1和0.5:1的泡沫阻力因子下降幅度最小,重力分异作用体现最弱。气液重力分异作用对泡沫在储层内运移封堵效果存在较大影响,优化气液体积比可减缓气液重力分异作用,增强泡沫稳定性及封堵强度。     

CO2地质埋存技术与应用

全球CO2每年排放量约240×108t,地质埋存技术被认为是近期内温室气体减排的主力军。本文首先简要介绍了国际性气候变化会议发展历程,阐述了中国的CO2减排行动、地质埋存路线和地下封存潜力。其次,总结了国内外CO2在高含水老油田、低渗透油藏、天然气田、页岩、煤层、废弃气藏和凝析气藏、盐水层、废弃油藏、煤炭开采废弃矿井区等地质体的提高采收率与埋存"双赢"技术以及封存机理、研究方法、关键技术、示范项目及封存量等,描述了海洋封存、海底沉积物层内封存、CO2水合物方式存储、CO2置换强化开采天然气水合物、CO2作为注入介质开采地热等最新研究动态。最后结合安全埋存,探讨了CO2地质埋存技术的相关科学问题,为我国下一步的CO2地质埋存汲取先进经验。     

中国东部中、浅层气藏成藏动力学特征--以济阳坳陷中、浅层气藏为例

中、浅层气藏是我国东部以产油为主的盆地中重要的天然气勘探目标。气藏分布范围主要在埋深500－2000m。地下温压场控制了气藏的成藏动力学。当地层压力与油藏饱和压力之差低于3MPa,天然气会从石油或地层水中游离出来,形成气顶或纯气层。中、浅层气藏主要是次生气藏,天然气成因多样,其中油田伴生气是主要来源,其次,油藏中石油降解形成的甲烷气也是浅层气藏的气源。盖层控制了气藏的纵向分布,气藏的剩余压力低于盖层的突破压力是形成天然气聚集的必要条件,一般从埋深800m开始,泥岩盖层就开始具备了封盖能力。断层是天然气垂向运 移的主要通道。油气藏内的重力分异和沿断层及不整合面的运移分异是中、浅层气藏形成的机制,因此,中、浅层气藏在盆地中的分布主要受断层控制。在油气源充足及存在一系列沿倾向连通的圈闭时,依据圈内的封闭机制会发生两种类型的差异聚集,油气藏的分布亦复杂化。     

涠洲12-1油田注气重力辅助稳定驱替机理研究

涠12-1油田涠四段油藏注采井网不完善,并且在钻完井过程中由于储层受到严重污染,注水较晚,最终导致涠四段油藏地层压力下降,开发效果不好。为改善该油藏开发效果,试图进行注气开发,为确定油藏注气开发的效果,结合油藏的地质油藏特点,综合运用带倾角的长岩心注气重力稳定驱、带倾角的注采井组二维均质剖面模型、层状剖面模型以及韵律剖面模型,并采用注气驱机理数值模拟的方法对注气驱替机理进行了研究。模拟结果表明,涠洲12-1油田中块涠四段注气非混相驱油的主要机理为重力分异辅助作用,储层非均质性、油气毛管压力和注入气黏度变化对注气驱油的采收率影响较小。采油速度不超过5%,注气近混相驱可以形成比较稳定的下倾气驱油界面,且比注水开发将提高采收率10个百分点以上。     

注CO2提高气藏采收率

通过大量文献调研，概述注CO2提高气藏采收率（EGR）。注CO2提高气藏采收率的主要方法，是剩余天然气恢复压力法——将CO2高压注入地层并恢复地层压力。在地层条件下，CO2一般处于超临界状态，粘度大大高于甲烷粘度，密度远大于甲烷。随着注入量的增加，使CO2向下运移可稳定地将甲烷驱替出采出井，并具有避免沉淀和水侵发生的优点。文献表明，CO2纯度与注入气体扩散系数成反比，扩散系数小，天然气采收率高，CO2含量为99．433％的注烟道气可提高采收率至88％-90％OGIP，效果最佳。CO2扩散系数、在水中的溶解性、注入时间及注入速率对提高采收率均有不同程度的影响。     

文33-204CO_2气藏成因初探

文 33-2 0 4气藏是一个 CO2 含量极高的天然气藏 ,其 CO2 含量高达 89.2 8%。通过天然气化学组分、气源类型等资料的对比分析 ,研究该区气藏的形成条件、构造发育与油气聚集的关系 ;应用重力分异作用、CO2 和烃气在油、水中的溶解度差异特征等 ,分析文 33-2 0 4CO2 气藏的成因 ,认为 :该气藏中气和第三系生成的天然气有重大差别 ,其与下伏煤成气有直接的亲缘关系 ,气藏属煤成气藏。文 33-2 0 4CO2 气藏的发现 ,证明文南地区还存在另一气源 ,即 C— P系煤成气源 ,为天然气勘探提供了一个新领域。     

底水砂岩气藏注CO2驱气提高采收率机理及埋存效果

注CO₂已被广泛应用于提高油气藏采收率,但有关底水砂岩气藏注CO₂驱及CO₂埋存协同开发的研究较少,气态CO₂和超临界态CO₂驱替天然气的机理和差异尚不明确。为了改善底水砂岩气藏水侵情况和明确气态与超临界态CO₂驱提高采收率及CO₂埋存机理,以X底水砂岩气藏为例,开展了注CO₂驱适宜度评价,提出了X气藏CO₂驱最优开发方案,并对比了气态和超临界态CO₂驱提采机理和效果,最后对注CO₂驱最优方案开展了生产及埋存预测。研究结果表明：(1) X气藏适合进行注CO₂驱,注CO₂提高采收率的最优方案即注采井网为低注高采、关井时机为采出气CO₂浓度达10%～20%、转注时机为地层压力7.5 MPa、压力恢复水平为地层压力7.5 MPa、注气速度为3.5×10⁴ m^...     

川中地区须家河组天然气成藏机制研究

以天然气形成时期研究、天然气地球化学特征分析及运移地质条件分析为基础，对川中地区上三叠统须家河组天然气成藏机制进行了系统研究。研究认为川中地区须家河组气藏为2期气相充注，在燕山末期-喜山期构造抬升过程中，储层水溶气脱溶可能性小、残余气相的卸压膨胀具有一定贡献；虽然须家河组砂岩厚度大、分布广，但储层强烈的非均质性以及较平缓的区域地层，限制了油气进行长距离运移；天然气及凝析油等地球化学特征表现为近距离运聚成藏特点。从而为川中地区须家河组构造-岩性气藏的勘探提供了新的依据。     

英国大陆架油田注CO_2的优化

注CO2是北美陆上油田提高原油采收率(IOR)的成功技术.虽然还没有确定为海上IOR技术,但是注CO2是减缓北海设计采油量下降和提高环境效益的一种手段.可以在IOR和CO2埋存效率之间进行权衡.如果根据每桶增油所注的气体计算注CO2是有效的,对于IOR将需要注较少的CO2.因此,对于IOR和CO2埋存,出现了优化注CO2的问题,潜在的关键控制是最佳水气交替注入(WAG)比.在本文中,考虑了典型英国大陆架(UKCS)油田注CO2的优化,这些油田具有相当不同的油藏性质.预计在油藏压力下,CO2通常与原油混相.因此,进行了适合于典型UKCS油田的补充优化研究.这包括用简单一般模型和油田模型进行3D模拟.这两种模型都包括典型的高连通性通道和实际产气限制.研究结果证实,对于含有高连通性通道的UKCS油田,WAG的采收率往往比在不注水的情况下注CO2的采收率高.仅对于理想的均质模型,在不注水的情况下注CO2获得了较高的采收率.对于WAG和在不注水的情况下注CO2,一般模型给出了相似的埋存,但是当没有优化完井策略时,证明WAG要好得多.即使WAG对于IOR是较佳的,但对于非均质油田模型,在不注水的情况下注CO2对于CO2埋存较好.这表明,IOR和CO2埋存的优化将取决于油田,包括合适的完井策略和WAG比的选择.     

东营凹陷坨-胜-永断裂带天然气成藏条件及富集规律

充足的气源、多种类型圈闭及优质的区域盖层和局部盖层构成研究区天然气成藏的有利地质条件。研究表明 ,温压场直接控制了天然气的分异和聚集 ,埋深处于 2 0 0 0m以上的圈闭有利于天然气成藏 ;断层不仅为油气运移提供了垂向运移通道 ,而且为油气成藏提供了遮挡条件 ;三角洲沉积体系的三元结构与生烃、运移和圈闭有机地结合为一体。断裂带天然气成藏模式揭示 ,油气聚集从洼陷中心到边缘呈油藏—气顶油藏—纯气藏的分布规律     

纵向非均质砂层内石油运移和聚集的模拟实验

通过不同充注方式层内非均质砂层油运移和聚集的二维模拟实验表明:正韵律砂层中,不同非均质程度,即不同渗透率级差的砂层,在不同的充注方式和能量条件下,油气运移路径和通道与含油层位具有差异。当渗透率级差较小时,中部渗透率中等的砂层比下部渗透率大的砂层和上部渗透率小的砂层更容易成为油气运移路径和通道,成为含油层;当渗透率级差较大时,下部渗透率大的砂层比中部渗透率中等的砂层和上部渗透率小的砂层更容易成为油气运移路径和通道,为含油层。反韵律砂层中,渗透率级差较小时,上部渗透率大的砂层和中部渗透率中等的砂层比下部渗透率小的砂层更容易成为油气运移路径和通道,为含油层。在稳态充注条件下,侧向充注和断层充注含油层位基本相同,含油饱和度在垂向上表现为"韵律"特征;断层幕式充注下,含油面积更大,中等渗透率和大渗透率砂层均为含油层,且在大渗透率砂层中运移效率较高。