CO2-原油混相带形成机理与表征方法

CO2-原油混相带对CO2驱开发效果具有重要影响,目前尚未提出合理的混相带表征方法。通过理论分析和组分数值模拟,对CO2-原油混相带形成机理与表征方法进行系统研究,结果表明:混相带的形成受CO2与原油间的汽化-凝析作用主导,混相带形成之后的演化主要受水动力弥散作用影响;将油气界面张力等于0.1 dyn/cm的等值线作为混相带后缘,将油相中CO2含量为0.2的等值线作为混相带前缘,混相带宽度等于无因次混相带面积与混相带前缘包络线的长度之比;随着累积注入量的增大,在混相带前缘突破之前,混相带宽度逐渐增大,但增速会逐渐减慢,在混相带前缘突破之后到混相带后缘突破之前,混相带宽度迅速下降,之后趋于平稳。基于混相带的准确表征,可为开展混相带调控改善CO2驱开发效果提供基础。     

注气参数对注气驱非稳态驱替效果的影响

非均质油藏注入气与原油由于受粘性指进、重力和毛管力作用,表现出复杂的非稳态驱替特征.使用标定多相流态的无因次量组,采用组分数值模拟技术研究无因次注气参数(扩散数Nd、重力数Ng)对注气混相驱非稳态驱替效果的影响.结果表明,对于注气混相驱随着扩散数增大,溶剂与原油之间传质效果增强,与原油混相更加充分,驱油效率增大;而对于注气非混相和近混相驱,随着扩散数增大,驱油效率减小,采收率越小.注气速度引发的重力数越小,表现为驱替特征稳定程度由强变弱而最终影响驱油效率;而密度差异造成的重力数越小,驱替前缘越稳定驱油效率越高,控制合理的注气参数可以有效改善注气驱替效果,从而提高采收率.     

气驱窜流特性理论研究

为研究水驱后气驱的窜流特性,在水驱油模型的基础上推导了气驱窜流突破公式,研究了均质和非均质,混相和非混相,以及垂直方向的气窜特性,指出混相形成段塞式驱替,非混相一定发生突进,但突进很小.加入表面活性剂形成泡沫或增加压力达到混相等方法可以达到增加驱替相的黏度,减少气相渗透率和气窜的目的.通过水气交替注入和加入聚合物等材料,降低驱替相的相渗透率,可以减少黏性指进.混相与非混相时,都是高渗透层突破快,指出发生窜流主要是因为地层非均质引起的前缘突破时间不同.在垂直方向,上部地层压力高于下部地层,流体处于连续状态,气体无法上窜,上部流体流入下部;下部地层压力高于上部,出现黏性指进,存在高渗透层则出现舌进.裂缝的存在只是加快窜流速度,窜流前缘突破时间大大减少.在容积器皿中的气液分离效应是重力分离,多孔介质中是黏性指进和高渗透层窜流.     

特低渗透多层油藏水驱前缘研究

特低渗透多层油藏在注水开发时由于各储层物性和流体特征存在差异,会引起各储层注水推进速度不同.利用特低渗透油藏渗流理论建立理论模型,推导了多层油藏考虑油相和水相启动压力梯度的水驱前缘计算公式,分析了渗透率级差、注采压差、注采井距、地层原油粘度对注水推进速度的影响.并针对注采井距的影响,首次提出了无因次水驱前缘的概念.研究结果表明,渗透率级差越大,渗透率相对较小储层的水驱前缘推进越慢;随着注采压差的增大,渗透率相对较小储层的水驱前缘推进速度逐渐增大,但增幅逐渐变缓;随着注采井距的增大,渗透率相对较小储层的水驱前缘推进速度逐渐变快,但无因次水驱前缘却逐渐变小;随着地层原油粘度的降低,渗透率相对较小储层的水驱前缘推进速度逐渐变快,且增幅逐渐变大.     

稠油油藏聚合物驱相对渗透率曲线及驱油效率影响因素

针对目的海上稠油油藏地质特征、流体性质和现场施工工艺,通过岩心驱替实验、岩心CT扫描和理论分析,开展了岩心渗透率、水冲刷作用及原油黏度对聚合物驱相对渗透率和驱油效率影响研究。结果表明,随岩心渗透率增加,油相相对渗透率降低,驱替相渗流阻力减小,水相相对渗透率增高,波及区域面积增大,两相流跨度带增大,最终采收率增加;水冲刷对岩心孔隙结构的“携屑”和 “剥蚀”作用会扩大孔喉半径,增大岩心渗透率,其对相渗透率曲线和驱油效率的影响与岩心渗透率增大造成的影响相同;随原油黏度增加,油水两相相对渗透率降低,驱替相黏性指进现象加剧,渗流阻力增加,波及区域面积减小,两相流跨度带减小,最终采收率降低。     

CO_2混相与非混相共同驱极限井距计算方法

基于非达西渗流理论,考虑原油黏度、油相及CO_2相启动压力梯度的变化,建立了CO_2混相与非混相共同驱渗流数学模型,用传质-扩散-吸附方程求解混相波及区内CO_2浓度的分布,用特征线法求解非混相波及区内饱和度方程,推导出特低渗透油藏CO_2混相与非混相共同驱极限井距计算方法。以F142和G89两个区块为例,进行极限井距计算,结果表明:(1)极限井距随注气压力的增大而增大,随注气速度的增大而减小;(2)纯CO_2渗流区长度对极限井距的贡献最大,CO_2-原油有效传质区域及非混相波及区长度对极限井距的贡献居中,纯油区的贡献最小,注气速度越大,纯CO_2渗流区与CO_2-原油有效传质区域及非混相波及区长度差距越小,随着注气速度减小,差距越来越大,此规律表现得更加显著;(3)混相波及区与非混相波及区的压力下降梯度有着显著的差异,混相波及区中CO_2-原油有效传质区域的压力下降梯度比非混相波及区大。     

考虑储层伤害下的低速非达西斜井拟稳态产能分析

通过对低渗透油藏渗流特征的研究,建立了拟稳定渗流条件下,同时考虑启动压力梯度和储层伤害等因素的斜井低速非达西渗流无因次流入动态方程通式。以海拉尔盆地某低渗透油田的一口斜井为例,分析了启动压力梯度、拟表皮系数和真表皮系数等因素对斜井低速非达西渗流无因次IPR曲线的影响。结果表明,真表皮系数对IPR曲线的影响较大,在同一无因次压力下,随着真表皮系数的增大,无因次产量越低,并且无因次产量减小的幅度越来越小;拟表皮系数是由于井斜引起的,与井斜角有着密切关系,在启动压力较小时,随着井斜角的增大,拟表皮系数减小,对IPR曲线影响较小,在同一无因次压力下,无因次产量减小的幅度越来越大;只有在启动压力梯度较高时,启动压力梯度、泄油半径、平均地层压力对IPR曲线影响较大。     

微观孔隙结构非均质性测试方法研究

采用地层水驱替蒸馏水的方法,根据无因次突破时间配合前缘地层水饱和度剖面评价岩石孔隙结构非均质性。结果表明:非均质性的增强使得无因次突破时间在0~1范围内缩短,突破后出口端驱替相饱和度呈上升趋势。     

旋流反应器内颗粒停留时间分布的CFD模拟

采用欧拉双流体模型对旋流反应器内气固两相流动进行数值模拟,附加无反应组分输运方程研究颗粒停留时间分布(RTD),并考察了操作参数和催化剂粒径对RTD的影响。结果表明,旋流反应器内RTD曲线为单峰分布,切向入口气速越大,颗粒RTD无因次方差减小,流动越接近平推流。增大颗粒循环量可减少颗粒平均停留时间,但加剧了颗粒返混。此外,平均停留时间随颗粒粒径增大,呈现出先增大后减小的趋势,且颗粒越小,返混越严重。     

多孔介质中气水渗流的微观机理研究

利用微观玻璃模型进行了气水两相渗流微观机理研究.孔隙水平的直观观察表明:气水两相排驱和渗吸的微观渗流机理截然不同,低流速时虽然二者均受毛管力的影响,但排驱时气水前缘始终沿连续的大喉道路径运移,存在明显的跳跃式运移现象;速度较高时,有明显的粘性指进现象,气体前缘呈树枝状,随流速的增加,分叉更多.而低速渗吸时水沿壁进入孔隙,首先充满小喉道,发生严重的毛管指进,并沿壁能到达孔隙模型的各个角落,前缘推进随流速的增加而变得均匀.实验结束后的气水微观分布分析,对提高油气采收率的研究具有指导意义.      

考虑弥散的混溶驱替模拟

弥散是混溶驱替过程中一种重要的传质方式,在一定程度上决定着体积波及效率,然而很多混溶驱替模拟过程均未考虑弥散的影响。为此,根据随机建模方法来构建体中心网络模型,利用Kirchoff定律和有限差分方法对模型压力场和浓度场进行耦合求解,开展混溶驱的动态网络模拟,分析孔隙结构特征参数与流体流动参数对混溶驱的影响。结果表明：与不考虑弥散的混溶驱相比,考虑弥散的混溶驱体积波及效率更高,驱替流体突破时间更晚,前缘突破时的采出程度更高;对于考虑弥散的混溶驱,孔隙非均质性越强（或孔隙连通性越低或黏度比越大或驱替流量越大）,黏性指进现象越明显,体积波及效率越低,前缘突破时间越早,采出程度越低;前缘突破时的采出程度与孔隙非均质性（或孔隙连通性）呈线性关系,与黏度比（或驱替流量）呈乘幂关系。该研究成果对于弄清溶质运移规律和提高驱替流体的体积波及效率具有重要意义。     

改善特低渗透油藏注二氧化碳驱油效果的方法

大庆外围扶杨油层为特低渗透、低流度和低产量的油层,在注水开发条件下无法有效动用.以芳48断块为对象,采用数值模拟技术,利用Eclipse软件研究改善注CO2驱油效果的方法.研究结果表明,超前注气能够提高油藏压力和初期产能,降低特低渗透油藏早期的产量递减;周期注气能够有效改善流度比,扩大CO2的波及体积,降低黏性指进的影...     

表面活性剂降低CO2驱最小混相压力研究现状

CO2混相驱油技术因其驱油效率高的优势而迅速发展。国内多数油藏原油与CO2混相压力过高,无法实现混相驱替。鉴于此,降低CO2与原油最小混相压力是突破方向。目前主要是寻找合适的表面活性剂等添加剂来降低CO2气相与油相的界面张力,进而降低二者间的最小混相压力。其中,研发新型的CO2-原油两亲性表面活性剂极为关键。     

腰英台特低渗透油藏C02驱油井见气规律研究

机理研究和国外矿场实践表明,C02驱油可以大幅度提高低渗透油藏的采收率。在腰英台油田进行7注30采的CO2驱油试验,注气1a后,16口油井不同程度见气。针对试验区低孔、特低渗透、储层非均质性强、油水关系复杂的地质特征,结合油井见气前、CO2前缘突破到井口、气量稳定与上升、接近气窜前后和严重气窜等阶段的生产动态特征,系统分析了CO2驱油井的见气规律。研究认为裂缝发育方向上的油井优先见气,快速气窜;沉积微相是控制C02平面运移方向与速度的主要因素;同一沉积微相上,储层物性好的高渗带是C02黏性指进的重要影响因素。另外,紧密跟踪动态,建立腰英台地区油井的气窜标准,剖析了不同见气阶段生产特征的内在原因,给出气窜井与气窜井组的监测生产建议。     

对内部注水小断块油藏提高采收率的认识

对江苏油田内部注水油藏（主要指切割注水及封闭断块注水）在开发中出现的见水早、含水上升快、水驱波及系数及采收率低等问题地进行了分析,指出单层突进及粘性指进是造成这一现象的根本原因。分析了影响单层突进及粘性指进的因素,提出了控制单层突进及粘性指进的措施及提高水驱波及系数和采收率的方法,如：先期分注;常规井距下注采比控制在0.8以内等方法。认为内部注水油藏适当放大注采井距不仅可以节约投资,而且有益于控制单层突进及粘性指进并提高采收率。     

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。     

The Areal Sweep Efficiency of the First-contact Miscible Displacements: An Experimental Approach

Abstract

Solvent flooding using the water alternating gas (WAG) technique is very important for predicting the process performance. This technique has been employed in a number of oil fields. However, little data are available in the literature. Therefore, there is an immense need for the sweep efficiency data resulting from first-contact miscible flooding, particularly in view of conducting reservoir simulation studies. In this article, we conducted a series of WAG displacements through glass bead packs. A number of miscible WAG displacement tests were conducted at WAG ratios of 1:1, 1:2, and 2:1. Constant flow rates were used to mask the effects of capillary number on sweep efficiency. Experimental results revealed that the WAG ratio affects the sweep efficiency of the miscible flooding process. In addition, new correlations of areal sweep as function of mobility ratio at various WAG ratios were developed. The data provided can be useful to the oil industry in conducting analytical and numerical modeling studies of miscible WAG processes.     

砂岩油藏CO2驱提高采收率油藏筛选与潜力评价

由于能够满足环境保护和提高采收率的双重需求,CO2驱越来越受重视。CO2驱油藏筛选与潜力评价方法是进行中长期发展规划和规模化矿场应用的基础,但以混相-非混相驱理论为指导的筛选标准难以适应中国陆相砂岩油藏的需求。为此,首先利用数值模拟方法研究CO2驱混相特征,揭示初期注入端出现暂时混相,之后混相区向采出端移动并呈现相分离、前缘界面张力降低、采出井界面张力升高的规律;分析混相程度的变化特征,并提出近混相驱划分界限;在现有标准的基础上,提出新的CO2驱油藏筛选标准。将该标准与模糊评判和层次分析法相结合,建立了砂岩油藏CO2驱筛选方法,并应用于中国石化CO2驱油藏筛选。结果表明,剔出化学驱油藏和稠油油藏后,中国石化适合CO2驱的石油地质探明储量达22.62×108t,其中混相驱、近混相驱和非混相驱的石油地质探明储量分别为4.89×108,6.59×108和11.14×108t,预计增加可采储量2.03×108t。