基于多段井模型的海上油田新型控水技术可行性研究

新型控装置(AICD)具有对水相的智能识别和抑制功能。通过建立海上某高渗底水砂岩油田多段井模型,对AICD技术进行了数值模拟研究。研究表明,采用AICD技术能抑制底水锥进速度、扩大底水波及面积、降低油井含水率和提高油井产量;在油田综合含水达到80%前实施AICD技术增油效果最好,而在目标油田综合含水92%的情况下进行AICD完井仍能有效增加油井产量。AICD技术为海上油田控水技术的发展提供了新的思路。     

国外AICD技术应用与启示

底水锥进严重影响水平井产能,而流入控制装置(ICD)在水平井见水后抑制作用有限。国内外依据阿基米德原理、伯努利方程以及遇水膨胀橡胶特性,在ICD技术基础上,研究出对不利流体具有智能选择和抑制功能的自动流入控制装置(AICD),根据原理和装置结构不同,可分为夹片型、浮动圆盘型、流道控制型及自膨胀型四种,它们在室内实验中表现出对不利流体(水或气)较好的抑制作用。在Ginta、Peregrino、Troll、Ivar Aasen、Rubiales和Quifa等水体活动强烈的海上高渗砂岩油田开发中,数值模拟和现场实践结果表明,AICD技术能有效抑制底水锥进,达到油井增产、含水率下降和油藏采收率提高的目的。AICD技术在我国非均质强、底水锥进快、不利流度比的油田中具有广阔的应用前景和发展空间。国外的应用经验表明,早期分析评估、室内流体实验以及数值模拟优化等,对AICD技术的成功应用至关重要,因此形成一套适合中国油田特点的AICD技术设计和施工行业规范是今后主要发展方向。     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚,在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守;在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果,提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法,该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线,基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一,然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析;同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高;溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点,地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%;饱和压力之上,随着压力下降,析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大,凝固点在15 MPa以下近乎不变,蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势;压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征,在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。     

析蜡温度确定方法的研究与分析

选择合适的析蜡点测试方法可降低方案成本。采用4种测试方法测定了SY油田和KF油田高凝油在不同条件下的析蜡点。研究发现,显微观测法、差示热量扫描法、激光法、流变法所测析蜡温度依次降低,根据测试条件可依次划分为析蜡结晶温度、临界蜡沉积温度、沉积影响温度;析蜡温度与含蜡量高低无关,受高碳数石蜡影响较大;饱和压力附近含气原油析蜡温度最小,与脱气原油相比下降9 ℃;脱气原油压力从0.1 MPa增至24 MPa析蜡温度增加3.1 ℃;含气原油相同压力下剪切速率从10 s-1增至1 191 s-1时析蜡温度下降了2.9 ℃;受沥青质沉积影响,压力低于15 MPa后沉积影响温度高于临界蜡沉积温度;流变法测试结果满足工程需要,结合实验结果建议采用活化能法处理。该研究可以为工程中析蜡温度的选取提供理论和技术支持。     

致密砂岩静态渗吸实验研究

为了研究致密油岩心的渗吸作用、机理及影响因素,建立了致密岩心渗吸实验装置,进行了致密砂岩岩心油水渗吸实验,研究了温度、压力和表面活性剂等因素对致密岩心油水渗吸效果的影响,分析了渗吸效率随时间变化曲线、曲线特征点及渗吸影响因素,得到了致密砂岩岩心渗吸规律及特征。结果表明,渗吸作用主要发生在基质岩心的表层,温度对渗吸的第二个阶段有较大的影响。单面致密油岩心油水渗吸效率在10%左右,地层条件下油水渗吸效率在25%左右。     

实际地层温度压力条件下的渗吸实验研究

采用低渗透砂岩岩心进行实际地层温度压力条件下的渗吸实验,分析低渗透砂岩注水吞吐过程中的渗吸规律,并与常温常压渗吸实验进行了对比。实验表明,常温常压渗吸效率为18%~24%,平均为21%;前6 h岩心渗吸速率最快,为0.8~1.7 %/h。实际地层温度压力条件渗吸效率为24%~31%,平均为27%;第1轮次渗吸速率最快,为2.6~3.6 %/h。与常温常压渗吸相比,实际地层温度压力条件下能提升渗吸效率5%~7%,渗吸速率也明显高于常温常压渗吸,分析认为实际地层温度压力条件下可增加渗吸动力、减小渗吸阻力,更有利于发生油水置换。建立了渗吸深度理论计算模型,得出岩心渗吸波及的深度为0.25~0.63 cm,认为前期快速渗吸阶段进入的深度属于厘米级范围,渗吸深度随渗吸效率的增加而增加。综合研究认为,提高地层压力和进行大面积压裂可有效提高渗吸效率。     

致密油气储层基质岩心静态渗吸实验及机理

致密油气藏已经成为非常规油气领域的开发重点。渗吸作用作为致密油气渗流机理的重要内容,可以有效地提高致密油气藏的采收率,但目前这方面的研究较少。选取中国典型致密油气储层基质岩心,进行不同条件下的渗吸实验。对实验现象与实验结果进行深入分析,提出新的致密油气储层基质岩心渗吸机理——层渗吸理论,即渗吸是从岩心表层开始逐层向岩心内部进行的。根据修正质量法计算渗吸效率的公式得到准确的室内渗吸实验数据,并将数据标定为实际地层尺度。结果表明,致密油气储层基质岩心在地层条件下的油水渗吸效率为12%~18%,渗吸速度数量级为1×10~(-4)cm/min。应用渗吸作用开发致密油气需要与其他开发方式相结合,才能提高致密油气产量的最终效果。     

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。     

新疆吉木萨尔凹陷致密油藏最小混相压力实验研究

最小混相压力是油田采取注CO2增产方式的重要参数之一，为了确定新疆吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油藏原油与CO2的最小混相压力，进行了室内细管实验和界面张力实验。结果表明，细管实验测得新疆致密油藏最小混相压力值为18.70 MPa，略大于界面张力实验测得最小混相压力值18.44 MPa，二者相差1.4%，均小于油藏压力43.00 MPa，因此在现有油藏条件下CO2与原油能实现混相；平衡压力越大，CO2溶于原油后界面张力降低越多，当系统平衡压力从0.73 MPa增大到28.46 MPa时，原油与CO2的界面张力值由22.62 mJ/m2降到1.83 mJ/m2；当平衡压力在0.73~13.33 MPa时，CO2在原油中的溶解占主导作用，当平衡压力在15.84~28.46 MPa时，CO2对原油中轻质组分的萃取占主导作用，且原油与CO2相互作用机制由CO2溶解度向CO2萃取轻质组分转变时的压力为13.67 MPa。通过实验研究，加深了对目标油藏最小混相压力及原油与CO2微观相互作用机理的认识，为目标油藏注CO2增产开发方案的制定提供理论支持。     

高压条件下含气高凝油析蜡特征

目前脱气含蜡油研究成果对析蜡带来的影响认识不够清楚，在油藏开发或管道加气输送设计中过于保守；在高压条件下析蜡特征研究也存在测试手段单一、测试压力低以及测试温差间距大的不足。基于前人研究成果，提出了一种基于激光法的含气高含蜡原油析蜡特征预测新方法，该方法采用激光法获得含气原油与脱气原油激光衰减测试曲线，基于Beer-Lambert定律将不同条件下激光衰减曲线的标度进行统一，然后在脱气原油研究成果的基础上实现对高压含气条件下析蜡特征的研究与分析；同时设计了一套高压取样装置验证了预测结果的可靠性。实验结果表明：激光法测试结果准确度高；溶解气的存在能有效降低高含蜡原油析蜡点、凝固点，地层条件比地面条件下平均析蜡速率下降19%；饱和压力之上，随着压力下降，析蜡点在12~18 MPa区间降幅较大，凝固点在15 MPa以下近乎不变，蜡晶颗粒平均等积圆直径和宽度系数在波动中分别呈上升和下降趋势；压力低于15.8 MPa后沥青质以分散态的形式析出并影响原油析蜡特征，在抑制蜡晶析出的同时加速原油胶凝过程。