高压环境双水平井SAGD三维物理模拟实验

针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究结果表明:与低压环境下的SAGD生产过程相比,在高压环境下蒸汽腔发育过程虽然也分为3个阶段,但是蒸汽腔体积小,横向扩展范围有限;生产过程中没有出现稳产阶段,产油速率和油汽比在达到最大值以后迅速降低,大量原油在高含水和低油汽比阶段被产出;生产过程中热损失速率先缓慢、后迅速增加,最后保持稳定,与蒸汽腔发育的3个阶段相对应。根据实验研究结果可知,在高压环境下进行SAGD生产难以取得较为理想的开发效果,低压环境下SAGD开发的采收率远高于高压环境下SAGD的采收率。因此,高压环境下实施SAGD不能有效释放蒸汽潜热从而提高稠油油藏采收率,在能降低油藏压力的条件下,应首先利用适当工艺措施降低油藏平均压力,再实施SAGD开发。     

稠油油藏高温凝胶改善蒸汽驱开发效果可视化实验

针对稠油油藏蒸汽驱汽窜现象严重的问题,为了研究高温凝胶改善稠油注蒸汽开发的效果,利用二维可视化物理模拟设备,通过图像采集系统对比了注入高温凝胶前、后的图像,并全程跟踪了蒸汽驱开发稠油时汽窜产生的过程以及注高温凝胶后蒸汽驱油层的波及情况,据此研究了利用高温凝胶改善蒸汽驱开发效果的微观机理。实验结果表明:稠油蒸汽驱过程中,由于压力梯度的差异,注采井间容易形成窜流通道;蒸汽在油层中产生明显的指进现象,从而降低蒸汽的波及范围,窜流通道两侧存有大量的剩余油;凝胶溶液首先进入窜流通道,并占据颗粒间的大孔隙,成胶之后对高渗通道有良好的封堵作用;后续注入的蒸汽绕过主流通道,能够进一步驱出剩余油。驱油结果表明:注入凝胶之后的最终波及效率能够达到70.44%,最终驱油效率达到60.45%,分别比单纯蒸汽驱提高了22.35%和15.17%。     

二元复合驱提高波及效率的实验研究

二元复合驱提高采收率技术在稠油油藏中应用广泛,而波及效率是影响采收率的重要因素之一,但之前在研究提高采收率时能定量描述波及效率的却很少。文中基于普通稠油油藏,根据贝克莱￣列维尔特驱油理论(B￣L理论)以及含水率与含水饱和度关系,推导出一维条件下提高波及效率的理论公式,利用一维物理模拟实验,探究波及效率的3个影响因素,即流度比、非均质性、界面张力。结果表明:聚合物黏度越大,流度比越小,提高波及效率越好;非均质性显著影响二元复合驱波及效率;界面张力对二元复合驱的波及效率几乎无影响,但是由于界面张力对驱油效率影响很大,其数量级应在10-6N/m。在物模实验结果基础上,提出一种聚合物￣表面活性剂二元复合驱提高波及体积的数学模型。数值模拟验证结果表明,该模型拟合程度较高,与实际现场预测对比,该模型虽存在误差,但能起到一定的预测指导作用。     

稠油氮气泡沫辅助蒸汽驱可视化实验研究

针对稠油蒸汽驱采收率偏低的问题,利用二维物理模拟设备开展N₂泡沫辅助蒸汽驱可视化实验研究,得到了泡沫注入前后油层波及情况以及泡沫驱的微观图像,并对泡沫驱微观机理进行了分析。实验结果表明：由于油水黏度的差异,注采井间容易出现黏性指进现象,从而产生明显的汽窜通道,油层波及范围有限;泡沫驱过程中,泡沫占据多孔介质中的大孔道,使后续流体发生转向进入小孔道,从而扩大油层波及范围;泡沫驱结束后,油层最终波及范围可达到77.93%,比单纯蒸汽驱提高了31.75个百分点;同时,泡沫的乳化作用能够有效地剥离多孔介质中的残余油,从而增大微观驱油效率。     

运用优化的正交试验方法分析蒸汽吞吐汽窜影响因素

对正交试验方法加以优化,研究同一区块内2口井的蒸汽吞吐汽窜影响因素。在初次正交试验的基础上,对各影响因素的极差及对应的水平值均值进行排序,并以此排序为基准形成新一轮的优化正交设计,进而确定各因素的影响程度。选取韵律分布、平均渗透率、平面基尼系数、平面布井位置、纵向渗透率倍数、原油黏度及有效厚度这7个影响因素,每个因素选取3个水平值,形成L18(3~7)的正交设计表,通过优化正交试验设计进行数值模拟。最后根据极差分析结果确定各因素对汽窜影响程度的排序,运用方差分析法判断各因素对汽窜影响的显著性。     

稠油油藏注蒸汽储层伤害机理及调整措施

对河南油田稠油油藏地质特征和开发现状进行了分析,利用高温物理模拟实验研究了注蒸汽过程中岩石颗粒的溶解、黏土矿物的溶解及转化、新生矿物的生成、结垢沉淀的产生和注蒸汽后沥青沉积及原油组成的变化引起的储层物性变化。运用铸体和扫描电镜方法,研究了注蒸汽后储层孔隙结构变化特征和物性参数变化规律。在此基础上,分析了稠油油藏注蒸汽过程中的储层伤害机理。根据储层注蒸汽前后物性变化规律提出了治理储层伤害和改善开发效果的技术对策。自2000至2002年,应用治理储层伤害技术对策后,热采区块开发后期累计增油9.4138×10⁴t,累计油汽比达到了0.36,增油效果显著。     

多孔介质中稳定泡沫的封堵性能试验研究

利用多孔介质中的流动特性试验.研究了泡沫干度(通过改变液相流速实现)、剪切作用(通过改变气相流速实现)、温度、多孔介质渗透率、含油饱和度等因素对多孔介质中流动泡沫封堵性能的影响及其作用原理,在此基础上对多孔介质中泡沫的封堵机理进行了分析.研究表明,泡沫在多孔介质中的封堵作用实质是气泡在渗流的过程中所承受孔喉结构、障碍物以及其他气泡的剪切作用力的宏观体现,较高的干度和较低的剪切作用时,泡沫的封堵性能最好.     

物质平衡法在氮气压水锥技术中的应用

稠油底水油藏经过多轮次蒸汽吞吐所形成的加热范围为受热降黏后的原油提供了流动空间,但同时容易造成底水的快速锥进.基于氮气控制底水锥进以及提高原油采收率的机理分析,把注氮气压水锥的过程简化为气驱油和油驱水两个过程,利用物质平衡法对多轮次蒸汽吞吐后稠油底水油藏的氮气压水锥工艺进行了研究,得到了蒸汽吞吐加热范围内注氮气过程中油气界面、油水界面、注入氮气的启动油量以及原油富集带体积的计算方法.对胜利油田某底水稠油生产井的氮气压水锥过程进行了相应计算,由计算结果可知:以600、900和1 200 m3/h(标准状况)的注氮速度分别注氮20、13和10 d可以将水锥压回原始油水界面,富集油带厚度分别达到12.45、12.14和12.45 m,实现抑制水锥再次锥进和增加原油产量的目的.图4表2参14     

热力泡沫复合驱提高稠油采收率研究

蒸汽驱开采稠油油藏时存在蒸汽超覆和蒸汽窜流,降低了蒸汽的波及效率.国内外采用注蒸汽的同时添加非凝析气体和耐高温起泡剂,进行热力泡沫复合驱,取得了令人满意的效果.利用物理模拟驱替实验和数值模拟技术,研究了热力泡沫复合驱提高稠油采收率的机理及开发效果.实验研究表明:蒸汽驱转热力泡沫复合驱后,驱油效率在蒸汽驱的基础上提高38.5%,达到81.0%.辽河高升油田的数值模拟研究表明:热力泡沫复合驱的采收率高于单一蒸汽驱,泡沫能够封堵蒸汽窜流通道,抑止蒸汽超覆,改善油藏的温度分布,是一种行之有效的三次采油方式.     

垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的传热特性计算与分析

为了系统研究超临界蒸汽在井筒中的流动规律并准确计算其流动过程中的传热特性与热损失量,在对超临界蒸汽的物理化学性质进行数学描述的基础上,综合考虑超临界蒸汽的物理化学性质及其流动过程中的传热规律,基于质量守恒、动量守恒与能量守恒原理,建立了垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的热损失计算数学模型并进行了相应的敏感性分析。研究结果表明,井筒内超临界蒸汽的压力随井深增加而增大,温度随井深增加而降低;对于3 000 m井深而言,当注汽速率达到12 t/h时,井筒沿程温度呈现略微降低后又逐渐升高的波动特征,而当注汽速率为8 t/h时,温度降低后在井深约为850 m处开始增加,至约2 300 m处又逐渐降低;初始注汽温度越高,井筒沿程温度下降越快,同时压力升高越快,在井深为1 000 m处,注汽温度为400℃时的温度降低幅度仅为0.45%,而注汽温度为450℃时的温度降低幅度却达到5.17%;超临界蒸汽流动过程中,如果注汽速率过低或井筒深度过大,均会呈现相态转变特征,注汽速率为2 t/h时的相态转变深度约为1 000 m,而注汽速率为4 t/h时的相态转变深度约为2 150 m。