低渗油藏CO_2驱油混相条件的探讨

CO2与地层油能否达到混相状态对CO2驱油技术的应用效果有重要影响,界面张力法和细管实验法测量的最小混相压力(MMP)存在较大差异。岩心孔隙结构对原油相对体积及CO2密度的影响实验均说明,多孔介质的孔隙特征对流体物性参数产生较大影响,用细管实验MMP值作为油藏条件下CO2-原油体系MMP值的做法也需要理论完善。对影响CO2驱油混相条件的主要因素进行分析,认为岩石孔隙特征、地层压力以及注入流量对多孔介质中CO2-原油体系MMP有明显影响。渗透率下降,测量的MMP值也不同程度地降低;相对而言,平均地层压力较低的油藏,测量的MMP值也较低;对注入流量的研究认为优化流量可获得较低的MMP值。综合分析以上3个因素,初步建立计算多孔介质中CO2-原油体系MMP的方程。该研究将压力分布曲线进一步细化,补充了对不同压力间流体状态的描述。图7表1参11     

特低渗透油藏CO_2驱油室内实验与矿场应用

延长石油特低渗透油藏储量丰富,注水开发中存在易水敏、注水困难等问题。CO_2驱能有效补充地层能量,改善地层原油性质,进而提高油藏采收率。利用CO_2-地层原油接触实验、岩心渗流和驱替室内实验,描述CO_2-地层原油两相渗流特征,分析CO_2驱油机理和驱油特征,并在靖边特低渗油藏进行了矿场实验。研究表明,特低渗储层CO_2-原油油气两相共渗范围大,CO_2具有降低原油黏度,使原油体积膨胀等作用,非混相驱和混相驱均可较好地开发特低渗透油藏,其中生产井见气前与低气液比阶段是油藏主要生产期。CO_2驱矿场试验表明,特低渗透油藏注气能力是注水能力的2倍,注气能快速有效补充地层能量,增加油田产量,目前试验区生产整体呈日产液、日产油上升态势。     

CO2驱油实验研究

为研究CO2驱油机理，并为制定开发方案提供基础数据，严格按照规定取样，按拟合泡点压力的配样原则配样，通过室内高压相态实验、CO2减黏效果评价实验和细管驱油实验，测定CO2-原油多组分体系的相行为，评价压力-体积关系和CO2减黏效果，认识CO2驱的机理和规律。细管驱油实验结果表明，通过采收率随驱替压力曲线的变化规律来确定混相条件最为准确，本次实验油样(胜利油田油样)最小混相压力为26MPa。对比总结国内外大量相关资料，认为对于特定油田的不同油样，相对饱和压力、归一化体积系数、膨胀系数、CO2溶解度和相对黏度等参数与CO2注入浓度的关系曲线是一定的，可以用回归的曲线进行有关预测。图4表1参13     

挥发性油藏CO2驱动态混相特征

挥发性油藏地层能量充足,原始地层压力高,常规水驱开发难以实施。CO_2驱以其良好的驱油特性在该类油藏中得到了应用,但由于挥发性原油气油比高,溶解气中甲烷含量高,导致CO_2驱混相压力高,使得其驱油效果受到一定的影响。通过室内实验和数值模拟,研究挥发性油藏注CO_2过程中的动态混相特征,并剖析衰竭开发转CO_2驱界限。结果表明:挥发性油藏存在着适度衰竭转CO_2驱"脱气降混"机理,即随着地层压力的降低,原油中甲烷成分部分脱出,有助于CO_2驱最小混相压力的降低。另外,其脱气降混程度与其原油类型和溶解气油比有关,原油越接近于凝析油,气油比越高,混相压力降低程度越大;反之,原油越接近于黑油,气油比越低,混相压力降低程度越小。结合动态混相机理,提出了挥发性油藏衰竭开发转CO_2驱界限,即气油比越高,其转驱界限越低,脱气后CO_2混相驱补充地层能量幅度越小;反之,转驱界限越高,补充地层能量幅度越大。     

苏北低渗油藏CO_2驱最小混相压力计算方法研究

CO_2驱最小混相压力预测主要有细管驱替实验法和公式法两种,细管驱替实验法较为准确,但样品要求高、实验工作量较大;公式法具有简便、成本低的优势,但目前国内外研究成果无法满足苏北深层低渗油藏的要求。在充分研究吸收国内外前人研究成果的基础上,依据细管实验测定的几组具有代表性的最小混相压力,推导出了适合苏北低渗油藏埋藏深、地层温度高、油质重特点的理论计算公式,与实验结果验证,精度满足要求。     

CO2驱最小混相压力的测定与预测

在细管驱替实验数据的基础上,对确定CO2驱最小混相压力的各种方法进行了评价.对于细管驱替实验,混相条件的判断标准应该是采收率随驱替压力变化曲线上的拐点,而不是高的采收率.经验关联式计算最小混相压力简单、方便,但可靠性较差,且对于高温、高CH4和N2含量、高气油比等比较特殊的原油,须进一步增加关联参数.状态方程能较准确快速地计算最小混相压力,但对混相函数值难以给出一个实用的判断标准,计算时应根据泡点压力变化、温度、CO2浓度和混相函数值综合确定体系的最小混相压力.综合研究对比表明,细管驱替实验仍是最准确的、不可替代的确定最小混相压力的方法.     

混相溶剂法降低CO2驱混相压力研究

利用自主研制的高温高压界面张力测试仪,对混相溶剂法进行了大量的实验研究,优选最佳混相溶剂,然后进行了混相溶剂段塞对驱油效果影响实验,优选最佳注入尺寸,为现场实践提供依据.研究结果表明:混相溶剂法可以降低CO2驱油混相压力. 综合考虑经济成本和混相溶剂来源等因素,优选轻质油C为降低目标油藏CO2驱混相压力的最佳混相溶剂,最佳的溶剂段塞尺寸为6％,驱油效率为85.19％,比单纯注CO2驱油提高了32.81个百分点.说明利用混相溶剂法降低CO2驱最小混相压力方法是合理可行的.     

台兴油田阜三段油藏CO_2驱油最低混相压力确定实验研究

利用细管实验装置,考虑了多次接触混相物理化学过程的阶段性和机理的复杂性,进行注二氧化碳驱替实验,得到了台兴油田兴1井油藏流体在二氧化碳驱油过程中的压力、采收率和相态变化的重要参数,确定了台兴油田阜三段油藏的最低混相压力为22.11MPa。     

CO2驱油物理模拟实验研究

介绍了CO2驱油物理模拟实验需要的仪器以及主要仪器设备相应的作用与功能，同时结合实例对相应的CO2驱油物理模拟实验方法技术也进行了较系统的介绍，主要包括地层原油物性分析实验、CO2～地层原油体系相态变化研究（膨胀试验）、CO2驱油最小混相压力测定实验（细管实验）、长岩心注CO2驱替实验等，为进一步开展CO2驱油室内模拟实验提供了依据。     

CO2驱最小混相压力的测定与预测

在细管驱替实验数据的基础上,对确定CO2驱最小混相压力的各种方法进行了评价。对于细管驱替实验,混相条件的判断标准应该是采收率随驱替压力变化曲线上的拐点,而不是高的采收率。经验关联式计算最小混相压力简单、方便,但可靠性较差,且对于高温、高CH4和N2含量、高气油比等比较特殊的原油,须进一步增加关联参数。状态方程能较准确快速地计算最小混相压力,但对混相函数值难以给出一个实用的判断标准,计算时应根据泡点压力变化、温度、CO2浓度和混相函数值综合确定体系的最小混相压力。综合研究对比表明,细管驱替实验仍是最准确的、不可替代的确定最小混相压力的方法。     

对CO2驱油过程中油气混相特征的再认识

利用理论分析与组分模型数值模拟计算发现,由于油田开发以后油藏不同部位地层压力变化很大,CO2与原油在注入井附近为混相状态,在生产井附近为非混相状态,在井间一定范围内为半混相状态,过去那种简单的混相驱或者非混相驱的概念存在很大局限性.为此,定义了混相体积系数、半混相体积系数和非混相体积系数描述CO2驱混相情况,给出了相应的计算方法,对大庆油田芳48区块和树101区块进行了实例计算.由于大庆油田原油重质含量较高,导致全混相体积系数较低,而非混相体积系数较高,是否大规模开展CO2驱还要通过现场试验及技术经济指标综合评价才能得出结论.     

超临界CO2动态混相驱过程机理研究

以国内CS油田注CO2混相驱典型实例为基础,在油藏地层流体注CO2驱膨胀实验和细管最小混相压力实验拟合基础上,建立一维组分注气驱细管模型.应用所建立的模型,模拟研究CO2注入过程中油气两相组成、油气两相黏度、密度和界面张力等动态特性参数沿注气井到生产井距离的变化规律.以及注气量和注气压力对动态特性参数的影响规律.研究结果显示:CO2在原油中的溶解能力强,工程混相条件下,摩尔含量达到0.7.注入CO2抽提原油中的中间烃,甚至C19+以上的重烃,与地层油在前缘达到混相.CO2注入量增加,混相带增长,CO2波及区域增加,有利于驱油效率增加.随着注入压力的提高,从非混相到混相,CO2在地层油中的溶解量增加,界面张力降低,油的黏度降低.达到混相后,继续增加压力对驱油影响变小.     

基于GA-SVR的CO_2驱原油最小混相压力预测模型

为了得到更精确的CO_2驱原油最小混相压力,考虑挥发组分(N_2+CO_2+CH_4+H_2S)含量、中间烃组分(C_(2-6))含量、重质组分(C_7~+)含量、重质组分的相对分子质量、重质组分密度以及温度的影响,建立了基于遗传算法参数寻优的支持向量回归机模型。模型优点在于使数据结构风险最小化,是基于数据精度高和回归函数复杂性适宜的条件下进行全局参数寻优得到最优模型,根据测试样本数据可以给出预测结果,得到更为准确的最小混相压力数值。该模型计算结果平均相对误差为3.44%,与文献中的实验结果、细管实验结果对比,具有较好的准确性。     

数值弥散对CO2混相驱的影响

数值弥散效应影响油藏数值模拟结果的精度.基于实际油藏流体和CO2-原油体系室内实验,建立一维均质模型,研究数值弥散对CO2多级接触混相驱替过程的影响,比较数值弥散与物理弥散对CO2混相驱替的影响.结果表明,数值弥散会影响驱替过程中相间传质,数值弥散越大,CO2会越早突破,导致采收率越低,驱替前缘变得模糊化.数值弥散与物理弥散作用相似,具有相同的数量级,二者存在细微的差别.     

二氧化碳驱最小混相压力动态预测方法

最小混相压力的确定是实现CO_2混相驱的关键。注气过程中,CO_2与原油多次接触混相,且由于交换作用,CO_2与原油接触后,原油的组分会发生变化。针对这种情况,利用数值模拟多次接触法,对低渗透油藏CO_2混相驱过程中原油组分的变化规律进行了研究。结果表明:CO_2对原油组分中C+2和C+4的抽提能力较强,其变化规律均呈下降趋势;对C+7和C+17的抽提能力次之,其变化规律均呈先平稳后下降趋势,CO_2对C+18和C+25的抽提能力较弱。基于组分变化规律建立了适合目标区块的二氧化碳驱最小混相压力动态预测公式,为CO_2最小混相压力动态预测提供了一种新方法。     

江苏油田CO2混相驱现场试验研究

对江苏油田富14断块进行的可行性研究结果表明,复杂小断块油藏可以进行经济有效的CO₂混相驱。江苏油田富14断块在保持最低混相压力的状态下,于1998年末开始进行了CO₂—水交替(WAG)的注入试验。进行了6周期的注入试验后,水气比由0.86:1升至2:1。油井见到了明显的增油降水效果,水驱后油层中形成了新的含油富集带。试验区采油速度由0.5%升至1.2%,综合含水率由93.5%降至63.4%。到目前为止,CO₂波及区采收率已提高4%,CO₂利用率为1240m³/t(油)。试验仍在继续进行。富14断块CO₂混相驱的成功为提高复杂小断块油藏采收率和丰富国内三次采油技术提供了重要的依据。     

苏北盆地溱潼凹陷草舍油田CO2混相驱技术研究

苏北盆地溱潼凹陷草舍油田泰州组油藏是一个复杂断块油藏,边界断层遮挡性较好,内部小断层则基本不封闭,储层连通性较好。室内实验注入CO₂对泰州组地层原油起到了明显的膨胀降粘作用,满足CO₂混相驱的要求。注气前泰州组油藏水驱井网存在开发层系划分较粗、层间矛盾严重、局部地区井网不完善、平面开采不均衡、纵向油层动用程度差异等问题,注入CO₂后的动态监测表明,注气井吸气剖面得到明显改善,地层达到最小混相压力,原油重质组分被动用,整个区块产量稳定并初步见效。      

低渗透油藏CO2混相驱提高采收率试验

大多数低渗透油藏注水开发效果差,为了验证CO2混相驱在此类油藏的适用性,掌握其提高采收率的程度,以大庆榆树林油田为依托,进行了原油的细管试验与微观试验、天然岩心的驱油试验以及油藏的数值模拟研究,确定了CO2与榆树林油田原油的最小混相压力,试验与数值模拟测试了不同驱替方式在天然岩心上的采收率,二者非常吻合。试验表明:CO2混相驱可以应用于榆树林油田;天然岩心试验无水混相驱可以提高采收率19个百分点以上,水气交替可以提高采收率10~19个百分点;注入1个气体的合适段塞可以减少水对混相的影响,更大程度提高采收率。该研究表明CO2混相驱可提高低渗透油藏开发效果。     

三元复合驱后剩余油微观特征

三元复合驱是一种有效提高采收率的方法,但驱后仍然有很多原油残留地下。为了进一步认识三元复合驱后微观剩余油分布类型和状态,利用激光共聚焦技术、现代物理实验模拟方法、现场取心井采出的天然岩心对三元复合驱后剩余油微观分布规律进行研究。结果表明,三元复合驱后剩余油主要以孔表薄膜状分布在孔隙中,而其中大部分为难以采出的重质油。研究成果对于进一步提高采收率方法选择具有一定参考价值。