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^...     

低渗致密砂岩气藏提高采收率实验研究

针对我国典型的低渗致密砂岩气藏,通过大量岩心实验和露头剖面精细取心测试分析,研究了应力作用对储层渗透率的影响、储层非均质性以及储层含水饱和度等特征,选用有代表性的岩心,开展了系统的单相气体渗流,含水条件下的气相渗流以及气、水两相渗流实验,分析了低渗致密砂岩储层单相气体渗流形态,含水饱和度变化对气相渗流能力的影响以及气、水两相渗流特征;在此基础上,采用气藏开发物理模拟实验技术,模拟研究了气藏衰竭开采过程中储层渗透率、含水条件、配产与废弃条件、纵向储层渗透率差异、平面非均质(储层砂体间存在阻流带)等多种因素对低渗致密砂岩气藏采收率的影响,根据权重分析对这5类影响因素进行了排序,结果表明储层物性和储层含水饱和度对采收率的影响最大,权重分别占到0.24和0.38,为进一步提高气藏采收率奠定了基础。     

X区块注CO2和N2提高反凝析油采收率机理研究

通过对X区块原始地层流体的相态分析,确定了该区块为近临界凝析气藏。该区块一直采用衰竭式开采方式,气藏原始地层压力为27MPa,自开采以来至2012年8月地层压力下降为10MPa,已低于露点压力,反凝析加剧,地层污染加重,并造成大量的凝析油损失。利用该凝析气田附近所具有的高纯CO2气藏气,探索注CO2气开发方式改善和提高凝析油气的采收率具有技术进步意义。通过对CO2和N2两种注入气与地层流体膨胀实验数据的对比研究,得到CO2与地层流体的增溶膨胀能力、混相能力等相态配伍性较好且优于N2。在CO2与目前地层凝析油混相能力研究中发现在19.3MPa下CO2能与目前凝析油达到混相,CO2与目前地层凝析油容易达到混相,故开采时只要通过先期注CO2把目前地层压力提高至19.3MPa以上,就可实现混相驱提高凝析油的采收率。     

凝析气藏注CO2提高采收率机理物理模拟

为深入研究凝析气藏注CO₂提高采收率机理,应用室内实验手段开展了CO₂对凝析气藏流体物性的影响实验。结果表明：注CO₂降低了凝析气的露点压力,降低幅度随注入量增加越来越大,注入0.4倍时的下降幅度达到了15.42%;CO₂注入倍数较小时,对凝析油以溶解、降黏、膨胀作用为主,凝析油膨胀体积的增量是萃取产出凝析油体积的9倍以上,溶解气油比和相对密度随注入倍数增加而增加;CO₂注入倍数较高时以萃取作用为主,生产气油比迅速增加,凝析油相对密度越来越大,采出程度达83%以上。在实际地层条件下,注CO₂开发,在远井区主要发挥降低露点压力的作用,并将露点线向产出井推移;在过渡带初期以溶解膨胀为主,压缩了该区带范围,后期主要为萃取作用,将液动线向产出井推进,缩小了近井带范围;在近井带初期主要为驱替作用形成气流通道,中后期主要为溶解、膨胀、携带和萃取作用。综合以上,凝析气藏注CO₂开发压缩了气液两相区,可大幅提高凝析气藏采收率。研究成果为凝析气藏的注CO₂开发和技术推广提供了重要的技术支撑。     

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。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏注CO2吞吐提高采收率机理

页岩油藏的成功开发在缓解我国能源紧缺的问题上发挥了重要作用,但衰竭式开发采收率较低,传统提高采收率的措施难以有效增产,因此明确页岩油藏注CO₂提高采收率的机理,对于探索页岩油的开发技术具有重要意义。为此,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油藏为例,开展了一系列注CO₂实验并结合流体注入能力和油气组分传质评价实验,揭示了注CO₂吞吐提高采收率的机理,并明确了注CO₂吞吐的埋存形式、埋存效率与其生产动态之间的耦合关系。研究结果表明：(1) CO₂的注入能力是水的7.77倍、N₂的1.18倍;增加注入压力,促进CO₂与原油之间的相互作用,能有效提高CO₂的注入能力。(2) CO₂对原油物性的改善能力显著强于N₂,在CO₂—原油组分传质的协同作用下,注CO₂吞吐的采收率比N₂高6.84%。(3)原油膨胀和黏度降低是注C...     

CO2提高低渗油田采收率研究现状

目前,低渗透油田已经成为油气开发建设的主战场,但由于低渗透油藏普遍存在储层物性差、渗透率低、非均质性强等特点,使得水驱效果差。而CO2驱由于具有较高的驱油能力,良好的注入性,以及能够实现温室气体的地下埋存,逐步成为当前提高低渗、特低渗油藏原油采收率的研究重点之一。     

CO2驱沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理

为揭示CO_2驱过程中沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理,选取3种不同沥青质含量的原油样品及相同渗透率的石英砂环氧树脂胶结人造岩心,模拟实际地层的温度、压力进行室内驱替实验,并通过核磁共振技术分析沥青质沉积对不同尺度孔喉中原油采收率的影响。实验结果表明:原油中沥青质含量越大,驱替过程中其沉积量越大;同时,岩心样品中的沥青质沉积量也随着CO_2注入量的增加而增加;驱替实验的最终采收率受沥青质沉积量的影响,沉积量越大,采收率越低。核磁共振技术测试结果表明,沥青质沉积对较大孔喉(2.0~200.0 ms)的采收率无明显影响。但是,对于较小孔喉(0.1~2.0 ms),沥青质沉积会产生一定程度的堵塞效应,导致剩余油难以采出,最终影响整体的采收率。     

水驱废弃油藏CO2驱提高采收率技术研究

中原油田经过30多年高速水驱开发,已进入总体递减阶段,但油藏高温、高地层水矿化度特点限制了化学驱的应用。为改善特高含水开发后期油藏开发效果,中原油田在濮城油田沙一下水驱废弃油藏开辟了先导试验区。以CO2驱提高水驱废弃油藏采收率为目的,研究形成的特高含水期油藏剩余油微差异刻画技术、CO2驱驱油机理认识、注采参数优化方法,以及配套防腐、防窜工艺技术,已应用于2个试验井组,采出程度提高了6.5%。预计濮城沙一下整体实施后,原油采收率提高9.9%,年增产原油超过2×104t,为探索水驱废弃油藏及特高含水油藏提高采收率提供了一项新技术。     

边底水碳酸盐岩气藏提高采收率的微观驱气效率

边底水碳酸盐岩气藏储量丰富,是目前塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等油气产区重要的开发对象,边底水碳酸盐岩气藏在开发中后期普遍面临水侵影响,将引起驱气效率和采收率下降等问题。为此,首先通过耦合流体流动方程和界面追踪方程,建立了孔隙尺度水气非混相流动模型,然后基于随机生长4参数法生成的非均质多孔介质模拟了水驱气过程,最后明确了剩余气的分布和形成机理,并探讨了微观驱气效率的变化机制。研究结果表明：(1)剩余气的分布包括盲端剩余气、孔喉间剩余气和簇状剩余气,其比例和规模受微观孔隙结构、润湿性和毛细管数共同控制,通过改变生产压差,打乱原有压力系统及气体膨胀,能进一步动用剩余气,进而提高微观驱气效率;(2)微观驱气效率与渗流过程密切相关,每一条水相优势通道的形成或扩大都会引起出口含水率的急剧上升并使驱气效率的增速变缓;(3)气藏微观孔隙结构和润湿性特征是确定的,通过优化毛细管数改变界面推进模式能有效提高微观驱气效率。结论认为,对于实际气井,应基于储层微观孔隙结构和润湿性特征,揭示气水界面推进力学机制的演变规律,进而确定最优毛细管数;明确孔隙尺度水气渗流特征及微观驱气物理机制,有助于指导气藏提高...     

鄂尔多斯盆地红河油田长8储层致密砂岩油藏注CO2提高采收率

鄂尔多斯盆地红河油田地层压力系数低,天然能量开发递减较快、采收率低,难以实现有效开发。而长8储层裂缝较发育,注水补充能量开发存在油井水窜严重、见效低等问题。为了解决补充能量的问题,进行红河油田长8储层注CO₂提高采收率的可行性实验研究,室内开展了PVT实验、最小混相压力实验和裂缝岩心CO₂驱油实验,并评价了CO₂吞吐的开发效果。实验结果表明：红河油田原油注入CO₂后体积增大,具有较强的膨胀能力。而且随着混合体系压力逐渐增大,原油与CO₂能产生明显的相互扩散传质作用。长细管混相仪法测得红河油田原油与CO₂的混相压力为17.34 MPa,低于红河油田原始地层压力,注CO₂驱油能达到混相条件。通过多轮次CO₂吞吐实验,在弹性开发采收率4.04%的基础上可提高采收率3.14%。综合室内可行性评价实验结果看,红河油田长8储层注CO₂补充能量开发具有可行性。     

南川常压海相页岩气注CO2吞吐提高采收率工程实践

当前研究实验和模拟论证了注CO₂吞吐提高页岩气采收率的理论可行性,然而其实际工程效果尚未得到现场试验的验证。为此,基于四川盆地南川常压海相页岩气藏地质赋存及生产特征,开展了页岩等温吸附和CO₂—CH₄竞争吸附机理研究,实施了国内首次常压海相页岩气衰减井CO₂吞吐现场试验,并提出了构建成套技术体系的攻关方向。研究结果表明：(1)气井生产到后期进入低压低产阶段,表现出地层能量不足的特征,是提高气井采出程度的重要阶段;(2)常压页岩的CH₄和CO₂吸附能力明显高于低压或高压页岩,采用CO₂提采更具可行性和必要性;(3)相同条件下的常压、高压和低压3组页岩样品均表现出对CO₂的吸附量大于对CH₄的吸附量,且对气体的吸附能力依次为南川(常压海相)页岩>长宁(高压海相)页岩>延长(低压陆相)页岩;(4)试验井注CO₂吞吐增产效果明显,页岩气单井预测最终可采储量(EUR)...     

致密油藏注CO2防窜体系研究进展

致密油藏注CO₂不仅可以实现增压、混溶、降黏等目的，也是CO₂就地埋存和高效利用的重要途径。受CO₂与原油流度差异，特别是储层非均质性的影响，致密油藏注CO₂极易沿优势通道(裂缝)窜逸，因此，CO₂防窜是实现CO₂埋存和高效排驱的关键。通过对致密油注CO₂防窜体系的国内外研究动态进行综述，对比评述了凝胶、聚合物、泡沫、表面活性剂的防窜机理，重点概述了CO₂响应性表面活性剂的类型、CO₂响应特征及智能暂堵机制，在此基础上对致密油注CO₂防窜体系的应用前景进行了展望。依据现阶段CO₂响应性表面活性剂在CO₂防窜体系的应用，提出了CO₂响应性表面活性剂在CO₂防窜体系的重点研究方向：(1)设计和研发具备超临界CO₂可溶性，开关乳液、囊泡、凝胶、“蠕虫状”胶束自组装及原...     

利用就地CO2技术提高原油采收率

针对CO₂的气源、腐蚀等问题,提出了就地CO₂提高原油采收率技术。利用可视微观模型,对就地CO₂技术的作用机理进行了研究。在油藏条件下,通过实验对CO₂在地层中的产生及气量进行了确定,并研究了对其反应速度进行控制的方法。同时,对就地CO₂技术的性能(原油膨胀能力、原油降粘能力、结垢、地层伤害)及驱油效率进行了评价。实验结果表明,在油藏条件下,利用就地CO₂技术能够生成充足的气体,能膨胀原油体积及降低原油粘度,取得良好的驱油效果。当温度为70℃、压力为6MPa、原油粘度为12 904.1mPa·s时,就地CO₂技术可以使原油体积膨胀32.5%,使原油粘度降低52.69%,能够提高原油采收率6.4%-17.06%。同时,就地CO₂技术对地层不会造成伤害。该技术已经在现场实施并取得较好效益。     

致密砂岩油藏CO2吞吐沥青质沉积对储层的伤害特征

针对注CO₂提高原油采收率过程中易产生沥青质沉积的现象,以致密砂岩天然岩心和储层原油为研究对象,利用CO₂吞吐以及核磁共振等实验手段,开展了致密砂岩油藏CO₂吞吐过程中沥青质沉积对储层的伤害特征研究。实验结果表明：原油的沥青质含量越高,CO₂吞吐过程中沥青质的沉积率越大;随着实验压力的升高,沥青质沉积率先增大后减小,当压力为25 MPa时,沥青质沉积率最大;CO₂吞吐过程中沥青质沉积对储层渗透率的伤害程度较大,而对孔隙度的伤害程度则相对较小;沥青质主要沉积在大孔隙中,且油样中沥青质的含量越高,对岩心大孔隙的堵塞程度就越大;沥青质沉积可以使岩心进口端面的润湿性由亲水性向亲油性转变;沥青质沉积会影响CO₂吞吐实验的采收率,沥青质含量越高,采收率越小。在致密砂岩油藏注CO₂吞吐过程中,应采取相应的抑制沥青质沉积措施,以提高CO₂吞吐措施的效果。     

中国油气田注CO2提高采收率实践

在调研大量相关文献的基础上,详细综述了中国油气田50多年的注CO2提高采收率实践。首先依据中国各大油区公开发表的文献实验数据,从室内机理实验统计CO2驱油关键技术参数,对比分析原始地层压力与最小混相压力。其次,根据不同储层类型,总结了国内在低渗透油藏、高含水油田、复杂断块、稠油油藏、碳酸盐岩油藏及煤层气等储集层开展的注CO2矿场项目。现场试验结果显示,提高采收率幅度为1.07%～6.00%,换油率为0.98～2.49 t/t。最后结合矿场已有经验及存在问题,提出CO2驱油技术攻关方向。     

低渗砂岩气藏提高采收率措施研究

针对川西坳陷新场气田上侏罗系蓬莱镇组JP2低渗砂岩气藏开发中后期存在的问题,在对气藏进行精细描述的基础上,结合生产动态资料,分析了剩余气的分布特征。在对气藏进行局部加密井调整、老井挖潜、未动用储量开发可行性研究的基础上,针对不同类型的剩余气分布进行开发调整方案研究,最终预测提高气藏采收率3.44%。     

致密油藏不同微观孔隙结构储层CO2驱动用特征及影响因素

致密砂岩储层微观孔隙结构对CO₂驱油特征有重大影响。基于铸体薄片分析、扫描电镜、高压压汞和核磁共振测试等实验结果,建立了姬塬油田长8油层组微观孔隙结构分类标准,并选取每种类型储层有代表性的岩心样品开展不同驱替压力下的CO₂驱油实验,辅以核磁共振T₂谱,对3种类型孔隙结构储层在不同驱替压力下大、小孔隙中的原油动用特征进行了研究,详细分析了储层物性、孔隙结构和黏土矿物对CO₂驱油效率的影响。结果表明：研究区长8油层组的孔隙结构可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,3种类型孔隙结构对应的储集空间和渗流能力依次下降。Ⅱ类储层CO₂混相驱油效率最大,Ⅲ类储层CO₂非混相驱油效率最大;不同孔径孔喉中原油的动用特征随驱替压力和储层孔隙结构类型的不同而存在较大差异。CO₂非混相驱油效率与岩石渗透率、孔喉半径、分选系数和黏土矿物含量存在较好的相关性,而CO₂混相驱油效率的高低与孔隙结构参数和黏土矿物含量有关。Ⅱ类储层作为未来主要挖潜层位更适合开展注CO₂驱。     

CO2驱不同注采模式提高采收率实验研究

非均质、黏性指进是决定CO2驱开发效果的关键因素,而调整注采方式是控抑气窜、扩大波及的有效手段。目前该方向的研究以数值模拟为主,亟需开展CO2驱不同注采方式的物理模拟研究,以进一步明确CO2驱连续气驱、轮换开采和注采耦合等模式的动用机制、开发特征和油藏适应性。通过CO2驱相似物理模拟实验,对比CO2连续气驱、轮换开采和注采耦合模式的开发特征差异,并分析CO2驱不同注采模式的适用性。实验结果表明：连续气驱模式下不同渗透率区域开发效果差异大,低渗透率区域见气后的增油潜力较低,适合相对均质油藏开发;轮换开采模式通过采油井交替开启,改变注采井间主流线方向,有效改善非均质储层中低渗透率区域的开发效果,适合强非均质油藏或气窜后的开发调整阶段;注采耦合模式利用注采交替引起的压力场交替变化,可以较均衡的提高全区波及范围,提高难动用边角区储量动用率,适合弱非均质油藏或前期开发阶段。