油田开发过程中断层纵向封闭性解析方法及应用

通过大量野外断层观察分析,认为断层结构主要由断层面和断层岩2个部分组成。断层纵向封堵能力主要受断层面的应力稳定性、断层岩孔隙结构封堵能力及断层岩破裂性的影响。利用便于生产调控的压力参数表征各影响因素,断层重开启压力表征断层面的应力稳定性,断层岩封堵压力表征断层岩孔隙结构的封堵能力,断层岩破裂压力表征断层岩的破裂性。根据地质力学理论推导了三维地应力条件下断层面重开启压力的解析方法,建立了考虑断层岩厚度的断层岩封堵压力解析方法,依据断层与注入井的距离,结合渗流理论得出了注入井井底流压的安全界限。对高89地区CO2驱油及封存实验区的注入井进行了安全性评价。     

延长油田CO_2非混相驱地质封存潜力初步评价

针对CO_2驱油项目地质封存潜力评价难度大的问题,选取了一种适合延长油田低渗透油藏CO_2驱油与封存的潜力评价模型,从延长油田176个油藏中筛选出87个适合CO_2非混相驱的油藏,运用模型对靖边及吴起2个CO_2驱油先导试验区的地质封存量及封存潜力进行了评价,全面掌握了延长油田开展CO_2非混相驱油的地质封存潜力,为CO_2驱油与封存试验区的选择提供了决策参考。经统计与计算,2个先导试验区已累计注入并动态封存CO_2约9.4×104t,87个适合CO_2非混相驱油藏的理论地质封存量约为6×108t,有效地质封存潜力可达4×108 t。     

底水油藏CO_2控水实验

文中采用物理模型的方法,分别研究了CO_2驱替水相和油相的效果、CO_2压水锥后油相和水相渗流能力以及CO_2控水稳油效果;分析了底水油藏注入CO_2控水的主要机理,并对控水效果进行了评价。实验结果表明:在相同注入压力下,注入的CO_2气体驱替水相的能力较强,对油相的驱替能力较弱;通过注入CO_2气体压水锥后,地层水被推至地层深处,油相的渗流能力增加,而气体的贾敏效应会导致水相的渗流能力降低;对于非均质性严重的底水油藏,CO_2控水效果具有一定局限性。     

CO2驱油与封存安全监测体系的构建及实践 ——以黄土塬地区特低渗透油藏为例

黄土塬地区地表条件复杂,特低渗透油藏CO2驱井网密度大、注入压力高、易气窜以及为减缓气窜以水气交替开发为主的特点造成CO2泄漏点源多、强度高,以致该区域CO2监测点位布局和监测精度要求高,现有安全监测体系难以适应。通过对黄土塬地区特低渗透油藏CO2泄漏风险进行识别,分析CO2在地质体的空间运移特征,构建了涵盖盖层、井筒、深层和浅层地下水、地表土壤、地表水和大气的立体化多指标CO2安全监测体系,并在此基础上,开展了矿场CO2安全监测实践,进一步建立了CO2封存安全评价体系。安全监测和评价结果表明,CO2注入后各指标未出现异常,试验区未发生CO2地质泄漏,CO2封存安全等级为Ⅰ级。     

高含水油藏CO2驱油与地质封存机理研究现状及待解决的关键问题

为实现中国碳达峰、碳中和的长远目标，将化石能源燃烧生成的CO2捕集后注入到高含水油藏，不仅可提高原油采收率，而且能在油层中实现CO2地质封存，有利于实现油气增产和降低碳排放的双重目标。针对高含水油藏的特点，从CO2驱油和地质封存机理、赋存方式、埋存量计算方法以及CO2运移、泄漏风险预测与评价等方面进行了全面回顾。基于高含水油藏CO2驱油与地质封存的中外研究现状，结合与之密切相关的科学领域及其矿场面临的难题，提出了CO2与储层岩石和流体反应、驱油机理和封存方式、赋存量、封存效率、泄漏与风险防控等亟需深入研究的10个关键问题，为CO2驱油与地质封存研究方向及产业化技术储备提供参考。CO2驱油与地质封存问题的解决，对服务于“碳减排”和“碳增汇”，实现中国的碳达峰、碳中和战略目标具有重要意义。     

柳北砂砾岩油藏CO_2驱提高采收率可行性

柳北中低渗油藏岩性以砂砾岩为主,非均质性强、水敏性强、水驱含水上升快、水驱效果差。为了进一步认识CO_2驱提高采收率技术可行性,基于地质及储层流体特征,运用可视化注气增溶膨胀相态配伍性实验、长细管驱替实验、多功能长岩心驱替实验和高压微观可视化驱替实验等多种方法,分析了注CO_2增溶膨胀和溶解抽提的相态配伍性和近混相驱程度;对比分析了注水、注CO_2等不同驱替方式的驱油效率以及微观驱油效果。评价结果表明:注CO_2有利于增溶膨胀和萃取抽提驱油;相态配伍性分析显示在原始地层压力条件下主要形成近混相驱;微观可视化实验显示,砂砾岩CO_2近混相驱过程具有较好的微观驱油效果,油流主要沿连通性较好的大孔道被驱替,也能驱替中小孔道的原油,驱替具有不连续性,呈现为一波一波的流动状态,可进一步通过提高驱替压差来增强驱替效率,使部分封闭的微观剩余油恢复流动;长岩心驱替表明原始压力下CO_2驱和衰竭至目前地层压力下CO_2驱的驱油效率均大于同等条件下水驱驱油效率,砂砾岩储层注入增黏水增加水的黏度有利于进一步提高采收率,但仍低于CO_2驱效果。     

压力对二氧化碳驱油效果影响的实验研究

为研究CO_2注入压力对驱油效果的影响规律,在模拟大庆扶杨油层及恒定注采压差条件下,利用细管法进行CO_2驱油实验。研究结果表明:扶杨油层原油与CO_2的最小混相压力为22.5 MPa,注气压力越高,CO_2突破时注气量及采收率、累计采收率、生产气油比及注入能力越大;达到混相驱后,注气压力对CO_2驱油效果影响非常小,但生产气油比明显高于非混相驱。因此,CO_2非混相驱油时,为取得好的驱油效果,应尽可能提高注入压力;混相驱油时,提高注气压力对增加采收率效果不大。CO_2突破后不宜继续进行CO_2驱,应改用其他的开采方式。该项研究在相同注采压差条件下注入压力对驱油效果影响方面取得了突破。     

二氧化碳驱油与封存技术和经济性能综述

根据CO2驱油与封存机理,对国内外CO2驱油与封存技术和经济性能的现状进行分析。我国需对CO2驱油与封存进行深入的分析研究,技术性能方面包括对注入油层过程进行CO2性能分析、油藏性质分析,以及对防腐材料、涂层的研究,加强含杂质的CO2和可改变原油组分物质的性能分析,加强油藏地质结构、渗透率、油藏纵向非均质性,油藏流体饱和程度、油藏流体性质的性能分析研究。经济性能方面包括建立CO2运输及驱油管道优化设计性能分析,制定完备的法律政策。     

低渗油藏非纯CO_2最佳近混相驱控制条件探讨

渤海油田发现了富含CO_2的低渗油藏Q油藏,但受条件限制难以实现CO_2混相驱。通过室内细管实验和Eclipse软件组分模型数值模拟研究了CO_2驱油效率和注入压力关系,提出最佳近混相驱概念,即在低于最小混相压力(MMP)附近存在一个过渡带,该过渡带内驱油效率并未随注入压力的下降而明显降低(细管实验得出该过渡带驱油效率达80%~90%)。综合考虑驱油效率和界面张力(IFT)随注入压力变化情况,得到了渤海油田低渗Q油藏实施非纯CO_2驱的最佳近混相区间为0.80~0.86 MMP,对应的CO_2纯度下限为64%,该油藏实施非纯CO_2最佳近混相驱具有较大的潜力空间。本文研究结果为低渗油田实施近混相驱可行性和优化设计提供了技术依据。     

中国CO_2驱油与埋存技术及实践

系统阐述近年来中国CO_2驱油和埋存理论及技术的最新进展,并提出了下一步发展方向。基于陆相油藏地质特征,发展和形成了5个方面的理论和关键技术:①丰富了对陆相油藏CO_2与原油间的组分传质特征、微观驱油和不同地质体埋存机理的认识;②形成了CO_2驱油藏工程参数设计、注采调控、开发效果评价等油藏工程技术系列;③发展了CO_2分层注气工艺、高效举升工艺、井筒腐蚀在线监测与防护等采油工程技术系列;④创新了CO_2捕集、管道输送、地面注入、产出气循环注入等地面工程技术系列;⑤形成了CO_2驱油藏监测、安全环保评价等配套技术系列。在此基础上提出了下一步技术发展方向:①突破低成本CO_2捕集技术,提供廉价的CO_2气源;②改善CO_2与原油之间混相的技术,提高驱油效率;③研发提高CO_2波及体积技术;④研制更高效举升工具和技术;⑤加强CO_2埋存监测基础理论研究和关键技术的攻关。吉林油田的实践表明CO_2驱油与埋存技术在中国具有广阔的应用前景。图4表5参36     

浅薄稠油油藏水平井CO_2吞吐机理及影响因素

针对浅薄稠油油藏,通过将长岩心组合模型的水平和竖直放置对比实验,研究水平井CO_2吞吐相比于直井吞吐对油藏开发的改善效果,探明其增油机理。通过平行实验研究注入压力、注入时间及焖井时间对多轮次水平井CO_2吞吐开发浅薄稠油油藏效果的影响。结果表明:稠油油藏CO_2吞吐最主要的驱油机理是CO_2对原油的溶解膨胀作用及降黏作用;在浅层稠油的地层条件下,重力引起的CO_2对阁楼油动用规模以及CO_2-原油体系接触空间和时间的差异是水平井CO_2吞吐的采收率显著高于直井的成因;稠油油藏中进行多轮次水平井CO_2吞吐,其最终采收率随注入压力的升高而升高,随焖井时间的增长而升高,第1和第2周期为主力产油阶段;采收率与注入时间的关系有待进行更深入的实验研究。     

毛管力在低渗透油藏CO_2驱替过程中的作用

针对目前低渗透油藏CO_2驱替过程中,毛管力作用不确定且常被忽略问题,采用室内实验与数值模拟分析相结合的方法,研究了低渗透油藏中毛管力在CO_2驱油过程中的作用。以CO_2在不同驱油方式下长岩心室内实验为基础,建立了一维CO_2驱油的数值模拟模型,并通过模拟分析毛管压力在CO_2不同驱油方式下的作用。研究结果表明,低渗透油藏中,毛管力在CO_2不同驱油方式下所起的作用并不一致,驱替过程表现为动力,压力恢复后的驱替过程表现为阻力。因此,为促进低渗油藏合理有效开发,有效地认清毛管力在CO_2驱油中的作用是必要的。     

致密砂岩裂缝性油藏CO2驱高强度凝胶封窜适用界限

致密砂岩油藏基质渗透率低,存在天然和人工裂缝,CO_2驱窜逸现象严重。通过测定成胶前的黏度和成胶后的强度评价了改性淀粉凝胶的注入性能和封堵能力,利用自制致密砂岩裂缝岩心,通过3种不同裂缝开度下的封堵、驱替实验评价了CO_2气窜后改性淀粉凝胶对不同开度的裂缝封堵性能及提高采收率程度,并进一步探讨高强度淀粉凝胶改善致密砂岩裂缝性油藏CO_2驱油效果的适用界限。研究结果表明,改性淀粉凝胶成胶前黏度低,有利于体系的顺利注入,成胶后强度高,可用于裂缝的强封堵,且在0.42 mm裂缝开度条件下可实现99%以上的封堵率,突破压力高达24.9 MPa,有效启动了低渗基质中的剩余油,提高原油采收率程度达到28%,具有良好的封堵适应性;在0.65 mm裂缝开度条件下,封堵效果有所下降,封堵率为92%,突破压力降至15.9 MPa,提高采收程度18%;在裂缝开度0.08 mm条件下,注入性明显变差,从而影响其封堵性能,封堵率为90%,突破压力为3.6 MPa,提高采收率9.8%。该淀粉凝胶对开度0.42 mm左右裂缝的致密砂岩裂缝性岩心的适应性最好。图15表3参16     

延长油田CO_2驱过程中无机盐沉积规律

CO_2驱替过程中,CO_2注入油藏后,极易与地层流体、岩石发生反应。而当地层压力、温度、地层水中离子质量浓度等改变时,溶液中无机盐可能沉淀析出,导致储层物性发生改变。储层物性的变化将直接影响到采收率的提高和CO_2地质封存的效果和规模。文中通过分析CO_2与CaCl_2溶液及地层水之间的相互作用发现,酸性条件下CO_2不会与CaCl_2溶液及地层水反应产生沉淀;通过模拟采出井附近降压过程发现,降压过程会导致沉积物析出,其中快速降压较缓慢降压过程沉积物析出更明显,高压条件下较低压条件下降压过程中沉积物析出更明显。     

克拉玛依油田九_6区稠油油藏蒸汽-CO_2复合驱实验评价

克拉玛依油田九6区齐古组稠油油藏上油层蒸汽驱采出程度达60%,而下油层采出程度仅为32%,存在油藏原油动用程度差异大,部分储集层未被波及等开发问题,需要探索新的开发方式来进一步提高开发效果。通过室内物理模拟实验,研究了九6区蒸汽-CO_2复合驱油效率及其驱油机理,优化了复合驱最佳注入参数。实验结果表明,蒸汽-CO_2复合驱过程中CO_2可为蒸汽驱打开渗流通道,降低注蒸汽压力,还可以抑制蒸汽驱造成的高黏度油包水乳状液的形成,降低了原油黏度;蒸汽冷凝水形成水气交替段塞,减缓了CO_2气窜发生,增大了波及体积,形成了良好的协同作用,蒸汽-CO_2复合驱比蒸汽驱驱油效率提高35%左右,实验优选了最佳注入方式为交替注入,在蒸汽温度为220℃,蒸汽与CO_2注入比为10∶1～25∶1时,最终驱油效率可达80%以上。     

CO_2驱油后的矿物捕获——以松辽盆地南部为例

CO2是形成温室效应、导致全球气候变暖的主要气体。利用CO2驱油并将CO2封存于油藏中,成为降低大气中CO2含量的一种有效方法。文中通过研究松辽盆地南部油藏中含片钠铝石砂岩的成岩共生序列和流体包裹体特征,尝试探讨CO2驱油后矿物捕获的可能性。研究表明:含片钠铝石砂岩岩性为细中粒长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;其成岩共生序列和包裹体特征显示,含片钠铝石砂岩记录了研究区油气注入、构造调整和天然CO2充注驱油3种地质现象,其中,片钠铝石、方解石和铁白云石等形成于CO2充注驱油后的固碳矿物,进一步证明利用CO2驱油并进行地质封存的方案是可行的。     

CO2地质封存系统泄漏风险评价

CO₂地质封存是缓解温室效应的重要手段，而封存系统的泄漏风险评价是安全封存的基础。首先，综合分析影响CO₂地质封存系统泄漏的因素，认为诱发泄漏风险的原因主要是CO₂低温冷流体产生对井筒和盖层的交变应力和CO₂-水-岩腐蚀反应综合作用下导致井筒和盖层的完整性失效。考虑多因素综合作用对CO₂地质封存系统泄漏的影响，并基于模糊综合评价理论(FCE)，建立了CO₂泄漏风险因素间的层次关系模型，进行了CO₂地质封存系统泄漏风险评价，其过程包括应用非线性正态隶属函数建立CO₂泄漏风险因素对评语的隶属度矩阵，并应用层次分析方法构建泄漏风险影响因素间的比较矩阵，以获得泄漏风险因素的权重子集，并对给定实例CO₂地质封存系统泄漏风险进行评价，进而得出所评价的CO₂地质封存井筒当前处于泄漏低风险，盖层处于泄漏中风险，封存系统处于泄漏中风险。通过采集CO₂地质封存过程中泄...     

高温高压油藏纳米颗粒提高CO_2泡沫驱油效果实验

吉林油田黑79区块小井距CO_2驱试验区,储集层非均质性强,驱替平面不均衡,吸气剖面和吸水剖面变差,形成气窜通道,影响混相驱采收率。试验区油藏温度高达96.7℃,平均油层压力高达23.9 MPa,常规CO_2泡沫体系的稳定性较差。提出了在高温高压油藏条件下的纳米颗粒/CO_2泡沫体系,并在模拟油藏条件下对其进行应用性能评价。实验结果表明,在油藏条件下,纳米颗粒/CO_2泡沫体系具有很好的耐温耐盐性;随着压力的升高,当CO_2泡沫达到临界状态时,更容易与起泡剂溶液混合,形成更致密的网状结构,比在常压下形成的CO_2泡沫性能更优。注入纳米颗粒/CO_2泡沫体系,高渗层和低渗层的分流率都在50%左右,在驱油过程中,泡沫对高渗层能进行有效封堵,调整吸气剖面,从而提高低渗层的采收率。     

二氧化碳地质封存系统泄漏风险研究进展

CO₂地质封存技术是缓解温室效应的重要手段,而对于地质封存系统泄漏风险的评价是确保CO₂安全高效封存的前提。针对CO₂泄漏风险,系统论述了CO₂地质封存系统中井筒和盖层因素对CO₂泄漏风险的影响机理,包括固井质量、CO₂腐蚀及井筒组合体受交变应力损坏等,以及盖地比、盖层厚度、岩性等对盖层低速渗漏和高速泄漏的影响。最后,论述了基于上述影响因素综合作用下的井筒泄漏风险评价方法、盖层泄漏风险评价方法和CO₂封存系统泄漏风险综合评价方法,并指出了不同评价方法的优缺点。该研究可为CO₂地质封存工程中的选址、选层和泄漏风险评估提供理论支持。     

缝洞型油藏全直径岩心注气驱油实验研究

以缝洞型油藏为研究对象,基于缝洞型油藏全直径岩心,模拟油藏温度、压力条件,考察该缝洞型油藏水驱后期注N_2,CO_2和天然气提高采收率的驱油效果。结果表明:前期水驱对储层底部原油采出程度高;气驱主要对储层"阁楼油"进行驱替并将其空间位置降低,N2驱提高采收率最低,为7.16%;CO_2驱提高采收率最大,为17.35%;后期水驱过程中,N2驱提高采收率最大,为22.28%;CO_2驱提高采收率最低,为5.53%。结合现场施工情况,建议缝洞型油藏注气驱油开发中使用N_2作为注入气。