A New Material Balance Equation Model for Analyzing Dynamic Performance of CO2 Flooding

Implementing a CO2 flooding scheme successfully requires the capacity to get accurate information of reservoir dynamic performance and fluids injected. Despite some numerical simulation studies, the complicated drive mechanisms and actual reservoir performance have not been fully understood. There is a strong need to develop models from different perspectives to complement current simulators and provide valuable insights into the reservoir performance during CO2 flooding. The aim of this study is to develop a model by using an improved material balance equation (MBE) to analyze quickly the performance of CO2 flooding. After matching the historical field data the proposed model can be used to evaluate, monitor and predict the overall reservoir dynamic performance during CO2 flooding. In order to account accurately for the complex displacement process involving compositional effect and multiphase flow, the PVT properties and flowability of reservoir fluids are incorporated in the model. This study investigates the effects of a number of factors, such as reservoir pressure, the amount of CO2 injected, the CO2 partition ratios in reservoir fluids, the possibility of the existence of a free CO2 gas cap, the proportion of reservoir fluids contacted with CO2, the starting time of CO2 flooding, oil swelling, and oil flowability improvement by mixing with CO2. The model was used to analyze the CO2 flooding project in Weyburn oil field, Saskatchewan, Canada. This study shows that the proposed model is an effective complementary tool to analyze and monitor the overall reservoir performance during CO2 flooding.     

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。     

水驱废弃油藏注二氧化碳驱室内试验研究

为探讨进一步提高高温、高盐水驱废弃油藏采收率潜力,以河南濮城沙一下亚段油藏为目标,开展了注入CO2流体性质变化、细管驱替、长岩心驱替室内试验。试验验证了注入CO2可改善原油流动性、有效增加地层能量和可动油等驱油机理;油藏原油性质好,混相压力低,目前油藏条件可达到混相;优选CO2/水交替驱为最佳注入方式;优化了注入段塞组合;组分检测分析认为CO2/水交替驱波及到了水波及不到的原油。研究结果为濮城沙一下亚段油藏CO2驱矿场试验提供了技术支持,并对其他特高含水期油藏注CO2进一步提高采收率同样具有借鉴意义。     

伴注非凝气体和化学剂提高汽驱采收率实验研究

针对锦45区块于I组稠油油藏,对自制的DQS发泡剂体系进行稳定性评价及注入参数优选。并开展了蒸汽驱过程中伴注非凝气体和化学剂驱油物理模拟实验。发泡剂特性实验结果表明．DQS形成的泡沫在300℃时仍然保持了较高的稳定性;发泡剂的适宜发泡浓度是1．2％;在以N₂为气源的条件下,气液比在2～3的范围内具有较高的阻力因子,可以满足封堵要求。选取N₂和CO₂分别进行蒸汽泡沫驱实验,结果表明,两者均能大幅度提高蒸汽驱驱油效率,伴注N 较单一蒸汽驱驱油效率提高16.7%,而伴注co₂ 则提高了18.1%。两者的经济评价结果表明,选取CO₂作为非凝气体更为经济合理。     

胜利油田樊142块特低渗透油藏CO2驱油储层压力动态变化研究

为了解胜利油田樊142块特低渗透油藏注CO2驱油时的油层压力动态和混相前缘推进特征,确定油藏中的相态和驱油效果,进行了储层压力动态变化研究。运用地质资料和生产资料分析、井下压力监测和油藏数值模拟相结合的方法,研究了该区块F142-7-X4井组自投产以来油层压力的变化规律以及注入CO2后油层的压力恢复特征。研究结果显示,依靠天然能量开采阶段地层压力衰减迅速;在关闭采油井注CO2压力恢复阶段,F142-7-X4井组中的F142-7-3井和F142-8-3井地层压力恢复缓慢,其余4口井地层压力恢复较快;实测与数值模拟的油层压力基本一致,可用模拟结果进行相关分析。基于模拟结果,结合油层剖面和平面上的最小混相压力前缘和CO2浓度前缘分析,明确了混相区的推进特征,建立了确定CO2混相区域的方法。研究表明,压力动态跟踪结果可为确定CO2注入量和开机时机提供可靠的依据,为判断CO2驱油相态和确定混相区域提供有效手段。      

T-RFLP微生物监测技术及矿场应用研究

运用基于聚合酶链式反应的分子生态学监测技术,分离和纯化了油藏产出液中微生物的总DNA,以纯化的DNA样品为模版扩增出代表油藏微生物种群特征的。16SrDNA,然后进行基因末端限制性片断长度多态性的分析,建立了分子水平的油藏微生物监测方法,为微生物驱矿场试验中注入功能菌的跟踪分析提供了快速、简便、可靠的监测手段。文章介绍了T-RFLP微生物监测技术在罗家油田罗801块微生物驱油现场试验中的应用情况。     

草舍油田CO2驱防气窜调驱体系研究及性能评价

草舍油田注CO2驱油开发后期,由于油藏渗透率级差大,CO2易通过大孔道窜至生产井,造成油井气油比上升,严重影响气驱效果。为了解决气窜问题,开展CO2驱防气窜调驱体系室内实验研究和性能评价,研制了一种适合于该油藏特征的聚合物凝胶–无机沉淀复合调驱体系。结果表明,聚合物凝胶–无机沉淀复合调驱体系气测封堵率达99.74%,突破压力为28643 kPa,封堵性能良好,能够满足草舍油田CO2驱防气窜调驱的需要,同时可以有效地降低作业成本,提高经济效益。该研究成果为提高草舍油田CO2驱防气窜工艺及整体开发水平提供了新的技术保证。     

大庆油田三元复合驱驱油机理研究

从水驱后的残余油图象与三元复合体系驱替后的图象对比及残余油驱替过程入手,深入剖析了残余油在水驱和三元复合驱过程中的受力变化情况,阐明了各种残余油被三元复合体系驱替的内在原因：三元复合体系使油水之间界面张力降低和介质润湿性改变而引起的毛细管力和粘附力大大降低,甚至使毛细管力由阻力变为驱油动力,是三元复合驱驱替柱状残余油和簇状残余油的主要机理;三元复合体系降低粘附力和内聚力的作用是驱替膜状残余油的内在     

中原油田CO2驱提高采收率技术及现场实践

系统总结了中原油田近十年来研究和实践形成的CO2驱提高采收率技术系列,包括CO2驱油机理、适宜性筛选评价技术、油藏工程技术和配套注采工程技术;评价分析了濮城沙一段下亚段油藏、胡96块等试验区的实施效果,总结不同类型油藏实施CO2驱的得失。研究结果表明,对于特高含水油藏,CO2溶于油斑和油膜,可驱动水驱残余油;对于深层低渗透油藏,CO2与原油界面张力小,毛管阻力小,可以驱替半径为0.01μm以上孔喉中原油。现场实践证实,CO2驱在防腐、剖面监测、分层注入及流度控制等方面已经形成了较成熟的技术,在深层低渗透油藏、特高含水油藏的应用中均取得了较好效果。同时,CO2驱具有不受温度、矿化度影响的优势,在高温高盐油藏具有巨大推广价值,为其他类型油藏注气提高采收率技术和实践提供借鉴。     

低渗透油藏CO2驱注入方式优化

根据吉林油田某低渗透区块的油藏条件,运用数值模拟方法研究不同驱替方式下的驱油效果。数模结果显示,交替驱替方式优于注水方式和连续气驱方式,能大幅度提高原油采收率。在交替驱过程中,气段塞和水段塞的先后顺序对采收率有显著的影响,气水交替驱优于水气交替驱,随着注气速度的增加,采收率的差值也逐渐增加。气水交替驱注入CO2能够和原油充分接触,越早注入CO2,对提高原油采收率越有利。该研究不仅为低渗透油田CO2驱油技术提供了理论基础,而且对于国家下一步进行CO2驱油和埋存潜力评价及规划具有重要的借鉴意义。     

低渗透油藏CO2驱试井解释方法

针对低渗透油藏CO2驱试井解释方法不明晰的问题,基于多区复合模型渗流理论,考虑低渗透油藏存在启动压力梯度与压力敏感以及CO2驱替过程中流体性质变化的特点,建立低渗透油藏CO2驱试井解释改进模型,并运用数值差分方法进行求解。同时,综合SPSA优化搜索算法对压力曲线和压力导数曲线同时进行拟合,最终形成一套低渗透油藏CO2驱试井曲线自动拟合与参数解释方法。对矿场实际试井曲线解释参数变化规律进行分析,结果表明:考虑低渗透油藏特性对储层渗透率解释值有较大影响,优化后渗透率解释值比初始解释值增加了37.97%;而导压系数、压缩系数变化指数等相关参数解释值受流体分布非均质性影响程度较强,分别较初始解释值降低了16.94%和21.97%。矿场实际数据的应用效果显示,提出的试井解释方法可操作性强,适用性较好。     

台兴油田 CO2驱细分开发提高采收率技术研究

台兴油田 QK －111断块阜三段油藏为中－低渗复杂断块油藏,经过15 a 水驱开发整体进入高含水递减开发阶段,注气前油藏综合含水74％,采出程度仅14.7％,处于低效开发状态。为恢复断块产量、提高油藏原油采收率,实施 CO2驱现场试验,研究形成了高含水油藏剩余油微差异刻画技术、CO2驱油机理认识、注采参数优化方法以及 CO2驱细分开发技术,已应用于4个注气井组,累计注入 CO2气4.17×104 t,油藏日产油水平由9 t 提高到28 t,综合含水由78％下降到44％,累积增油11183 t,预计方案全面实施后,原油采收率将提高9.6％,年增油量超过1.3×104 t。     

二氧化碳-原油体系最小混相压力预测模型

二氧化碳-原油体系的最小混相压力（CCMMP）是CO₂ 驱油方案设计的关键参数之一。为了提高CCMMP的预测精度,利用实验测定的46个二氧化碳-原油体系最小混相压力数据,选取油藏温度、原油中的挥发组分、中间组分、C₅₊、注入二氧化碳中所含的甲烷、乙烷 丁烷、氮气和硫化氢的含量8个因素,运用统计与回归理论建立了8参数的CCMMP预测模型。并将本模型和已经发表的9种方法预测的46个油样的最小混相压力结果进行了对比,结果表明本模型的预测精度大幅度提高。利用该模型对吉林油田CO₂ 驱油试验区的5口井油样的CCMMP进行了预测,并与实验结果进行了对比,相对误差范围0.05%～3.39%,进一步验证了本模型的可靠性。     

CO_2驱后储层及剩余油物性变化探讨

目前对注CO2提高原油采收率相关问题研究已经比较深入,而对CO2驱后储层及剩余油物性变化的研究还不多。据统计,成功进行CO2驱后剩余油饱和度约30%,为进一步提高原油采收率,研究CO2驱后储层及剩余油物性的变化是非常必要的,主要从以下三个方面进行分析：CO2驱后储层物性变化、CO2驱后剩余油物性的变化及剩余油与储层之间的关系变化。     

非混相二氧化碳开采稠油

对埋藏深、油层薄、含油饱和度或孔隙度小的中等粘度稠油油藏来说，采用热采法开采不经济，需寻求一种开采效果比较好的非热采方法。该本通过对非混相二氧化碳开采稠油的室内研究和矿场试验的调研，证明非混相二氧化碳是开采这类稠油油藏的有效方法。     

注CO_2混相驱油藏合理采收率确定

为确定CO2混相驱油藏合理采收率,基于水驱油分流量方程、Buckley-Leverett水驱油非活塞理论及CO2混相驱特性(即混相驱油藏不存在界面张力,各相渗透率与对应相饱和度成正比),将水驱油分流量方程进行适当改进,其物理性影响因素更加明显,更适用于CO2混相驱油藏,并推导出CO2气体分流系数关系式和原油采出程度与累积注气量之间的关系式,用来设计和预测CO2混相驱开发参数。同时对采出程度与累计注气量之间的数学关系式求导,得到了注CO2混相驱油藏合理采收率导数方程的数学模型,可为计算合理注入CO2量及注CO2混相驱最终采收率提供参考。     

鲁克沁深层稠油油藏空气泡沫驱技术实践

鲁克沁三叠系稠油油藏采用常温水驱开发,由于注入水黏性指进,开发效果逐年变差,为提高油田整体开发效益,开展了深层稠油油藏泡沫驱提高采收率矿场试验。根据油藏条件筛选出耐高温耐高盐起泡剂,结合其他矿场试验优化了发泡气体选择与注入参数,并在YD203井区采用段塞交替注入方式实施减氧空气泡沫驱矿场试验。YD203井区内19口井4年内见效率达到89%,整体含水下降39.5%,累计增油超过2.0万t,预计提高油田采收率6.8%。该研究对进一步提高鲁克沁深层稠油油田采收率、实现油田可持续发展具有重要指导意义。     

影响聚合物驱矿场实施效果的几个问题

通过对胜利油区聚合物驱项目矿场实施状况及增油效果的分析,研究了影响聚合物矿场实施效果的几个主要问题,提出了提高聚合物驱矿场运行质量的主攻措施。     

邵家油田沾3 块内源微生物驱激活剂优化及现场试验

内源微生物驱是通过向油藏注入适当的激活剂,选择性地激活油藏中已有的微生物,实现微生物驱油。因此激活剂选择和优化对内源微生物驱来说至关重要。在对胜利油区沾3块油藏地质分析的基础上,分别以淀粉水解液为碳源、硝酸钠为氮源、磷酸氢二铵为磷源,以沾3-斜24井产出水作为激活对象,首先利用静态激活实验从微生物活性角度初步确定出2组激活剂配方;然后利用动态物理模拟对2组配方进行微生物群落动态变化规律及增油效果评价实验,最终优化出沾3块内源微生物驱最佳激活剂配方为0.3%淀粉水解液+0.2%(NH4)2HPO4+0.2%NaNO3,该配方物理模拟实验提高采收率平均大于6.7%。在胜利油区沾3块3口油井进行了单井吞吐现场试验,试验后单井平均日增油量为1.2t,含水率平均下降3.5%,见效周期超过3个月,截至2011年3月底累积增油量超过4000t。     

基于支持向量机的早期聚合物驱动态预测研究

海上稠油油田由于受到开采时间的限制,一般在含水率达到40%之前进行聚合物驱,以提高油藏采油速度和开发效果,开发动态与陆上油田高含水期聚合物驱存在较大差异。文中应用统计方法,分析海上稠油油田早期聚合物驱的生产动态,从数据序列分析的角度研究其动态规律,认识不同动态参数之间的内在联系;基于支持向量机方法,建立时间与含水率、采出程度等动态参数之间的变化关系,并根据实际动态资料及时修正,进而建立能够反映早期注聚合物规律的预测方法。利用建立的预测模型,对渤海油田典型聚合物驱油藏进行实例计算分析。结果表明,建立的模型能够实现时间序列的多步预测,且预测结果满足精度要求,为早期聚合物驱开发指标预测和动态适时调控提供了一种有效的方法。