Experimental Investigation of Miscible CO2 Flooding

Abstract

Management of water alternating gas (WAG) injection projects requires making decisions regarding the WAG ratio, half-cycle-slug size, and ultimate solvent slug size. The impact of these decisions affects the capital cost and ultimate incremental oil recovery. Core flooding runs were conducted on 2 and 4 ft core samples. Injection scheme (continuous gas injection [CGI] vs. WAG), WAG ratio, and slug size were investigated. In addition, miscible WAG flooding as a secondary process was investigated and its efficiency was compared to the conventional tertiary miscible gas flooding. Miscible gas flooding at different miscible WAG parameters (WAG ratio and slug size) indicate that 1:2 WAG ratio at 0.2 PV slug size is the best combination yielding the highest recovery and tertiary recovery factors. Miscible WAG flooding as a secondary process indicated a higher ultimate recovery compared to the conventional tertiary WAG flooding. However, a larger amount of gas injection is consumed particularly in the early stages of the injection process. Miscible CGI mode conducted using n-Decane as oleic phase appears to have better performance than miscible WAG injection in term of recovery. When light Arab crude oil was used as oleic phase, higher recovery was obtained for miscible WAG flooding. The reversal trend seen in is believed to be due to the presence of crude oil, which alters the rock wettability toward an oil-wet condition, preventing the water blockage during the WAG process.     

Quantitative Description of the Effects of Sweep Efficiency and Displacement Efficiency during Chemical Flooding on Heterogeneous Reservoir

The processes of flooding—water flooding, polymer flooding and ternary combination flooding—were simulated respectively on a 2-D positive rhythm profile geological model by using the ASP numerical modeling software developed by RIPED (Yuan, et al. 1995). The recovery coefficient, remaining oil saturation, sweep efficiency and displacement efficiency were calculated and correlated layer by layer. The results show that the sweep efficiency and displacement efficiency work different effects on different layers in the severely heterogeneous reservoir. The study shows that the displacement efficiency and sweep efficiency play different roles in different layers for severely heterogeneous reservoirs. The displacement efficiency contributes mainly to the high permeability zones, the sweep efficiency to the low permeability zones, both of which contribute to the middle permeable zones. To improve the sweep efficiency in the low permeability zones is of significance for enhancing the whole recovery of the reservoir. It is an important path for improving the effectiveness of chemical flooding in the severely heterogeneous reservoirs to inject ternary combination slug after profile control.     

定量描述非均质油藏化学驱波及效率和驱替效率的作用

本文利用我国自行研制的ASP数值模拟软件,采用正韵律二维剖面地质模型,分别模拟了水驱、聚合物驱、三元复合驱的驱油过程,分层计算了采收率、剩余油饱和度、波及效率和驱替效率,进行了指标对比。通过研究表明对于非均质严重的油藏,不同层段的波及效率和驱替效率所起的作用不同。高渗层以提高驱替效率为主,低渗层以提高波及效率为主,中等渗透层提高波及效率和提高驱替效率相当。由于水驱后,剩余油大部分集中在上部,低渗透层是提高采收率主要潜力所在,提高上部低渗透层的波及效率对于提高总体采收率具有重要的作用。对于非均质严重的油藏,先调剖再注三元复合体系段塞是提高化学驱油效果的重要途径     

低渗透油藏CO2混相驱注采耦合波及特征及气窜阶段定量划分方法

针对CO₂混相驱注采耦合波及特征认识不清,气窜阶段无法定量识别的问题,运用数值模拟方法,分析CO₂混相驱注采耦合波及特征,明确气窜程度表征指标和划分标准。结果表明:与CO₂连续气驱相比,注采耦合开发通过增压储能、放压释能过程,地下渗流场不断变化,扩大气驱波及面积,延迟气窜时间,提高油藏最终采出程度;新方法计算的气窜阶段划分结果与矿场监测数据吻合,可作为矿场气窜阶段识别的依据;储层孔隙度越大,注采耦合开发无气采油阶段变长,气窜发育阶段推迟;生产井离注气井越近,气体突破时间越早,反九点法井网、排状井网、五点法井网进入完全气窜时间分别为3 148、4 120、5 610 d。研究成果可为低渗透油藏CO₂混相驱注采耦合开发提高采收率提供理论指导。     

驱油效率和体积波及系数的确定

从Buckley-Leverett 一维水驱理论出发得到了驱油效率与可采储量采出程度的数学关系,且驱油效率有最小值。在此基础上,进一步建立了实际油藏的驱油效率与可采储量采出程度的数学模型。利用采出程度驱油效率和体积波及系数三者关系。给出了体积波及系数与可采储量采出程度的计算公式。根 据驱油效率和体积波及系数计算公式.提出了注水开发后期体积波及系数和驱油效率潜力分析方法和应采取的开发方式。通过实际应用计算结果与已有成果相一致。     

驱油效率和体积波及系数的确定

从Buckley-Leverett 一维水驱理论出发得到了驱油效率与可采储量采出程度的数学关系,且驱油效率有最小值。在此基础上,进一步建立了实际油藏的驱油效率与可采储量采出程度的数学模型。利用采出程度驱油效率和体积波及系数三者关系。给出了体积波及系数与可采储量采出程度的计算公式。根 据驱油效率和体积波及系数计算公式.提出了注水开发后期体积波及系数和驱油效率潜力分析方法和应采取的开发方式。通过实际应用计算结果与已有成果相一致。     

CO2-原油混相带运移规律及其对开发效果的影响

CO2-原油混相带的运移规律对混相驱效果具有重要影响,目前尚未形成系统的认识.通过组分数值模拟和数学推导,研究了混相带运移变化规律及对采收率的影响.结果表明:混相带前缘突破前,前缘和后缘波及系数、无因次面积线性增大,无因次宽度达到峰值0.14后逐渐减小,而前缘和后缘指进系数增大速度越来越快;混相带前缘突破时,无因次面积...     

预测水驱油田体积波及系数的新方法

水驱体积波及系数是评价油田开发状况和调整效果的重要参数。以渗流力学理论为基础,应用Buckley-Leverett方程,结合油水相对渗透率比与含水饱和度的关系,建立了一种预测水驱体积波及系数的新方法,用该方法还可以评价油田开发调整对水驱开发效果的影响。通过油田的实例应用表明,计算结果合理可靠,提出的方法是实用有效的。     

预测水驱油田体积波及系数方法的改进与应用

在前人研究的基础上,推导出一种利用张金庆水驱曲线预测水驱油田水驱体积波及系数的新方法。实例研究表明,该方法简单、实用有效,并成功解决了前人预测方法应用条件受限、适用范围窄等问题,能够适应不同水驱油田的不同含水规律。     

排状交错水平井井网面积波及效率研究

根据低渗透油藏排状交错水平井井网注水开发特点,在流管模型和Beckley-Leverett 方程的基础上, 从理论上推导了考虑启动压力梯度的排状交错水平井井网面积波及效率和油井见水时间的计算公式,解 决了低速非达西渗流的面积及效率理论计算问题和生产井见水时间的确定问题。理论推导计算结果与油 田现场实际情况基本一致,表明该方法科学、合理,可用于定量表征排状交替水平井井网条件下储层的动 用程度,为低渗透油藏开发设计和评价提供理论依据。     

An Experimental and Modeling Study of Asphaltene Deposition Due to CO2 Miscible Injection

The authors studied deposition and entrainment of asphaltene particles as major mechanisms that occur in porous media. Deposition mechanisms that contribute to permeability reduction and entrainment of deposited particle improve the damaged permeability value. While in most previous works the effects of entrainment mechanism are considered negligible, in this study miscible CO₂ injection tests were conducted by core flood apparatus to investigate the effect of asphaltene deposition on permeability and porosity alterations. Results indicated that proposed model for entrainment mechanism is affected by deposition mechanism. The asphaltene deposition core's characteristics have undeniable roles in core impairment.     

稠油油藏注蒸汽开发后转热水驱实验与数值模拟

注蒸汽是目前稠油油藏开发的主要方式,随着开发进程的加快,注蒸汽开发油藏大多已进入后期阶段,注汽效果差、井间汽窜严重等逐渐成为稠油油藏开发亟待解决的问题。以热采剩余油为研究对象,运用室内物理实验和数值模拟方法,研究了稠油油藏注蒸汽开发后的转换方式。不仅建立了不同温度和不同时机下的蒸汽驱转热水驱模型、水汽交替注入模型和氮气泡沫热水驱模型,而且建立了不同厚度、不同韵律以及不同变异系数下的稠油油藏注蒸汽开发转热水驱数值模型。研究结果表明,采用120℃的热水,注蒸汽采收率为22%时转热水驱效果最好;厚度大于5m,变异系数小于0.4的反韵律油层转热水驱效果较好。     

吐哈油田温五块波及状况分析

波及体积是描述油田开发的重要指标之一-,波及体积的计算评价对油田的开发调整具有重要指导作用。温五块属吐哈油田高效开发区块之一,油田进入中含水期后,产量递减幅度加大,为了油田下一步的挖潜调整,寻找更好接替稳产措施,运用三种方法对目前的波及状况作了计算,对最大波及体积作了预测。     

三元复合驱波及系数和驱油效率的实验研究

为了搞清三元复合体系提高采收率的机理,通过室内三维物理模拟驱油实验研究了非均质砂岩油田三元复合驱油过程中波及系数与驱油效率的变化特征,量化三元复合驱不同类型储层驱油效率和波及系数对提高采收率的贡献程度.结果表明,在有隔层的条件下,中渗透层贡献程度达到了25.29%,其次是低渗透层,贡献率为44.31%,而高渗透层仅为30.40%;分析认为,三元复合驱的主要作用在于提高驱油效率,而且主要是提高高渗透层的驱油效率,同时能够提高中低渗透层的波及系数.初步得出驱油效率对提高采收率值的贡献率为33.27%,波及系数的贡献率为66.73%.     

二氧化碳混相驱数值模拟结果的主要影响因素

结合胜利油区开展的低渗透油藏CO2混相驱先导试验，应用数值模拟方法，利用概念模型和实际油藏模型，确定了影响CO2混相驱数值模拟结果的主要因素，分析了模型设计及状态方程的选取等因素对CO2混相驱的影响程度。研究结果表明，网格参数的选取会对模拟结果产生重大影响，模型对储层参数的描述精度也是模拟成败的关键。     

聚合物驱波及系数和驱油效率实验研究

通过室内三维物理模拟驱油实验,研究了非均质砂岩油田聚合物驱油过程中波及系数与驱油效率的变化特征,探讨了采用聚合物驱工艺的储层类型对提高采收率的贡献程度.结果表明,在有隔层的条件下,中渗透层贡献程度达到了48.35%;其次是低渗透层,贡献率为30.86%;而高渗透层仅为20.79%.聚合物驱的主要作用在于提高中、低渗透层的波及系数.与注水工艺相比,聚合物所具有的粘弹性能提高驱油效率,但其对提高采收率的贡献是有限的.     

纵向非均质大型平面模型聚合物驱油波及系数室内实验研究

利用室内建立的一套测定聚合物驱油水前缘和波及系数的方法,结合大庆油田的非均质特征,在纵向非均质大型平面模型上进行了聚合物驱油物理模拟实验,并对层间和层内两类非均质模型的动态驱替特征进行了对比分析。结果表明,聚合物驱后,层间模型的中、低渗透层波及系数分别能达到0.92和0.67,而层内模型中、低渗透层的波及系数仅为0.83和0.34,且相对层间模型受效较为滞后。这表明与层间非均质地层相比,在聚合物驱后,通过进一步提高驱替相的波及体积来挖潜层内非均质地层顶部剩余油的潜能更大。     

气水交替改善CO2驱油效果的适应界限*

针对低渗特低渗透油藏CO2驱油效果差、气窜现象严重等特点,开展了CO2驱气水交替注入(WAG)方式改善CO2驱油效果研究,评价了岩心渗透率及其非均质性对气水交替驱油效果的影响;选取天然露头和人造非均质岩心,对气水交替的注入速率、注入参数及注入量进行优选,进行了WAG驱的适应性评价。研究表明,对于0.5×10^-3、1×10^-3和5×10^-3μm^2的低渗特低渗均质岩心,气水交替驱能够实现良好的流度控制作用,延长CO2的窜逸时间,且渗透率越低,气窜时间越晚;渗透率级差为5、10和50的非均质性岩心,渗透率级差越小,气水比越高,提高采收率效果越好。渗透率级差大于10时,气窜时间明显提前,特别是当级差大于50时,气水段塞无法有效启动低渗基质中的剩余油,快速气窜而无经济效益。利用气水交替在适应界限范围内可显著降低CO2流度,延长CO2窜逸时间,启动基质中的剩余油,提高剩余油采收率。图16表2参20。     

高含水期储集层物性和润湿性变化规律研究

随着大庆油田水驱程度的不断提高,各类储集层的物性和润湿性发生明显变化,影响开发调整措施的制定.为此,利用大庆油田历年检查井水洗分析资料、不同时期同井场测井资料及室内岩心实验分析资料,开展储集层物性(孔隙度、渗透率)和润湿性等参数变化规律研究,并对影响储集层物性和润湿性参数变化的诸多因素进行分析.研究认为,油层水淹后孔隙度变化幅度不大,而渗透率的变化相对比较大,并随油层厚度增加,渗透率变化幅度逐渐变大;油层水淹后岩石润湿性由原始的偏亲油非均质润湿性变为偏亲水非均质润湿性,而且随着油层含水饱和度的增大,岩石亲水程度明显增强.图6参4     

高含水期储集层物性和润湿性变化规律研究

随着大庆油田水驱程度的不断提高,各类储集层的物性和润湿性发生明显变化,影响开发调整措施的制定。为此,利用大庆油田历年检查井水洗分析资料、不同时期同井场测井资料及室内岩心实验分析资料,开展储集层物性(孔隙度、渗透率)和润湿性等参数变化规律研究,并对影响储集层物性和润湿性参数变化的诸多因素进行分析。研究认为,油层水淹后孔隙度变化幅度不大,而渗透率的变化相对比较大,并随油层厚度增加,渗透率变化幅度逐渐变大;油层水淹后岩石润湿性由原始的偏亲油非均质润湿性变为偏亲水非均质润湿性,而且随着油层含水饱和度的增大,岩石亲水程度明显增强。图6参4