低渗透储层油、气、水三相渗流特征

为了合理地开发外围低渗透油气田,建立有效驱动体系,提供可借鉴的实验分析和渗流解释,通过室内实验研究分析了低渗透储层岩样在单相油驱、两相水驱油以及气驱油条件下的启动压力特征;系统地研究和评述了大庆外围油田油水、油气两相流体渗流特征,利用STONE 标准化概率模型预测了低渗透储层油、气、水三相共存时油相渗流变化特点和规律。结果表明,对于低渗透岩样,无论是单相还是两相驱替实验都存在着启动压力,两相流体渗流启动压力大于单相流动时启动压力,三相流动时要比两相渗流阻力大,任意两相渗流系统的共渗透范围均大于三相渗流时共渗透范围,在低渗透油气田开发时应避免三相流动的发生。     

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。     

表面活性剂对超低渗透油藏渗流特征的影响

针对超低渗透岩心,通过宏观驱替实验研究不同界面张力的表面活性剂对单相启动压力、油水两相启动压力、相对渗透率曲线、降压效果及提高采收率效果的影响,分析表面活性剂对超低渗透油藏渗流规律的影响。研究结果表明,随驱替液界面张力的降低,单相启动压力明显降低。油水两相启动压力实验中,在油水两相相同流速比下,随界面张力的降低,油水两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大。从束缚水饱和度到残余油饱和度,随含水饱和度的增加,油水两相启动压力梯度先缓慢下降,后迅速下降。相渗曲线实验中,随表面活性剂质量分数的增加,油水两相渗流区增大,油相相对渗透率增大,残余油下水相相对渗透率增加,残余油饱和度降低,油气采收率升高,水相(端点以内)渗透率基本没有变化。表面活性剂段塞驱替实验中,岩心一次水驱后,注入表面活性剂可明显降低超低渗透岩心的注入压力、提高岩心采收率,且油水界面张力越低,降压效果越好,提高采收率幅度越大。     

特低渗透油藏非线性渗流模型

启动压力梯度和介质变形是油气在低渗透、特低渗透储集层中渗流规律偏离达西定律的主要原因。基于介质变形、启动压力梯度特征物理模拟实验,定义了新的应力敏感系数,分析了应力敏感系数和启动压力梯度（单相和油水两相条件下）的变化规律。建立了考虑启动压力梯度和介质变形的特低渗透油藏单相和油水两相非线性渗流数学模型,对于单相渗流,给出了定产量、变产量和定流压条件下模型的解;对油水两相非活塞驱替,给出了分流量方程、油水前缘位置方程及压力、产量方程,并给出了求解方法。模型的油藏工程应用表明：低渗透油藏产能递减速度高于中高渗油藏;渗流速度比较小时,非线性因素对油水两相渗流影响显著。利用该模型,还可确定油田的合理注采井距。图9参15     

低渗透砂岩油水两相流动压力波动特征

多相流体间的界面张力在低渗透油藏狭小的孔隙和喉道中呈现更为突显的毛管力和贾敏效应,造成油水驱替压力的大幅度波动,因此需找到低渗透砂岩油水两相流动压力波动随渗透率、含水饱和度、界面张力与岩心长度等因素的变化规律,指导实际生产。实验研究发现,渗透率越低、界面张力越大,压力波动就会越明显;含水饱和度的大小也明显影响这种压力波动的幅度;通过改善低渗透油藏的渗透率或者降低油水界面张力将是减小压力波动、利于生产的有效措施。     

Low velocity non-linear flow in ultra-low permeability reservoir

Experimental equipment is designed to investigate single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores, using capillary flow meter to achieve accurate measurement of fluid volume. The results confirm that the single-phase oil/water flow in ultra-low permeability cores is not consistent with Darcy's Law. Typical flow curve is a combination of straight line and concave curve. The lower permeability the core has, the stronger non-linearity the concave curve shows. Pseudo (minimum) threshold pressure gradient exists widely in utra-low permeability cores for different fluid. Physical simulation and theoretical studies have shown that the relationship between threshold pressure gradient and permeability is a power function with the power of − 1. Nonlinear factor is defined to describe nonlinear flow characteristics. Higher viscosity leads to larger nonlinear factor and wider distribution of pressure. The minimum threshold pressure gradient can be calculated by pseudo threshold pressure gradient and nonlinear factor.     

特低渗透储层油水渗流特征研究

通过室内实验，研究分析了特低渗透储层岩样启动压力梯度与渗透率的关系，利用建立的恒压法油水测定公式测定了油水相对渗透率曲线，描述了特低渗透储层样品的不同压力梯度对渗流特征的影响。这将为特低渗透储层开发提供理论实验依据，对合理开发特低渗透油田有着十分重要的意义。     

启动压力梯度的不稳定快速测量

试验表明,低渗透油藏存在启动压力梯度。以往采用稳态渗流法测量岩心的启动压力梯度,但效果不好。针对低渗透岩心稳定时间长,流量精确测量困难的问题,设计了一种用非稳态渗流测压方式求解岩心的启动压力梯度的方法。设计实验方法为:初始时刻,将岩心在高压下饱和原油,在一端封闭,并装入测压计,待系统压力平衡且稳定后,将岩心另一端放空至某一压力值,连续测量封闭端压力变化,直至系统达到稳定状态。理论方面,考虑启动压力梯度和动边界的影响,建立低渗透岩心中液体的不稳定渗流方程,并用数值有限差分的方法求解,得到岩心封闭端的不稳定无量纲压力曲线。在双对数坐标图上,用实测压力数据和理论无量纲压力曲线拟合,求出低渗透岩心的启动压力梯度。此方法的优点是实验简单,实验条件易于控制,实验时间短。     

可动凝胶的封堵性能及其对渗流规律的影响

可动凝胶在油田稳油控水中具有重要应用,可动凝胶的封堵行为及其对油水渗流规律的影响对于油田的高效开发具有重要意义。为此,用常规岩心驱替流程进行了可动凝胶对岩心的封堵性能实验及可动凝胶对油、水单相渗流的影响实验。实验结果表明:对于渗透率低于2200×10-3 μm2的岩心,可动凝胶的有效封堵能力在90%以上;油水在可动凝胶封堵的岩心中单相渗流呈现非线性渗流特征,油相启动压力低于水相启动压力,油相渗流能力大于水相渗流能力;油水在可动凝胶封堵的岩心中两相渗流特征也发生变化,两相区范围变?,油水渗流能力变差,油相相对渗透率恢复明显高于水相,说明可动凝胶对水相的封堵远大于对油相的封堵,可以稳定油相,控制水相。     

火山岩气藏气水两相渗流特征分析

火山岩气藏的有效开发较为困难。针对该类气藏的储层特点,文中通过岩心实验研究火山岩的气水两相渗流特征,为气藏有效开发提供依据。室内实验结果表明：受岩心自身孔隙结构特征影响,水,气相渗曲线呈吸吮态,且岩心渗透率对相渗曲线的特征点影响较大,渗透率越大,残余气饱和度越高;对同一岩心而言,气-水相渗曲线的形状及特征点数值与实验温度和压力有关,温度、压力越高,气水两相渗流区越宽,岩心的束缚水饱和度越低,越有利于气水两相渗流。由此得出,在气藏开发过程中,应合理控制生产压差,避免气井过早出现水侵;一旦因水侵造成水锁,可通过提高气藏温度或压力,实现封闭气解封。     

低渗透油藏中不同压裂注采井网非稳态产量计算分析

在井网压裂基础上进行注水,可以有效改善流场,增大泄油面积,是开发低渗透油藏的重要手段。快速准确预测低渗透油藏注水开发产量可以为开发优化设计奠定基础,但低渗透油藏注水开发呈现非稳态、非线性渗流特征,基于达西定律形成的油藏工程方法并不适用。本次研究通过流场分析,来划分等效流动单元,并在此基础上考虑了油水两相渗流启动压力梯度,采用流线积分法建立了不同压裂注采井网的水驱非稳态产量解析计算方法。与物理模拟及数值模拟相比,计算方法更简单,计算速度更快,可以为低渗透油藏压裂注采方式优选及注水开发对策制定提供手段。采用本方法计算并剖析了启动压力梯度、压裂注采方式及裂缝长度对油井生产动态的影响,结果表明：启动压力梯度增大了渗流阻力,与不考虑启动压力梯度相比,油井产量更低;受流动单元控制,不同压裂注采方式的增产效果及见水时间完全不同,同时压裂注采方式的增产效果最好,能够增产3.1倍,但见水时间仅为24个月;随着压裂缝长增加,油井产量越高,但当缝长超过最佳长度,增油效果不明显。     

表面活性剂乳化能力差异对低渗油藏提高采收率的影响

表面活性剂驱是低渗透油藏提高采收率的重要技术手段之一,以往筛选活性剂基本以其降低油水界面张力的性能作为评价重点,而表面活性剂的油水乳化性能并未得到足够的重视。为研究油水乳化性能对低渗油藏提高采收率的影响,结合长庆低渗透油藏条件,选用具备相同超低界面张力但乳化能力有所差异的2种活性剂,利用均质、非均质岩心开展驱油实验。实验结果表明:同时具备超低界面张力和强乳化能力的活性剂BA,可在岩心入口段降低渗流阻力,同时实现岩心中部乳化封堵的效果,岩心中部残余阻力系数为2.08;而界面张力超低乳化能力较弱的活性剂TS,无法建立流动阻力,仅起到降压增注的作用。在非均质岩心驱油实验中,水驱后注入BA段塞0.6PV,建立了较高的驱替压力,扩大了波及系数,提高采收率11.46%,而活性剂TS提高采收率幅度为5.88%。     

超声波提高特低渗储层水驱波及体积实验研究

提高水驱波及体积是改善特低渗油藏开发效果的重要手段.利用低场核磁共振仪器、岩心驱替实验仪器和自主研制的超声发生仪,选取天然岩心开展岩心驱替实验,评价了渗流过程中超声作用对特低渗储层水驱波及体积的影响,探索了超声波提高特低渗储层水驱波及体积的作用机理.研究表明:超声作用可以在水驱基础上进一步提高特低渗储层的波及体积10....     

Investigation of supercritical carbon dioxide, aspheltenic crude oil, and formation brine interactions in carbonate formations

Asphaltene precipitation and rock dissolution can significantly hinder the success of carbon dioxide flooding of asphaltenic crude oil in carbonate heterogeneous formations. It is essential during CO₂ flooding when both processes exist to study separately the effect of each phenomenon on the flooding process. Ten core flooding experiments under similar reservoir conditions of 4000 psia pressure and 250 °F temperature were conducted to evaluate each phenomenon separately. Actual rock cores representing different areas of carbonate oil field saturated with actual fluids of filtrated brine and asphaltenic crude oil were used to evaluate the interaction between supercritical (SC)-CO₂, carbonate rock, and its contained fluid. Asphaltene content of the produced crude oil, water and mineralogical rock analyses, and scanning electron microscopic (SEM) photos of rock pores were performed to evaluate the effect of supercritical (SC)-CO₂ flood on the permeability and mineralogical variation characteristics of the limestone cores. Results indicated that calcite dissolution and/or precipitation is the major reason for permeability improvement and/or impairment. It is also proven that the amount of permeability damage depends on the fabric of the rocks, salinity of the brine, and initial core permeability. The results also indicated that CO₂ injection in fresh water saturated carbonate rock led to complete collapse of that rock. It is recommended that fluid assessment should be conducted to the different areas of the field.     

塔中志留系特低孔超低渗储层测井评价

塔中顺托果勒地区志留系储层具"特低孔、超低渗"的特征,依据常规测井、核磁测井和岩心资料,对储层的测井响应特征和微观特征进行了精细分析,并对油层、水层的特征和流体性质的识别以及油水界面进行了综合评价,为后期的低孔低渗储层测井精细评价和勘探开发提供了重要技术支撑.     

利用超前注水技术开发低渗透油田

为了提高低渗及特低渗透油田的开发成果，提高探明储量动用程度，根据低渗透油田的地质特点并借鉴国内外油田的开发经验，通过渗流力学和油藏工程研究，提出了利用超前注水技术开发低渗透油田的方法，即采用先注后采的注水开发方式，合理补充地层能量，提高地层压力，使油井能够长期保持旺盛的生产能力。从水井注水时机、采油井投产时机、注水井最大流动压力、采油井合理流压、超前注水适应条件、超前注水实施要求6个方面对超前注水技术措施进行了阐述。该方法在油田实际生产中取得了明显效果，对低渗及特低渗透油田开发实现效益最大化具有重要意义。     

水驱后特低渗透油藏氮气驱驱油特性分析

特低渗透油藏水驱采收率低,注入压力高,而氮气在特低渗油藏具有良好的注入性。本文在特低渗透岩心水驱后分别进行了常规的注氮气、水驱后水气交替、水驱后脉冲注氮气驱替实验。实验结果表明:特低渗储层微观非均质性导致气体在大孔道易形成窜流,水驱后常规注氮气提高采收率的效果有限。水气交替通过多轮次的注入使油藏中不同相态流体的分散程度提高,在优势流动通道中形成毛管阻力,促使后续注入气体进入局部致密区,可有效提高采收率16.37%;脉冲注气通过周期性注气方式,在局部高渗区和局部低渗区间形成压力扰动与交互渗流,使流体在地层中不断地重新分布,从而启动油层低渗区原油,提高采收率15.94%。此外,脉冲注气的注气压力比较低,与水气交替开采方式比较注入性提高。图6表1参12     

特低渗小断块油藏流场调整实践与认识——以东北分公司油田为例

针对东北油气分公司特低渗小断块低品位油藏储量动用率低、开发成本高,难以形成效益开发的问题,开展了剩余油分布特征及其主控因素研究,提出了流场立体调整的对策。研究结果表明,特低渗小断块油藏具有平面、层间、层内三种剩余油富集特征及七种剩余油分布模式,水井分注、边外注水、注采调整、水井调驱等流场调整对策可实现不同剩余油分布模式中的流场立体调整。研究成果应用于现场取得了良好效果,提高了低品位油藏的开发效益。     

应用核磁共振技术研究压裂液伤害机理

核磁共振岩心分析技术能够快速、无损地检测出岩心含油饱和度和含水饱和度、束缚流体和可动流体饱和度的大小.通过测量压裂液侵入岩心引起的束缚水增加量、油相反排后的滞留量,能够分别判断出粘土吸水膨胀、水锁效应引起的岩心渗透率伤害程度,由此获得了压裂液对致密岩心伤害程度和机理的新认识.研究结果表明,压裂液对岩心的伤害机理和伤害程度不同,粘土吸水后引起的粘土膨胀和粘土颗粒分散运移对岩心渗透率有伤害,但由于粘土吸水量较少,岩心渗透率的损害率也较小,约为10%.反排后可动压裂液滤液或可动活性水在岩心孔隙内的滞留量均很少,因此水锁效应对油相有效渗透率的损害率较小,约为10%.压裂液滤液对岩心有效渗透率损害率比活性水高出约30%,这说明压裂液中的大分子物质在岩心孔隙内的吸附滞留是引起岩心渗透率伤害的主要原因.     

注水压力对低渗透储层渗流特征的影响

低渗透油藏中流体的渗流规律是当前渗流力学重要的研究领域。低渗透油藏储层的主要特征是渗透率低,油水流动的孔道微细,渗流阻力大,固-液界面及液-液界面之间相互作用显著。这些特点造成了低渗透油藏渗流规律的复杂性。通过室内岩心流动实验,研究了注入压力对岩石渗透率和流体渗流规律的影响。结果表明,低渗透储集层存在非线性渗流特征,当注入压力较低时,流体在岩心中流动速度随压力梯度的变化很小,也就是在低压下,注入水很难进入地层;当压力梯度较大时,渗流速度与压力梯度的关系呈近似的直线关系;在上覆压力和压力梯度不变的条件下,注入压力越高,岩石渗透率就越高。由此可见,在考虑储层保护的前提下,对低渗透储层采用高压注水,有利于提高注水效果。