水平井蒸汽驱影响因素及作用机理

胜利油田部分稠油油藏单元已进入水平井蒸汽驱开采阶段,但水平井蒸汽驱驱油机理尚未十分明确。通过建立水平井蒸汽驱高温高压二维比例物理模型,系统研究了稠油油藏驱油机理及注采参数对水平井蒸汽驱的影响。结果表明:水平井蒸汽驱驱油机理为"驱替为主,泄油为辅";油层压力、蒸汽干度和注汽强度是影响水平井蒸汽驱的3大要素,油层压力越低、井底蒸汽干度越高、注汽强度适中,水平井蒸汽驱蒸汽腔发育就更加充分,汽驱驱替效果最佳。     

非均质薄层稠油油藏水平井蒸汽驱实验研究

水平井蒸汽驱在开发薄层稠油油藏方面具有显著优势。 采用双水平井驱替系统,对非均质薄层稠油油藏的蒸汽腔发育过程进行了监测分析,研究了均质地层、存在单条低渗条带、２ 条低渗条带非均质地层条件下的生产动态特征。 结果表明：蒸汽几乎不波及低渗条带,从而降低了蒸汽对整个地层的波及程度;非均质性地层易产生汽窜通道,使无水采油期缩短,含水率上升速度加快,导致采出程度降低。 实验结果为在非均质薄层稠油油藏中实施水平井蒸汽驱提供了参考。     

渤海旅大油田新近系稠油油藏水平井蒸汽驱油物理模拟实验

对渤海海域旅大油田新近系典型稠油油藏开展水平井蒸汽驱油物理模拟实验,利用长填砂管模型分析了蒸汽温度、注入速度和原油黏度对蒸汽驱油效果的影响,探讨了蒸汽驱油不同生产阶段的动态特征、温度场的变化规律以及蒸汽驱油机理。研究结果表明：①蒸汽驱油物理模拟实验采用长岩心单管模型,设置模型内径为2.5 cm,长度为50.0 cm,填砂后模型孔隙度为35.0%,渗透率为4 500 mD,设置蒸汽干度为0.7,注汽温度为250℃,注汽速度为6 mL/min,驱油效率可达82.52%。②研究区蒸汽驱油过程分为启动、稳定驱替、蒸汽突破和蒸汽剥蚀4个阶段;注、采水平井间蒸汽腔温度场扩展不均衡,水平井底部温度扩展速度快,顶部温度扩展速度慢,在启动和稳定驱替阶段温度场呈“三角形”推进模式,蒸汽突破和剥蚀阶段蒸汽腔温度场沿对角线扩展,速度减小;蒸汽驱替阶段采出程度为51.86%,稳定驱替阶段为主要的产油阶段,采出程度为39.06%。③热力降黏是旅大油田蒸汽驱油最主要的机理,高温蒸汽的剥蚀作用、蒸馏效应、微观波及效率的提高等也影响驱油效率。     

欢喜岭油田齐40块蒸汽驱开发蒸汽腔发育规律研究

为确保辽河油田齐40块中深层稠油油藏的高效开发,需对蒸汽驱的蒸汽腔运作进行有效监控,采取针对性调控措施,实现蒸汽有效驱替。针对该块油藏的地质特点,通过对监测资料、蒸汽驱开发动态信息、数模跟踪信息、油藏工程计算数据等分析研究,初步得出了蒸汽腔波及形态的5种模式、热连通及驱替阶段的主要驱替特征、汽驱不同开发阶段的蒸汽扩展速度等规律。并计算出了蒸汽和热水的波及体积范围。该研究更加直观细致地介绍了蒸汽驱的波及程度,为进一步开发调整提供了理论依据,为相似区块的研究提供了参考。     

稠油油藏热化学驱油体系扩散规律

针对稠油油藏在蒸汽驱过程中易发生汽窜,导致波及系数减小、采收率降低等问题,使用化学剂辅助蒸汽驱的热化学驱油技术得到发展。针对热化学驱油体系内化学剂扩散规律不明确、矿场应用效果存在差异的问题,在物理模拟实验基础上,建立机理模型,通过定性、定量研究降黏剂和泡沫在不同体系下的扩散规律,并考虑压力影响,得以明确化学剂扩散规律。研究表明：降黏剂段塞主要沿优势通道扩散,加剧汽窜,泡沫段塞在扩散中起到封堵调剖作用,促进蒸汽腔均匀扩展;两者间存在相互影响,降黏剂段塞应置于泡沫段塞后,可使主流线方向汽窜速度降低8%,泡沫物质的量浓度提高30.0%;同时应保证一定驱替压差,压力可使化学剂波及范围、平均物质的量浓度分别提高2.3、1.0倍。研究结果对稠油油藏热化学驱方案设计具有参考价值。     

泡沫辅助蒸汽驱矿场试验及效果

蒸汽驱易发生汽窜,且蒸汽波及效率低,开发效果不理想,为探索稠油油藏提高采收率的新途径,在胜利油区孤岛中二北Ng5稠油单元开展泡沫辅助蒸汽驱矿场试验。针对蒸汽驱高温特点,研发适用于蒸汽驱的耐高温泡沫剂DHF-1,该泡沫剂具有良好的耐温和封堵性能,300℃以下阻力因子始终大于20;室内驱替实验结果表明,泡沫辅助蒸汽驱可有效改善蒸汽波及状况,提高驱油效率。2010年10月开始泡沫辅助蒸汽驱矿场试验,注汽井注汽压力平均上升1.6 MPa,油井全部见效,示踪剂监测平面驱替更均衡,密闭取心井岩心分析平均驱油效率达62.4%,说明泡沫辅助蒸汽驱可提高蒸汽前缘的稳定性,抑制蒸汽突进,明显改善开发效果;截至2016年6月,试验区已累积产油23.6×10~4t,采出程度为52.1%,较蒸汽吞吐已提高采收率16.8%。     

稠油油藏水平井不同注汽方式物模实验研究

根据不同注汽方式对稠油油藏水平井注蒸汽开发效果的影响情况,利用三维比例模型,开展了非均匀注汽与均匀注汽物理模拟实验。实验结果表明:非均匀注汽蒸汽腔发育在水平井跟端,长度占水平段长度的1/2,趾端发育较差甚至不发育;蒸汽腔前缘呈现锥进的趋势向边井推进,容易引起汽窜并伴有严重的蒸汽超覆现象;均匀注入蒸汽腔沿水平井筒均匀发育,有效扩大了波及系数;蒸汽腔前缘基本平行于水平井均衡向前推进,并且油层上部起温缓慢,不易发生蒸汽超覆现象。当模拟含水达到98%时,水平井均匀注汽蒸汽驱采出程度为37%,比非均匀注汽可提高14.2%,具有较好的开发效果。     

深层稠油油藏高干度蒸汽驱物理模拟实验

胜利油田稠油资源丰富,大部分稠油油藏埋藏深、边底水活跃,油藏压力难以降低到5 MPa,矿场实施的常规蒸汽驱井底注汽干度为30%左右,提高采收率幅度不明显。为改善该类稠油油藏蒸汽驱开发效果,基于高干度注汽技术的发展,以孤岛油田中二北Ng5稠油油藏为原型,开展7 MPa压力条件下二维纵向蒸汽驱物理模拟实验,监测分析注汽干度分别为10%,30%,50%的蒸汽驱过程中蒸汽腔的形成和发育状况,研究注汽干度对深层稠油油藏蒸汽驱开发指标的影响规律。实验结果表明:注汽干度对深层稠油蒸汽驱开采效果影响明显,提高注汽干度,地下蒸汽腔形成时间缩短,蒸汽腔扩展距离变大,蒸汽驱结束时间变长,最终采收率明显提高;7 MPa油藏压力条件下,蒸汽驱的蒸汽干度至少应大于50%。井底注汽干度由30%提高到50%可增加胜利油田深层稠油油藏蒸汽驱有效动用储量1.32×108t。     

添加增效剂改善稠油油藏开发效果研究及应用

介绍了稠油注蒸汽添加增效剂及泡沫剂开采技术的机理及现场应用效果。室内研究表明,增效剂水溶液在一定温度下反应,使原油黏度大幅度下降,油-水界面张力从30.5mN/m降到12.3mN/m;热水添加增效剂驱,岩心残余油饱和度降低4.7个百分点,并且较大幅度地提高了采油速度;蒸汽添加增效剂驱、增效剂及泡沫辅助蒸汽驱技术不仅能改善蒸汽的波及体积,采收率提高17.5个百分点,而且还能明显地提高采油速度。现场已开展37井次的试验,应用增效剂及泡沫剂辅助蒸汽驱技术,使阶段油汽比平均提高114%,采注比平均提高116%,工艺成功率100%,有效率100%,累计增油17003.34t,获得较高的经济效益。蒸汽吞吐后期不适宜转蒸汽驱的边际油藏及蒸汽驱效果不理想的稠油油藏均可考虑转注热水添加增效剂及泡沫剂技术开发。     

薄层稠油蒸汽驱数值模拟研究

为解决林东馆三块薄层稠油油藏转蒸汽驱后老井利用及注采参数优化的问题,利用区块实际地质特征,建立油藏数值模拟模型,研究了薄层稠油油藏蒸汽驱中油、汽、水3相分布规律并优化最佳注汽强度,同时分析薄层和厚层蒸汽驱的不同点及原因。研究表明：薄层稠油油藏蒸汽驱过程中由于顶底盖层热损失严重,与厚层稠油油藏相比,蒸汽超覆不明显,热水驱的影响要远大于蒸汽驱,蒸汽驱段只占30%左右,受水驱影响底部原油也能被动用;为保证蒸汽驱效果,薄层稠油油藏应加大注汽强度;对于林东馆三块油藏,目前老井均位于油藏上部,但蒸汽驱时仍可以继续利用,其最佳注汽强度为2.0 t/(d·hm²·m),不能直接采用中厚层稠油油藏蒸汽驱经验进行设计。研究成果对薄层稠油油藏转蒸汽驱设计具有重要的借鉴意义。     

超稠油水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术

为了改善超稠油油藏蒸汽吞吐开采效果,通过室内驱油实验研究水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽驱驱油效率,利用数值模拟方法研究水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐的降黏机理。研究表明：CO2与降黏剂辅助蒸汽驱驱油效率(80.8%)明显高于常规蒸汽驱驱油效率(65.4%);水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术实现了降黏剂、CO2与蒸汽协同降黏作用的滚动接替,从而有效降低了注汽压力,扩大了蒸汽波及范围即扩大了降黏区域,提高了产油速度。根据温度分布和降黏机理的不同可将降黏区分成4个复合降黏区,即蒸汽复合降黏区、热水复合降黏区、低温水复合降黏区和CO2-降黏剂复合降黏区。矿场应用表明,水平井CO2与降黏剂辅助蒸汽吞吐技术在深部薄层超稠油油藏、深部厚层超稠油油藏和浅部薄层超稠油油藏开发过程中取得了显著的降黏增油效果。图6表5参15     

尿素在稠油油藏注蒸汽开发中的实验研究及应用

对稠油注蒸汽添加尿素及泡沫剂开采技术的机理进行了研究,并在河南油田进行现场应用.研究表明:尿素水溶液可降低油-水界面张力,使原油粘度大幅度下降;蒸汽添加尿素驱、尿素及泡沫辅助蒸汽驱技术不仅能改善蒸汽的波及体积,提高采收率,而且还能明显提高采油速度.现场试验效果表明,该技术可使阶段油汽比提高114%,采注比提高116%,并且成功率达100%,累计增油17 003.34 t,获得了较高的经济效益.该技术可在蒸汽吞吐后期不适宜转蒸汽驱的边际油藏及蒸汽驱效果不理想的稠油油藏考虑应用.     

氮气及降粘剂辅助水平井热采开发浅薄层超稠油油藏

准噶尔盆地西缘春风油田的超稠油油藏具有埋藏浅、粘度高、厚度薄的特点,常规直井注蒸汽开发效果差。根据油藏开发难点,提出了氮气及降粘剂辅助水平井热采(HDNS)强化开发技术,揭示了各要素的作用机理,即水平井降低注汽压力、增强吸汽能力、减少热损失;降粘剂有效降低井筒周围的原油粘度,提高注汽质量;氮气提高浅层油藏能量,具有助排、隔热作用,提高开发效果;蒸汽具有加热降粘和蒸馏作用。在春风油田排601超稠油油藏投产水平井54口,通过运用HDNS强化采油技术,第1a平均单井产油能力为8.2t/d,累积油汽比为0.48t/t,平均单井峰值产油量为32t/d,实现了浅薄层超稠油的高效开发。     

蒸汽驱及化学辅助蒸汽驱提高稠油采收率实验

蒸汽驱及化学辅助蒸汽驱是提高稠油油藏采收率的重要方法。为了对比两种开发方式提高稠油采收率的效果,以新疆塔河油田稠油为研究对象,采用蒸汽驱油模拟实验装置,对比评价了不同开发方式下注汽参数对提高稠油采收率的影响。实验结果表明,蒸汽驱提高稠油采收率与注汽温度正相关,对注入压力不敏感;与蒸汽驱相比,加入一定助剂正戊烷、正己烷、正庚烷,对提高稠油采收率有明显效果;同时发现,蒸汽驱稠油采收率随着注汽压力的增加而趋于降低,化学辅助蒸汽驱稠油采收率随着注汽压力的增大而有所增加。     

近临界蒸汽驱技术在低渗透油藏中的应用

针对大庆朝阳沟低渗透油田在注水开发过程中注采能力差等问题,应用室内实验、油藏工程分析及数值模拟手段,研究了低渗透油藏蒸汽驱提高采收率机理、不同注入介质的注采能力、裂缝系统对蒸汽驱波及效果的影响,以及适合该低渗透裂缝性油藏蒸汽驱的最优井网、井距及蒸汽驱注采参数.研究表明,与稠油蒸汽驱不同,低渗透油藏蒸汽驱过程中,注入蒸汽是一种近临界状态的高温、高压、高热焓、低比容、低干度的蒸汽,注入蒸汽显著降低了原油黏度、改变了岩石的润湿性、提高了原油蒸馏率、降低了启动压力梯度,大幅度提高了开发效果.目前该油田已开展了3个井组的注蒸汽矿场试验,开发效果显著.     

胜利油田超稠油油藏蒸汽驱三维物理模拟与应用

针对胜利油田单56区块油藏条件,利用蒸汽驱三维物理模拟装置,开展了20% 、40% 、60% 蒸汽干度条件下反九点井网超稠油油藏蒸汽驱实验。分析了单井及井组生产动态,并在蒸汽驱的基础上研究了采用氮气泡沫的方式改善超稠油蒸汽驱的开发效果。实验结果表明,超稠油油藏汽窜较为严重,综合含水上升较快,蒸汽腔发育不均匀;边井生产效果较好,角井温度场发育较差,产液量和产油量较低,对井组贡献率较低。通过提高蒸汽干度可以有效提高蒸汽驱阶段的采收率,当注入油藏蒸汽干度从20% 提高到60%,蒸汽驱阶段的采出程度提高19.86%。段塞注入0.093 PV的泡沫体系时,蒸汽汽窜得到有效抑制,边井产液量和综合含水均出现明显下降,角井温度场开始发育,角井产液量和产油量显著增加,阶段综合含水下降7%,提高采收率15% 以上。通过提高蒸汽干度和辅助氮气泡沫调剖工艺,超稠油油藏可以转为蒸汽驱进一步提高采收率。     

[火用]传递原理在稠油复合蒸汽驱方案优选中的应用

在分析稠油复合蒸汽驱驱油机理的基础上,利用油田实际数据,建立稠油蒸汽驱数学模型;应用[火用]传递原理,结合油藏数值模拟技术,计算相关[火用]传递指标,并将采油速度作为统一评价标准,对4种稠油蒸汽驱技术进行评价、筛选。结果表明：采油速度从高到低的驱动方式依次为蒸汽氮气泡沫连续驱、蒸汽氮气泡沫段塞驱、蒸汽氮气驱和纯蒸汽驱;驱动功率与采油速度之间具有较强的正相关性,说明应用[火用]传递原理进行稠油热驱技术方案的筛选是可行的。     

提高低效热采吞吐井开发效果的技术发展动向

目前我国稠油开发以蒸汽吞吐为主,但随着蒸汽吞吐轮次的增加,周期产油量、油气比下降,含水率高,开采效果变差,且蒸汽吞吐采收率较低,一般在20％左右。针对这一问题,采取各种措施提高蒸汽吞吐后期的开采效果,主要包括多井整体吞吐、一注多采、复合蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层等热采技术和化学吞吐、CO2吞吐等冷采技术以及各种改善蒸汽吞吐效果的工艺措施。综述各种改善蒸汽吞吐效果的工艺技术及其增产机理,分析各种稠油开采技术存在的问题和不足,指出稠油复合开采及水平井应用是稠油开采的发展方向。     

春风油田排601块水平井蒸汽驱井网类型优化物理模拟实验

蒸汽驱是稠油油藏水平井蒸汽吞吐进入开发后期主要的接替技术，而水平井的井网形式影响着蒸汽驱的开发效果。以春风油田排601块浅薄层稠油油藏为研究对象，依据相似准则，建立了高温高压三维比例物理模型，并开展了排状井网、五点井网、反九点井网条件下蒸汽驱物理模拟实验。研究结果表明:蒸汽驱过程中温度场的发育主要受注入井与生产井间的驱替压差的控制，注入蒸汽主要流向流动阻力小的区域（临近井、高渗条带、高温低黏油带）；蒸汽突破初期，依然有大量的原油从模型产出；实验结束后，蒸汽未波及区域存在大量剩余油。在排601块油藏条件下，排状井网、五点井网和反九点井网蒸汽驱的最终采收率分别为45.10%、41.90%和38.30%；排状井网、五点井网和反九点井网最大累积油汽比分别为0.69、0.63和0.53，综合对比排状井网效果最优。蒸汽驱过程的主要作用机理和现象包括:高温降黏作用、高温体积膨胀、高温蒸汽蒸馏和原油裂解作用、高波及效率和蒸汽超覆。研究结果可以有效支撑春风油田排601块水平井蒸汽驱设计。