底水稠油油藏双水平井泡沫压脊技术及参数优化

在水平井开采底水稠油油藏过程中,底水一旦脊进突破,导致含水率迅速上升,产油量很快下降,堵水作业困难。在生产水平井下方布置1口泡沫压脊水平井,可以减缓底水脊进,控制含水率上升速度,改善开发效果。利用数值模拟方法,研究了压脊水平井注泡沫( 氮气和发泡剂溶液) 、生产水平井采油的底水稠油油藏开采技术。结果表明,优化后双水平井泡沫压脊开发效果明显好于双水平井氮气压脊、单一水平井泡沫压脊和单一水平井无措施 3种开发方式。结合室内实验分析、数值模拟结果以及现场施工条件对压脊水平井参数进行模拟优化,设计发泡剂溶液质量分数为0.5%,气液比为1∶1,压脊水平井水平段长度为300m,避水高度为2.5m,注氮气速度为1.76×104m3/d,排液量为200m3/d 时,实施双水平井泡沫压脊生产,4个周期累积增产油量达1.9×104m3,增油幅度达48.7% 。     

氮气泡沫吞吐抑制潜山底水油藏水平井底水锥进实验研究

针对潜山底水油藏渗透率低、裂缝发育和底水锥进及堵剂选择性差等问题,对氮气泡沫控水增油可行性进行评价。在起泡剂优选的基础上,利用依据地质资料设计制作的三维底水模型,模拟底水作用下水平井氮气泡沫吞吐过程,考察氮气泡沫吞吐的控水增油效果及裂缝和注入压力等因素的影响规律。实验结果表明:在无裂缝的低渗透基质模型中,注入优选的氮气泡沫进行吞吐可使含水率降低78.49%,采出程度提高6.85%,氮气泡沫吞吐控水增油效果明显,说明氮气泡沫的注入增加了地层能量,起到了抑制底水锥进的作用;而对于基质-裂缝模型,含水率可降低17%以上,采出程度提高约2%,裂缝的存在直接影响其吞吐增油效果,说明氮气泡沫在此裂缝存在条件下的流度控制能力有限;提高注入压力,可进一步发挥氮气泡沫补充能量的作用,从而保证控水增油效果;采用高强度淀粉凝胶对裂缝进行封堵,可使氮气泡沫吞吐采出程度进一步提高近2%。     

高温高盐底水油藏氮气泡沫压锥实验研究

底水锥进是制约底水油藏有效开发的关键。结合泡沫体系性质分析与物理模拟实验,研究了氮气泡沫在高温高盐底水油藏中压锥增油的潜力。泡沫体系性质分析结果表明,椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱(CHSB)抗温耐盐且对轻质原油敏感,其形成的泡沫可实现对底水水窜通道的选择性封堵。物理模拟实验结果表明,在水锥顶部注入氮气泡沫,能够有效地压锥控水,扩大底水波及效率,并驱替顶部油层剩余油。但因泡沫在水锥内静置时会不断破裂,焖井时间不易过长。同时,开井后控液生产,可减弱底水对泡沫的冲刷,提高氮气泡沫压锥的増油降水效果。与关井压锥、氮气泡沫+氮气复合压锥相比,氮气泡沫压锥可分别提高采收率16.45%和8%左右。     

常规稠油底水油藏氮气泡沫控制水锥技术研究

通过室内实验优选出发泡能力最佳的发泡剂,并对其浓度进行了优选实验,研究了岩心渗透率、岩心含油饱和度及气液比对泡沫阻力因子的影响。利用数值模拟方法,研究了用氮气泡沫控制底水锥进技术。在水锥锥进的生产井中,用高压注入氮气和发泡剂溶液,然后关井焖井一段时间后再开井生产,进行多轮次的氮气泡沫吞吐。利用数值模拟方法,对常规稠油底水油藏氮气泡沫控制水锥技术的开发方式、焖井时间、日排液量、注入方式以及转注时机进行了优化。     

氮气泡沫压锥参数优化的正交数值试验

氮气泡沫压锥是一项有效控制底水锥进的技术,选择合适的注采参数是取得良好压锥效果的关键。影响氮气泡沫压锥效果的注采参数很多,且参数间存在交互影响,而正交数值试验是解决多因素问题的有效方法之一。利用正交试验设计原理,考虑注气量、注入速度、注入方式、气液比、焖井时间、焖井后最佳产液量和转注时机等7个注采参数,以产出投入比作为评价指标,进行正交试验设计,并在历史拟合的基础上,开展氮气泡沫压锥技术正交试验设计和数值模拟研究。分析结果表明,注气量、产液速度和转注时机对产出投入比的影响最为显著;注采参数影响开采效果的程度大小依次为注气量,产液速度,转注时机,气液比,注入方式,注入速度和焖井时间。正交数值试验结果可为现场氮气泡沫压锥注采参数的优化提供理论指导,具有实际意义。     

水驱油藏水平井临界产量的研究与应用

研究了水平井二维渗流临界产量问题,利用稳定水脊形成时的动静态平衡条件,推导出了底水和边水2类水驱油藏中水平井临界产量公式,并且给出了数值求解方法。水驱油藏水平井临界产量取决于水平井段在油层中的位置、距离油水边界的远近及油层水平流动系数和油水密度差,而当垂直渗透率减小时,临界产量略微减少。根据研究结果及时调整了草13块馆陶组油藏部分水平井井身轨迹设计参数,制定了开发技术对策和稳油控水措施。矿场实践证实所选择的最佳提液时机和单井合理采液量以及所应用的氮气泡沫压锥技术和封堵卡水工艺,有效改善了水平井开发效果,实现了单元连续稳产,采收率由15％提高到20％。     

海上底水稠油油藏氮气泡沫压锥技术研究与应用

基于QHD32-6油田西区底水稠油油藏底水锥进控制水淹的需要,分析了氮气泡沫压锥堵水敏感性因素,研制了氮气泡沫压锥液。模拟分析表明,注氮20 d、表活剂溶液质量浓度10 g/L、气液比2∶1、焖井2～5 d时压锥堵水效果最好;室内评价实验表明,起泡剂YS-FA150与生产污水、地层水及水源井水之间的配伍性较好;起泡剂的泡沫半衰期为3 871 s,排液半衰期215 s,气液比为2∶1的泡沫体系的阻力因子高达90,饱和起泡剂的岩心渗透率恢复率可达99.8%。现场应用结果表明,新研制的氮气泡沫压锥液能有效地抑制底水沿高渗透部位的锥进,试验井含水率由92.8%下降到62.5%,日产液量降低60 m3,日产油量增加22 m3,累积增油3 500 m3,综合效益显著。氮气泡沫压锥技术适合底水油藏锥进后进一步提高产量,具有较好的应用前景。     

水平井ICD控水方法研究

ICD控水技术是通过抑制高渗段、增加低渗段流量实现水平井流动剖面均衡开采的新型控水完井工艺。利用数值模拟方法研究了高渗带比例、渗透率极差、控制段长度、控制段流量对ICD在底水油藏中控水增油效果的影响,并确定ICD最佳安装位置、限流量和控制段长度等参数。结果表明,在非均质油藏中,高渗带与水平井长度比例越小、高渗带与低渗带渗透率极差越大,ICD的控水增油效果越明显;ICD的安装位置、长度和限流量对ICD的控水增油效果有重要影响。为了使控水增油效果最大化,应将ICD安装于水平井段的高渗带,ICD控制段长度要等于或略高于高渗带长度,限流后高渗段的限流量需尽量靠近水平井各井段的平均流量。     

低含油饱和度底水油藏水平井开发技术——以高浅北区Ng6、Ng7、Ng9、Ng10小层为例

冀东油田高浅北区Ng6、Ng7、Ng9、Ng10小层是低含油饱和度底水油藏,构造幅度低,油柱高度小,储层疏松,常规定向井不能正常生产。应用水平井和侧钻水平井分三步走能有效开发此类油藏:首先在厚度5 m以上油层顶部"擦头皮"部署油井,避免底水快速脊进;然后在油井高含水时应用水平井化学堵水技术,封堵高水淹井段,迫使底水绕流扩大水驱波及体积;最后当底水全面脊进后时利用CO2吞吐技术,增强原油流动能力,进一步驱替井筒周围残余油。水平井设计是核心,堵水和CO2吞吐为高含水阶段控水增油的保障。     

底水油藏水平井水平段动用状况预测方法

利用水平井开发底水油藏过程中,水平井水平段的动用状况不均严重制约着开采效果。为改善底水油藏水平井水平段动用状况,利用试井资料对目标水平井进行现代试井解释,获得该井的有效动用长度、地质和开发参数;随后利用数值模拟方法建立数值模型,模拟油藏生产动态,获取水平段的动用状况,并分析影响规律。结果表明:针对水平井H中部底水水侵严重、趾端边底水水侵严重、跟端动用状况较差的情况,提出优化方案为添加人工隔层控水,控制水平井的产液量在20 m~3/d,加大邻近注水井的注入量,并进行选择性堵水。     

底水油藏高含水水平井注N_2实验与参数优化

在深入调研N2吞吐工艺的基础上,针对塔河油田实际情况建立了塔河9区TK907井模型,最大程度地还原了储层的真实情况。首先,进行衰竭式生产,当压力降到20 MPa时,进行底水驱形成底水脊进;当底水侵入到水平段、含水率上升到一定程度后,注入N2进行吞吐。实验结果表明,对底水油藏中高含水水平井进行N2吞吐后,能使采收率提高10.0~20.0百分点。同时得到以下认识:1)N2吞吐具有良好的压脊作用;2)吞吐中有明显的毛细管力滞后现象;3)含水率为80%时,是注入N2的最佳时期;4)在不超过地层破裂压力的情况下,注气量、注气速度和焖井时间这3个参数越大越好;5)影响N2吞吐效果的因素从大到小排序为注气量、焖井时间、注入速度、注气时机、地层压力恢复水平。     

水平井CO2吞吐增油机理及影响因素

为了探究底水稠油油藏水平井注CO_2吞吐机理及影响因素,针对M油田G104-5油藏,开展了注CO_2膨胀实验并建立了单井注CO_2吞吐数值模拟模型,研究了G104-5油藏稠油注CO_2膨胀后的相态变化和注气工艺参数、油藏参数对水平井注CO_2吞吐的影响,并在此基础上进行了G104-5油藏7口水平井的注CO_2吞吐效果试验。结果表明,注入35 mol%CO_2后,M油田G104-5油藏稠油的黏度降低了45%,体积膨胀系数为1.13,饱和压力升高了200%,原油中C_9~C_(22)的摩尔分数下降了14.4 mol%。薄层底水油藏注CO_2吞吐增油时,效果最好的直井(射开1~3层)措施后平均含水率降至87%,累计增油313.17 t,水平井措施后平均含水率降至75%,累计增油679.91 t,水平井增油控水效果较好;在所有的影响参数中,注气量、油层厚度、含油饱和度、孔隙度是影响水平井注CO_2吞吐效果的主控因素,注入速度、焖井时间、采液速度、地层压力和渗透率对水平井CO_2吞吐效果的影响不大。M油田G104-5油藏7口吞吐井中G104-5P101井孔隙度最大(45%),注气量最大(412 t),累计增油量最多(1412.27 t)。     

边水断块油藏水平井组CO2协同吞吐注入量优化实验研究

针对边水断块油藏单口水平井CO2吞吐过程中气体波及体积小、有效期短等问题,采用室内物理模拟实验方法,研究并优化了水平井组CO2协同吞吐注入量,分析边水断块油藏CO2吞吐控水增油效果。采用自行设计的三维水平井组开发物理模型,进行水平井组CO2吞吐实验,分析不同注入量的吞吐闷井压力变化以及开井的生产动态,并结合CO2气体本身物理性质以及其与原油的高温高压物性分析结果,明确了注入量对边水断块油藏水平井组CO2吞吐的影响机理,优化了实验条件下的注入量。实验结果表明:当CO2注入量由0.07 PV增至0.14 PV时,井组综合含水率降幅由0.72%扩大至5.93%,增油量由31.4 mL增至148.7 mL,增加注入量对水平井组CO2吞吐的控水增油效果促进明显;当CO2注入量增至0.14 PV时,采出程度增幅虽达22.36%,标况下累积产气量却高达8 050 mL,气体利用率降低。CO2控水增油的主要机理为:一定压力条件下,CO2的压缩系数降低,注入过程中能量损失小,促进气体进入地层,增加了气体波及范围;原油中CO2组分增加,原油流动性增强;增加注气量,提高注入气的波及效率。     

复杂断块油藏水平井二氧化碳吞吐控水增油技术及其应用

水平井是冀东南堡陆地油田浅层复杂断块油藏的主要开采方式,大部分水平井已进入特高含水阶段。构造因素、井身轨迹、生产制度和外来入井液是引起水平井含水率非正常上升的主要原因。通过对二氧化碳最小混相压力预测、产出流体的分析以及油藏数值模拟研究,认为水平井二氧化碳吞吐控水增油的主要机理包括: 膨胀原油体积、对原油的降粘作用和对轻烃的萃取作用。基于优化的工艺设计方案,确定了单井注入量、注入速度和焖井时间等参数。32井次的现场应用结果证实,产油量由吞吐前的52t/d上升到吞吐后的271t/d,是原来的5.2倍,综合含水率由吞吐前的96.9%降至吞吐后的53.4%,控水增油效果显著。二氧化碳对橡胶的腐蚀性较强,合适的举升方式为抽油泵,井口至井下500m内应尽量避免安装对温度敏感的工具。     

底水油藏水平井分段完井产液剖面预测研究

针对底水油藏水平井分段完井技术应用的产液剖面预测问题,基于分段完井技术原理,利用Green源函数和叠加原理,建立了耦合油藏渗流与井筒环空流动影响的底水油藏水平井分段完井产液剖面预测模型,并给出了模型的数值求解方法。利用该预测模型,可分析分段完井产液剖面调控特征,确定各段需控制的合理产液速度,实现底水油藏水平井控水稳油的目标。结果表明,模型可快速准确地预测水平井分段完井产液剖面;分段完井产液剖面调控应综合考虑油藏各区域供液能力及控水稳油目标,在满足油藏条件及经济技术要求的前提下,采用多分段且分段趋于均匀有利于减小水平井变质量流压降的影响。     

耐高温耐盐氮气泡沫调驱实验研究及应用

塔河油田碎屑岩水平井在长期生产后,底水抬升不均匀,导致平面低渗段和垂向上高部位潜力难以动用。氮气泡沫调驱技术可以有效地降低含水率,调整注入剖面,扩大波及体积和水平井顶部油层的动用程度,提高底水油藏采收率。针对塔河油田高温(120℃)、高矿化度(21×10~4mg/L)的地层条件,筛选出耐高温耐盐的HTS-1起泡剂。通过填砂管实验测试了泡沫体系的封堵性能,实验结果表明,氮气泡沫对高渗透率的地层具有较好的封堵性能,对低渗透率地层的封堵效果较差。利用数值模拟技术,优化了氮气泡沫的注入方式和工艺参数。现场的施工应用结果表明,注入氮气泡沫调驱后对应采油井组的采油量增加明显,有效地提高了油藏的采收率。     

底水油藏水平井压水脊物理模拟实验

水平井技术是开发底水油藏的一项重要技术.采用电子摄像监视技术与流动测试方法,建立水平井宏观大尺度三维物理模拟装置,观察底水油藏水平井开发动态、水脊脊进过程和压水脊水脊形状变化过程.水脊脊起模式为“井底下方底水脊起—底水脊进到井底—边部抬升,水脊形状变缓”.压水脊后水脊脊顶下降,边部抬升,直至形成新的稳定油水界面.而且压水脊前期水脊下降速度较快.压水脊能够降低底水油藏水平井的含水率,提高产油量和底水油藏的最终采收率.通过相似理论利用综合物理模拟实验直接预测实际油藏水脊动态,结合数值模拟研究和油田现场实际情况,建议实际油田关井压水脊时间为3～5 a.     

冀东复杂断块油藏CO_2吞吐典型井剖析

冀东南堡陆地浅层油藏属于复杂断块油藏,随着水平井井数的增加,到2010年高含水油井已经占到水平井总数的90%,严重影响了开发效果。2010年10月在稠油水平井CO_2吞吐试验取得了较好的控水增油效果之后,逐渐向定向井、稀油井推广,控水增油效果显著。通过对CO_2吞吐实施效果进行分类,并对典型井进行了剖析,明确了导致CO_2吞吐效果好或无效的主要原因。构造部位相对较高、采出程度较低、剩余油饱和度高、油藏密封性较好的并CO_2吞吐都有好的增油效果;而离油水边界较近、邻井高部位且大排量生产、构造部位低、剩余油饱和度低、油藏密封性不好的井CO_2吞吐效果不好。典型井剖析可为今后研究与制订同类型油藏控水增油措施提供借鉴和指导作用。     

底水油藏水平井水脊形态影响因素

在底水油藏开发过程中,水平井底水脊进是影响开发效果的关键因素,而关于水脊形态影响因素的研究相对较少。为此,利用油藏数值模拟技术,基于M油田的实际油藏参数,建立底水油藏数值概念模型,根据程林松等推导的水平井产能公式,回归得到水脊形态定量描述公式,分析水平井井距、垂直与水平渗透率比值、单井产液量、水平井垂向位置、油水粘度比和含水率等因素对采出程度和水脊形态的影响。分析结果表明:随着水平井井距的增大,相同含水率下采出程度和最大水脊半径逐渐减小,而水脊体积总体呈增大趋势;随着垂直与水平渗透率比值和油水粘度比的增大,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积逐渐减小;随着单井产液量的增大,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积总体呈上升趋势,但单井产液量超过一定值后,最大水脊半径和水脊体积略有减小;水平井垂向位置离油水界面越近,相同含水率下采出程度、最大水脊半径和水脊体积越小;随着含水率的增大,最大水脊半径和水脊体积逐渐增大。运用Box-Behnken试验设计方法,分析各因素及各因素间的交互作用对水脊形态影响的显著程度,结果表明:对水脊形态的影响程度由大到小依次为垂直与水平渗透率比值、油水粘度比、水平井垂向位置、单井产液量和水平井井距。其中,垂直与水平渗透率比值和单井产液量组合、油水粘度比和水平井井距组合对累积产油量的交互影响最为显著。     

提高稠油底水油藏转注井注水效率研究

针对稠油底水油藏转注井注入水在正韵律作用下驱油效果差,大部分注入水无效循环等问题,对底水油藏转注井注入水驱油效果差的原因进行了分析,提出了对转注井渗透率锥体型变化带底部进行"置胶成坝"、扩大底水油藏转注井注水波及体积的方法,并利用数值模拟、流线模拟等方法对"置胶成坝"关键参数进行了评价。结果表明：稠油底水油藏转注井注入水驱油效果差的原因是定向井转注后注入水受正韵律及大液量冲刷的影响,在"渗透率锥体型变化带-底水区-生产井波及区"形成"U"形管式无效水循环;"置胶成坝"技术提高了稠油底水油藏转注井注入水的驱油效果。先导试验井组增油效果明显,增油量达40 m³/d,改变了底水油藏转注井注入水驱油效果差的现状,将底水油藏注水由"注够水"转变为"有效注水"。这种新的注水模式对稠油底水油藏提高转注井注水驱油效果具有重要指导意义。