稠油油藏多轮次吞吐阻流环的分布特征及突破开采技术

随着稠油油藏吞吐轮次的增加，原油黏度较小的组分被优先采出，近井带周围会形成高黏阻流环，储层渗流能力降低，导致周期产油量、周期产液量，周期气油比持续降低。为了弄清阻流环的形成机制及对渗流的影响，利用物理模拟和数值模拟方法，对不同周期稠油性质、渗流特征以及阻流环影响下的黏度场、温度场、压力场和饱和度场的变化特征进行研究。结果表明：多轮次吞吐后轻质组分被优先采出，重质组分留下，在近井带40～60 m处形成以沥青质、胶质等重质组分堆积为主的环状高黏阻流环；阻流环的宽度随着吞吐周期的增加而增大，阻流环会降低储层的渗流能力，影响了油藏中流场的分布特征，对远井区稠油的渗流起到遮挡作用，导致井间的原油难以有效动用；为了消除阻流环的不利影响，形成了基于阻流环分布的“前置降黏+高压搅动”“高效降黏+气体增能”2类释放产能促效引效开采技术。研究成果为多轮次吞吐稠油油藏持续高效开发提供实验支撑和理论依据。     

风城浅层超稠油油藏原位催化改质降黏技术

针对风城浅层超稠油油藏蒸汽吞吐中后期采用微生物、水热催化、气体辅助等降黏方式开采效果均不佳的问题,进行了超稠油催化改质降黏技术研究。通过催化裂解实验分析了风城油田重18井区油样在4.5 MPa、100～220℃条件下使用催化剂和供氢剂后的降黏效果,采用双管并联驱油实验得到了催化改质剂辅助蒸汽驱油效果及原油组分变化。结果表明：220℃时,单独使用催化剂降黏率可达50%,加供氢剂后降黏率可达90%以上;催化改质剂辅助蒸汽驱后原油降黏率可达88.5%,采出油中C25以上组分含量由54.4%降至37%,原油轻质化明显。对1口低产蒸汽吞吐井开展现场试验,实施后周期产油增加387 t,油汽比提高了0.34,取得较好的应用效果。研究表明,原位催化改质降黏技术可促使原油发生不可逆降黏,可大幅度降低稠油黏度,提高开发效果,建议进一步推广应用。     

海上稠油水平井多元热流体吞吐开采特征分析

多元热流体吞吐是一种新型的海上稠油热采技术。提出了多元热流体吞吐数学模型,对多元热流体吞吐进行了数值模拟研究,就产油曲线、温度、原油黏度及压力分布特征,与热水吞吐、蒸汽吞吐等开发方式进行了对比分析。模拟结果表明,在注入热量、温度、速度和焖井时间均相同的条件下,多元热流体吞吐相对于热水吞吐和蒸汽吞吐的热波及区域大,保温保压效果好,原油降黏分布区域大、降低程度高,且具有更长的生产周期和累计产油量。     

蒸汽吞吐后转降黏化学驱加密井井位优化方法

稠油油藏在高轮次蒸汽吞吐后转入降黏化学驱是实现稳产的有效接替生产方式,根据稠油油藏蒸汽吞吐后转降黏化学驱井网加密的需要,以各注入井到生产井的拟见水时间趋于一致为目标,建立了加密井井位优化方法。针对蒸汽吞吐后地层中的含水饱和度分布不均匀问题,在Buckley-Leverett方程的右端项引入了注降黏剂开始时含水饱和度的等效注入量,并考虑降黏化学驱过程中原油黏度时变特征,建立了拟见水时间计算模型,采用时间迭代求解得到拟见水时间;以各注入井到生产井的拟见水时间的方差为目标函数,建立了加密井井位优化模型,采用粒子群算法对加密井井位优化模型进行求解。通过数值模拟验证了加密井井位优化方法的准确性,该研究成果对稠油油藏转降黏化学驱合理部署井网提供了技术支撑。     

蒸汽吞吐后转降黏化学驱加密井井位优化方法

稠油油藏在高轮次蒸汽吞吐后转入降黏化学驱是实现稳产的有效接替生产方式,根据稠油油藏蒸汽吞吐后转降黏化学驱井网加密的需要,以各注入井到生产井的拟见水时间趋于一致为目标,建立了加密井井位优化方法。针对蒸汽吞吐后地层中的含水饱和度分布不均匀问题,在Buckley-Leverett方程的右端项引入了注降黏剂开始时含水饱和度的等效注入量,并考虑降黏化学驱过程中原油黏度时变特征,建立了拟见水时间计算模型,采用时间迭代求解得到拟见水时间;以各注入井到生产井的拟见水时间的方差为目标函数,建立了加密井井位优化模型,采用粒子群算法对加密井井位优化模型进行求解。通过数值模拟验证了加密井井位优化方法的准确性,该研究成果对稠油油藏转降黏化学驱合理部署井网提供了技术支撑。     

稠油注蒸汽层内水热裂解降黏实验研究

在静态和动态条件下考察了油溶性有机铁盐类催化剂XAGD-2在200℃温度下催化孤东稠油水热裂解反应的效果.静态反应在高压釜中进行,加水量为稠油质量的30%,催化剂加量0.05%～0.8%,时间24小时.催化剂加量0.3%时,静态水热裂解稠油50℃黏度(原始值25.3 Pa·s)降低75.6%;H含量增大,C、O、N含量减少,S含量显著减少;与不加催化剂的实验结果相比,胶质、沥青质进一步减少,饱和烃、芳香烃进一步增多.在模拟蒸汽吞吐过程的饱和稠油填砂管水热裂解实验中,注汽后放置12小时回采,随吞吐轮次增加(1～5轮次),单轮次采收率由3.70%降至0.64%(总计9.43%),采出稠油降黏率由47.7%降至32.4%;蒸汽吞吐前先注入0.3 PV 10g/L的催化剂溶液(折合催化剂用量0.3%),单轮次采收率由第一轮次的8.50%降至第五轮次的0.66%(总计17.87%),第一轮次降黏率76.3%,第二轮次升至87.6%,逐渐降至第五轮次的74.4%.讨论了稠油改质、降黏、提高采收率的机理.     

井下裂解提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率

开展了井下裂解就地改质稠油,提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率的室内模拟实验和矿场应用试验。研究表明,油藏矿物可催化稠油水热裂解反应,其中黏土矿物的催化效果优于其他矿物,可使稠油黏度降低30%以上,黏土矿物含量越高,越有利于水热裂解反应;注入催化剂硫酸镍和供氢剂四氢萘溶液段塞后,蒸汽吞吐最终采收率大幅度提高,比单纯蒸汽吞吐提高8.8%,产出油降黏率增加51.7%,饱和烃、芳香烃含量分别增加38.0 mg/g 和26.3 mg/g,胶质、沥青质含量分别降低41.9 mg/g 和41.1 mg/g. 矿场试验结果表明,井下裂解就地改质稠油技术可延长蒸汽吞吐周期生产时间、提高日产油量、提高油汽比和回采水率,较大程度地改善蒸汽吞吐开发效果。     

新疆稠油油藏复合吞吐技术研究与应用

针对新疆油田红003井区蒸汽吞吐开采效果较差的现状,引进了高效复合化学药剂配合氮气辅助蒸汽吞吐的复合吞吐开采技术。室内实验结果表明,氮气对原油黏度的影响很小,但可以增加地层的弹性能量;加入复合降黏剂可以使稠油在高温下转变为牛顿流体,启动压力消失。对注蒸汽+氮气+降黏剂复合吞吐的压力场、温度场和黏度场进行数值模拟,开采效果显著优于单纯注蒸汽方式,可以明显延长蒸汽吞吐生产周期。现场对12口井开展了稠油复合吞吐技术试验,增产效果明显,可为同类型稠油油藏的合理开发提供经验和借鉴。     

径向井压裂裂缝形态及热采产能研究

径向井压裂技术与蒸汽吞吐热采技术的联合是一种有效适用于低渗透稠油油藏且兼具经济性的开发技术,目前在国内还处于现场实验阶段,缺少理论研究。通过径向井压裂物理模拟实验研究压裂裂缝形态,并在实验结果的基础上进行径向井压裂辅助蒸汽吞吐产能数值模拟研究。结果表明:径向井对压裂裂缝的扩展具有一定的引导作用,多径向井条件下会产生多裂缝形态,有效提高了泄油面积;径向井压裂辅助蒸汽吞吐产能是常规压裂辅助蒸汽吞吐产能的2.65倍(3年累计产油量),证明了该技术在低渗透稠油油藏的适应性,并在此研究基础上以产能为标准明确了该联合技术中的最优热采参数。研究结论为现场径向井压裂辅助蒸汽吞吐技术开采低渗透稠油油藏提供了理论依据,对该技术的发展完善和应用具有指导意义。     

海上稠油多元热流体吞吐周期产能预测模型

针对海上稠油多元热流体多轮次吞吐开发周期产能预测难度大的问题,基于渤海油田南堡35-2油田水平井多元热流体吞吐典型井油藏数值模拟模型,利用拉丁超立方实验得到周期产油量影响因素样本集,采用1stopt回归方法建立了多元热流体吞吐多轮次周期产能预测数学模型。模型适用范围：原油黏度为150～1000mPa·s,油层厚度为3～18m,水平井水平段长度为100～300m,油藏渗透率为2000×10^-3～10000×10^-3μm²,注入强度为10～26m³/m,注入热水温度为200～300℃。南堡35-2油田已实施井组预测结果与实际产量相对平均误差为2.89%,达到工程应用精度要求。     

Aquathermolysis of heavy crude oil with ferric oleate catalyst

Oil-soluble catalysts could be of special significance for reducing the viscosity of heavy crude oil, because of their good dispersion in crude oil and high catalytic efficiency toward aquathermolysis. Ferric oleate was synthesized and applied as catalyst in the aquathermolysis reaction of Shengli heavy oil. It was found that ferric oleate was more efficient for heavy oil cracking than Co and Ni oleates. Besides, it was superior to oleic acid and inorganic ferric nitrate and achieved the highest viscosity reduction rate of up to 86.1%. In addition, the changes in the components of Shengli heavy oil before and after aquathermolysis were investigated by elemental analysis, Fourier transform infrared spectrometry, and ¹H nuclear magnetic resonance spectroscopy. Results indicated that ferric oleate contributed to a significant increase in the content of light components and decrease in the content of resin, N and S. The as-prepared ferric oleate showed good activity for reducing the viscosity and improving the quality of the heavy crude oil, showing promising application potential in aquathermolysis of heavy crude oil.     

Ethanol enhanced aquathermolysis of heavy oil catalyzed by a simple Co(II) complex at low temperature

Co(II) coordination complex was synthesized, characterized, and then used in aquathermolysis of heavy oil as catalyst at relatively low temperature, 180°C. The effects of water amount, catalyst concentration, ethanol amount on aquathermolysis were investigated in this work. The crude oil before and after aquathermolysis was fully characterized, and the mechanism of viscosity reduction was discussed at last. The results show that heavy oil can undergo aquathermolysis in the presence of water and the Co(II) complex at low temperature. Furthermore, it was found that ethanol can enhance the catalytic aquathermolysis. Besides, the catalytic aquathermolysis could not only decrease the viscosity of heavy oil, but also remove some heteroatoms, finally make the flow properties better and the quality upgraded. The experimental results prove that the combination of catalyst and ethanol has a synergetic effect, which contributes to the great reduction of viscosity and improvement of heavy oil quality.     

The use of a tartaric–Co(II) complex in the catalytic aquathermolysis of heavy oil

A tartaric–Co(II) complex was synthesized and then used in aquathermolysis of heavy oil as a catalyst at relatively low temperature, 180°C. The effects of water amount and catalyst concentration on aquathermolysis were investigated in this work. The crude oil before and after aquathermolysis was fully characterized, and the mechanism of viscosity reduction was discussed at last. The results show that heavy oil can undergo aquathermolysis in the present of water and the tartaric–Co(II) complex at low temperature. Besides, the catalytic aquathermolysis could not only decrease the viscosity of heavy oil, but also remove some heteroatoms, finally making the flow properties better and the quality upgraded.     

稠油水热催化改质降黏催化剂研究进展

稠油水热催化改质降黏开采技术是一项极具潜力的稠油开采新技术。在介绍稠油水热催化改质降黏开采重要性和必要性的基础上,综述了稠油水热催化改质降黏催化剂的研究进展,并对稠油水热催化改质降黏方法和催化剂的发展趋势进行了分析。稠油水热催化改质降黏催化剂的发展方向是开发高活性的催化剂体系,使稠油在更为温和条件下即能发生水热催化改质反应;将水热催化剂与其它降黏方法配合使用,开发复合型、集成型降黏工艺,发挥多种降黏手段的协同作用。     

The aquathermolysis of heavy oil from Riphean-Vendian complex with iron-based catalyst: FT-IR spectroscopy data

In this paper, we investigated the influence of steam treatment on structural group composition of resins and asphaltenes of heavy oil. The object of investigation was oil-saturated rocks from Riphean-Vendian complex. The extracted crude oil was determined as a high-viscous fluid. The resins and asphaltenes destructed in a small extent due to thermal treatment. The oil-soluble iron-based catalyst intensified the destructive processes. The content of sulfur compounds (-SO) in resins and asphaltenes drastically decreased due to reduction reaction of sulfoxide to sulfide and hydrogen sulfide. The results showed that catalytic aquathermolysis, even at low temperature ranges, promoted the cracking reaction of most macromolecular components and increased the content of light fractions of heavy oil. Consequently, it reduced its viscosity.     

稠油热采伴生气物质来源及影响因素

针对注蒸汽热采过程中伴生气来源不清的问题,利用高温高压反应釜对辽河油田齐40块原油、岩心及地层水等样品开展室内实验,探索伴生气产生机理及影响因素。结果表明：原油是热采伴生气的主要物质来源,其主要发生水热裂解反应,储层矿物对水热裂解反应起催化作用;伴生气产生的起始温度为150℃,其产量随温度升高而增大,当温度达到300℃时水热裂解与稠油热裂解共同作用导致伴生气产量急剧上升;在250℃时,9 d后原油水热裂解反应基本完成,之后伴生气产量无明显增长。该研究可为稠油热采充分利用伴生气提供参考。     

风城超稠油强亲油弱亲水降黏体系

针对风城超稠油在蒸汽吞吐生产中后期低温条件下开采效果较差的现状,引入了活性大分子降黏剂辅助蒸汽吞吐开采技术。以风城超稠油胶质、沥青质含量等主要物化性能为依据,设计制备了具有强亲油弱亲水特征的活性大分子降黏剂。模拟蒸汽吞吐工艺,室内评价显示降黏剂用量0.2%、油水质量比10∶3 时,所形成O/W 降黏体系初始表观黏度小于300mPa·s,降黏体系静态稳定,降黏剂耐温高达300 ℃,与正相破乳剂TA1031 配伍。现场试验显示开采温度低于60 ℃时,试验轮产油量比上一轮产量增加40.38 t,是上一轮产油量的2.27 倍。研究结果表明活性大分子降黏剂可大幅降低风城超稠油表观黏度,特别是改善超稠油在低温条件下的流动性,有效延长蒸汽吞吐的低温开采时间,提升周期产油量,应用前景广阔。     

The mechanism of H2S generation in the recovery of heavy oil by steam drive

Laboratory experimental simulation reactions between heavy oil and water at different temperatures are conducted. The large amount of H₂S gas in the steam drive recovery in the Shengli oilfield is mainly formed during the aquathermolysis of sulfocompounds in heavy oil. Temperature is a controlling factor influencing the aquathermolysis of heavy oil. The higher the temperature is, the more H₂S gas is generated. Furthermore, the release of H₂S dissolved in formation water at high temperature and the catalytic effect of mineral ions on the aquathermolysis reduces the temperature of the reaction between heavy oil and formation water in the generation of H₂S gas.     

水热裂解开采稠油技术

水热裂解降粘开采稠油技术，是在注入蒸汽的条件下，借助于稠油与蒸汽之间发生的化学反应，降低稠油的粘度。从而达到井下降粘开采稠油的目的。从水热裂解反应、催化水热裂解反应、水热裂解反应影响因素、开采技术的可行性以及催化水热裂解反应机理等方面介绍了稠油水热裂解开采技术的研究进展，发现反应时间、反应温度、催化剂、催化剂加量、油层矿物等都影响稠油水热裂解反应；稠油水热裂解开采技术在理论上、油层催化裂化和催化剂选择的广泛性上都是可行的。对该技术的发展进行了探讨，认为水热裂解开采稠油技术具有广泛的发展前景，是未来开采稠油油藏的主要技术之一，指出当前水热裂解开采稠油技术的主要研究方向是研究高温水的特性及其作用以及合适的催化剂．并且设计合理的现场实施技术和工艺。     

非含硫金属盐对稠油水热裂解生成硫化氢影响实验

高含硫稠油注蒸汽开采过程中,稠油、水蒸气和岩石基质间将发生水热裂解和硫酸盐热化学还原反应,并产生H₂S。为排除硫酸盐热化学还原生成H₂S反应,研究了金属离子对高含硫稠油水热裂解反应生成H₂S的催化作用,开展了AlCl₃、MgCl₂、CaCl₂和ZnCl₂这4种不含硫金属盐与稠油的水热裂解反应实验。实验结果表明:在240~300℃范围内,Al³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺对稠油水热裂解反应生成H₂S均有催化作用,且Al³⁺的催化效果最好;pH值越低水热裂解生成H₂S反应越强烈,这是因为金属盐溶液呈酸性使H⁺质子化作用加强,而且金属离子对水热裂解中间反应包括C-S键断裂、加氢脱硫、水气转换等反应有催化作用;在一定浓度范围内,金属盐浓度越高,溶液pH值就越低,且金属离子与反应物接触几率增加,对水热裂解催化效果越明显,生成的H₂S越多。