碳酸盐岩缝洞型油藏氮气泡沫驱提高采收率机理可视化研究

为了探索塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水驱开发后期提高采收率技术,设计并制作了满足相似性条件的宏观可视化物理模型,在此基础上,对比研究了缝洞型油藏底水驱后氮气驱与氮气泡沫驱开采剩余油效果及提高采收率机理。实验结果表明:底水驱后,剩余油主要以阁楼油的形式存在于高部位溶洞以及局部构造高部位;底水驱后氮气驱与氮气泡沫驱可分别提高采收率30.44%和39.10%;氮气驱提高采收率机理主要是通过氮气与原油的重力分异作用顶替阁楼油,但氮气的高流度同时也使得氮气驱易发生气窜;氮气泡沫驱则在氮气驱提高采收率的基础上,通过泡沫对气体的流度控制和阻力效应,抑制气窜,进一步扩大气体的波及体积,同时,氮气泡沫驱具有更高的洗油效率,从而得到比氮气驱更好的提高采收率效果。     

碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率关键技术

中国碳酸盐岩缝洞型油资源量丰富,探明石油地质储量达29.3×10⁸ t,已经成为中国油气勘探开发和油气增储上产的重要领域。由于深埋5 500 m碳酸盐岩缝洞体的描述精度低、流动模式多样、模拟预测难度大,注水窜流易造成油井暴性水淹,导致采收率低仅为15.9%,此类油藏开发是世界级难题。经过多年的研究与实践,形成地球物理描述、地质建模、注水注气和酸压改造等提高采收率系列技术,单元应用后储量动用率提高了42%,同时已提高采收率2.3%,对同类深层、超深层强非均质性油藏开发具有借鉴作用。     

碳酸盐岩缝洞型油藏氮气驱提高采收率的影响因素

碳酸盐岩缝洞型油藏在开发过程中地层能量衰竭明显,氮气驱可以有效地补充地层能量,并增强采出能力;但只有合适的注入速度、注入时机和注入方式等才能使氮气驱达到最好的驱替效果。利用地质构造和生产动态资料建立缝洞型油藏的二维可视化地层仿真剖面模型,在室内底水能量不足时,进行了氮气驱注入速度、注入时机和注入方式等因素对采收率的影响程度研究,结果表明,氮气驱注入速度对波及范围和气窜控制有较大的影响,过大过小都会使最终采收率偏低;氮气驱注入时机的早晚影响水驱效果,进而影响采收率,注入时机过早水驱效果差,注入时机过晚气驱效果差;连续氮气驱、氮气—水交替、氮气—活性水交替等注入方式可以将采收率从20%分别提高到47.09%,60.08%和61.45%。     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率技术途径

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏以大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝为主要储集空间,其非均质性极强,且多种流动方式共存,勘探开发属于世界级难题。综合分析了塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏的开发历程,确定油井过早出水、储量动用能力低、天然能量不足是天然能量开发阶段采收率低的主要原因;水驱效率低是注水开发阶段采收率低的主要原因。同时分析了目前缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率面临的主要问题,初步探索了缝洞型油蔵提高采收率的途径,提出了天然能量开发阶段以"整体控水压锥、提高油井平面和纵向上储量动用能力",补充能量阶段以"优化、改善注水开发为主,注气、稠化水驱等扩大波及体积的方法为辅"的提高采收率技术思路,对塔河油田进一步提高采收率具有重要的意义。     

塔河油田缝洞型油藏不同成因岩溶储集体表征

塔河油田奥陶系缝洞型油藏探明石油地质储量近14×108t,目前该油田已进入开发中后期,油藏整体存在含水率较高、注采关系矛盾、储层非均质性严重、采收率明显偏低的问题,急需建立精细的油藏地质模型。按岩溶成因将缝洞储集体分为风化壳型、断控型和地下河型3类,通过分析沙74、沙65和塔7-615这3种典型缝洞单元不同成因储集体发育特征,最终以3种岩溶储集体均发育的沙65缝洞单元为例,分别建立其离散分布模型,并与孔洞、裂缝融合成完整的油藏模型。对于属性参数模型的建立,以大量成像测井上观察到的储集体类型为依据,结合单井储集体波阻抗与测井解释孔隙度,总结出不同类型缝洞储集体波阻抗与孔隙度定量关系,并直接由波阻抗体反演得到孔隙度体,储量计算最终结果与油藏动态预测结果一致。     

碳酸盐岩缝洞型油藏注氮气驱后剩余油可视化研究

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水驱开采后,仍残留有大量阁楼油、绕流油。利用氮气密度小,重力分异作用显著等特点将部分剩余油驱出,充分认识气驱之后剩余油的分布,对优化气驱设计方案具有借鉴意义。通过设计、制作物理可视化模型进行气驱模拟实验,直观展示缝洞型油藏气驱后剩余油的分布情况,并探讨相关影响因素。实验结果发现:氮气驱能有效地提高缝洞型油藏水驱后剩余油的采收率,但仍有部分残留油,如因气体气窜、底水能量不足而残留溶洞中部的窜流油,因气体洗油效率低而残留在裂缝中的油膜和小油段塞等;同时,注入方式、注入井别和注入速度等人为因素对气驱效果也有影响。研究成果为注气提高水驱后剩余油开采以及气驱后再次提高采收率提供了实验依据,认为采用水气交替等不稳定注气方式、复杂区域注气以及适中的注入速度可提高气驱效果,也认识到了溶洞形状、缝洞分布等客观因素应作为后续深化研究的重点。     

多尺度岩溶相控碳酸盐岩缝洞型油藏储集体建模方法

以塔河油田为代表的碳酸盐岩缝洞型油藏是中国近年来投入开发的大型油藏,其储集空间类型主要为大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝,且尺度大小悬殊,形态不规则,分布不连续。定量表征孔、洞、缝在三维空间的分布一直是该类油藏开发的技术难题,目前尚缺乏有效的储层建模方法。以塔河油田4区碳酸盐岩缝洞型油藏为原型,研究并提出了多尺度岩溶相控缝洞储集体建模方法,即在古岩溶发育模式控制下,根据缝洞尺度的差异,采用两步法建模：第1步建立4个单一类型储集体离散分布模型,即利用地震识别大型溶洞和大尺度裂缝,通过确定性建模方法,建立离散大型溶洞模型和离散大尺度裂缝模型;在岩溶相控约束下,基于溶洞发育概率体和井间裂缝发育概率体,采用随机模拟多属性协同模拟方法,建立溶蚀孔洞模型和小尺度离散裂缝模型。第2步采用同位条件赋值算法,将4个单一类型储集体模型融合成多尺度离散缝洞储集体三维分布模型。该模型的建立定量表征了缝洞储集体在三维空间的展布特征,可以为油田开发奠定坚实的地质基础。     

塔河缝洞型油藏剩余油分析与提高采收率途径

塔河缝洞型碳酸盐岩油藏属于古岩溶型底水油藏,投产17年来,标定采收率仅为15%,而老区自然递减率已超30%。分析此类油藏剩余油,明确提高采收率途径,是目前急待解决的技术难题。在目前地质认识条件下,自主研制了系列可视化缝洞组合物理模型,采用物理模拟实验与动静结合分析方法,揭示了剩余油形成的力学机制、主要赋存方式及分布特征。提出了缝洞型油藏当溶孔直径大于4mm时可忽略毛管力的作用,大于此界限的孔、缝中重力分异将起主要作用;明确了主要剩余油的赋存方式是洞顶剩余油、高导流通道屏蔽剩余油、充填多孔介质中残余油及连通不好的盲端油;并提出了针对不同类型剩余油的提高采收率技术途径,为塔河缝洞型油藏高效开发提供了理论依据。     

岩溶缝洞型碳酸盐岩油藏出水井的压锥与提液

岩溶缝洞型复合油藏的特殊性、强烈非均质性决定了生产井出水类型的多样性和工作制度优化的复杂性。开发实践表明：岩溶缝洞型油藏出水规律性差，出水类型复杂多样，必须分类评价生产井具体情况，才能对症下药，解决问题。生产井见水后，以洞穴型储集体为主的单元或生产井，适合压锥；水体能量弱的或定容储集体生产井适宜提液；含水率稳定或下降以及油水产量变化同步的生产井具备提液条件。     

缝洞型碳酸盐岩油藏注氮气泡沫可行性及影响因素

为了研究缝洞型碳酸盐岩油藏注氮气泡沫可行性及影响因素,研制了缝洞型碳酸盐岩油藏细观物理模型和宏观剖面可视化物理模型,可由细观到宏观对缝洞型油藏注泡沫可行性及其影响因素进行室内物理模拟。细观物理模型实验结果表明:水驱后,剩余油主要以封闭孔洞内剩余油、阁楼油、绕流油和油膜的形式存在;氮气泡沫能通过重力分异及阻力效应启动阁楼油与绕流油并剥离油膜。在宏观剖面可视化物理模型上进行了注泡沫影响因素研究。实验结果表明:在含油饱和度较低时,以低部位井注、高部位井采(低注高采)的方式注泡沫效果更好,注泡沫时机不宜过早,宜在充分水驱的基础上转注泡沫;底水能量过强则不利于注泡沫,同时存在一个最优的泡沫注入量。对于碳酸盐岩缝洞型油藏开采中后期,注泡沫开采能够有效维持高效开发,提高原油采收率。     

裂缝性低渗油藏注气提高采收率实验研究

HH油田为典型的低孔特低渗油藏,部分地层伴有裂缝发育,现面临衰竭式开采后注水开采压力高的难题。通过基质单管岩心驱替实验,探究目标地层进行注气开发的可能性,明确何种注入气体及驱替方式具有较好提高采收率效果。通过基质+裂缝双管并联岩心驱替实验,确定目标地层中微裂缝对提高采收率效果影响。结果表明,CO₂较减氧空气是更好的注入气体,CO₂/水交替驱替是提高采收率优秀的驱替方式;裂缝的存在会严重影响采收率,裂缝+基质双管并联岩心CO₂/水交替驱采收率较单管基质岩心降低27.09%。建议选择CO₂为注入气体,对基质储层或采取改善非均质性措施的裂缝区域采用CO₂/水交替开发,对裂缝性低渗油藏注气开采有一定参考意义。     

采用脉冲注烃方式提高低渗透裂缝性灰岩油藏采收率实验研究

低渗透裂缝油藏直接注气容易产生气窜，采收率不高，使用实际岩心进行人工造缝，在长岩心中分别进行衰竭式开发、直接注烃气驱实验、注水实验和脉冲注气实验。细管试验表明，即使在破裂压力下注烃气也达不到混相，衰竭式开发可获得16．81％的采收率；直接注烃气比衰竭式提高采收率20．17％；脉冲注气比衰竭式提高采收率35．04％，脉冲注气驱油效果比直接驱油好得多，是值得选用的开发方式。     

孔隙型碳酸盐岩油藏提高采收率驱油方式实验

针对中东地区部分碳酸盐岩油藏以孔隙型储层为主、裂缝和溶洞不发育、渗透率较低的特点,在分析中东某油田A油藏流体物性的基础上,开展提高采收率驱油方式实验研究。结果表明：气驱可使原油体积膨胀、粘度降低、流动性改善,即使在非混相条件下也可提高采收率;在A油藏的储层条件下,注伴生气不能实现与原油混相,注二氧化碳则可以实现混相;二氧化碳—水交替混相驱采收率最高,伴生气—水交替非混相驱也可以在一定程度上提高采收率;水驱后再进行二氧化碳—水交替混相驱,采收率可提高近20%,而注伴生气非混相驱后再进行二氧化碳—水交替混相驱,采收率仅提高2%左右。由实验结果可知,在实际油田开发过程中,不宜进行气体非混相驱与混相驱组合的驱油方式,可先进行水驱,然后进行二氧化碳—水交替混相驱。     

Efficiency of enhanced oil recovery by injection of low-salinity water in barium-containing carbonate reservoirs

When low-salinity water containing sulfate ions is injected into carbonate reservoirs, rock dissolution and in situ precipitation occur, altering rock permeability and wettability. Particularly, when barium ions are present in formation water, they react chemically with \({\text{SO}}_{4}^{2 - }\), and BaSO₄ is precipitated. These reactions can cause a serious impact on the efficiency of enhanced oil recovery (EOR). Therefore, the main purpose of this study was to identify EOR efficiency induced by low-salinity waterflooding (LSWF) when Ba²⁺ is present in carbonate reservoirs. From the experimental results, it was confirmed that the permeability calculated by the measured pressure difference was improved because of rock dissolution predominating over in situ precipitation for the case of low Ba²⁺ concentrations. In the analysis of wettability alteration through the measurements of relative permeabilities before and after LSWF, the higher Ba²⁺ concentration case consumed more \({\text{SO}}_{4}^{2 - }\) in precipitating the BaSO₄, resulting in weaker wettability alteration due to the reduction of sulfate activity. These phenomena ultimately influenced EOR efficiency, i.e., the oil recovery was greater for the lower Ba²⁺ concentration.     

任11裂缝性底水油藏注气提高采收率研究

对任11裂缝性底水油藏注气提高采收率的可行性进行了研究,评价了注气地质特征和水驱开采特征。同时,借鉴雁翎油田注氮气驱油试验成果,进行了注气驱油机理和流体界面运动规律的研究,提出了注气采油方案,并分析了地下储气库与提高采收率的协调关系。结果表明,任11裂缝性底水油藏的盖层具有良好的密封性,可以形成次生气顶和富集油带,具备注气提高采收率和建立地下储气库的地质条件。同时表明裂缝性潜山油藏注气与建设地下储气库相结合可以提高原油采收率。     

多尺度缝洞型碳酸盐岩油藏不确定性建模方法

缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间类型多、尺度悬殊且分布随机,定量表征孔、洞、缝的三维空间分布十分困难,同时该类型油藏储集空间的分布又存在较大的不确定性。忽略这些不确定性、采用偏离实际的地质模型,会导致开发效果不理想或选择不合适的开发方式。为了降低开发风险,建模过程中应充分重视不确定性的分析。以塔里木盆地哈拉哈塘油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩油藏为例,提出了多尺度缝洞型碳酸盐岩油藏不确定性建模方法。该方法首先确定了储层有效孔隙度下限、大型溶洞与溶蚀孔洞孔隙度界限、表征裂缝的属性体界限3个主要的不确定性地质参数;其次,针对缝洞型碳酸盐岩油藏的特点,按照储集体类型和尺度划分为大型溶洞、溶蚀孔洞、大尺度裂缝、小尺度裂缝4种储层类型;在整合多类数据和分析缝洞分布规律基础上,采用成因控制建模方法,考虑3个主要的不确定性地质参数影响,分别建立4种储层类型的不同分布可能性的多个储集体离散模型,并将4类储集体离散模型按不同优先次序的多种同位条件赋值算法融合成多个等概率多尺度缝洞储集体三维离散分布模型;最后,通过动、静态多信息结合方法对多个离散分布模型进行优选,形成乐观、较可能、悲观3个离散分布模型,综合反映了建模研究的不确定性以指导开发调整。     

低渗透油藏微生物采油现场试验研究

大庆油田朝阳沟低渗透油藏是高黏度、高含蜡油葳,应用一系列生化分析的方法和手段,评价、监测在该油藏进行的微生物采油矿场试验的效果。试验结果,使用的种微生物在油层条件下都能较好存活,原油黏度的降低比率为43.7％／,含蜡量平均下降32．6％,含胶量平均下降31％,微生物产生的脂肪酸等活性物质降低了油水间的界面张力;气相色谱分析发现,原油中的正构烷烃碳数分布曲线向轻组分方向移动。矿场试验所取得的增油效果证实,利用微生物能提高低渗透油藏的原油采收率,增加原油产量,降低含水率,可能成为较好的增产调整措施之一。图3表5参11     

胜利油田注空气提高采收率数模研究

根据胜利油田轻质油样的室内氧化实验,通过拟合动态氧化实验产出的O2与CO2含量,建立其低温氧化(LTO)动力学模型,并结合组分模型、PVT模型及相渗模型,研究低渗透油藏注空气低温氧化工艺的数值模拟方法;以胜利渤南油田罗36块为例,初步评价了油藏参数、开发参数及工艺参数等因素对注空气驱油效果的影响,同时分析了注空气提高采收率机理,并对比注空气与氮气工艺的驱油效果及经济可行性,对注空气开发矿场试验具有一定指导作用。结果表明,实验模拟与实际气体含量拟合较好,从而确定动力学参数;油藏初始温度、初始含油饱和度等是影响注空气效果的重要参数,而油藏倾角、网格大小、射孔位置等对采收率也有影响;注空气相对于氮气而言成本低,驱油效果好。