致密油藏分段压裂水平井注二氧化碳吞吐物理模拟

通过建立大模型多点升温和测量方法与CO₂吞吐回压控制及测量实验方法,研发了大型露头致密岩样分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验系统;通过建立饱和含气模拟油的物理模拟实验方法和大模型抽真空饱和水的物理模拟实验方法,创建了分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验方法。在此基础上,针对中国致密油藏储层特性,进行了致密油藏分段压裂水平井注CO₂吞吐方式的探索研究。研究结果表明:分段压裂水平井注CO₂吞吐物理模拟实验方法能够较好地描述注入CO₂在致密油藏分段压裂水平井吞吐的渗流动态,CO₂吞吐开发方式能够有效地提高致密油藏的动用程度。在模拟的区块中,CO₂吞吐后的最终采出程度要比弹性驱的采出程度高12.5%,该研究成果将对致密油藏的有效开发提供一定技术支持。     

页岩油CO2非混相吞吐与埋存实验及影响因素

将CO₂注入页岩,不但能提高页岩油采收率,还能达到埋存CO₂的目的,但CO₂吞吐和埋存的影响因素较多且相互作用。为搞清楚页岩油CO₂非混相吞吐与埋存特征,通过开展页岩岩心CO₂吞吐、吸附实验,定量评价了CO₂注入压力、CO₂相态类型、储层温度、闷井时间、裂缝、吞吐次数对CO₂吞吐效果以及颗粒直径、CO₂注入压力、储层温度对CO₂埋存效果的影响程度。研究表明：增大注入压力不但有利于CO₂吞吐,还能增大吸附量;增加注入压力会诱导天然微裂缝的扩展、延伸,有利于扩大CO₂波及面积,减小原油渗流阻力;当储层温度小于50℃时,温度升高有利于提高吞吐采收率,但会降低CO₂吸附量;当温度大于等于50℃时,温度升高不利于CO₂吞吐和埋存;在超临界条件(7.4 MPa、31℃)下CO₂     

二氧化碳混相压裂吞吐实验

针对南堡凹陷高5断块V油组常规水力压裂开发效果不佳的问题,通过开展PVT和岩心混相吞吐实验,明确CO₂混相压裂吞吐提高采收率作用机理,并利用矿场试验进一步验证技术有效性。研究结果表明：在目前地层压力(33.00 MPa)下,CO₂与原油可实现混相,且注入摩尔分数为60%的CO₂后原油体积膨胀41.01%,黏度降低33.08%,密度增加7.28%,表明CO₂对原油具有较好的增溶、膨胀、降黏作用;CO₂混相压裂吞吐采出程度可达到60%以上。试验井CO₂混相压裂吞吐后稳定生产26个月,累计增油2 200 t,原油重质组分得到了有效动用。该研究为低渗及致密油藏效益开发提供了有效技术途径。     

致密砂岩油藏能量补充方式评价及优化

针对致密砂岩油藏大规模体积压裂开发后能量补充困难的问题,利用自主设计制作的大型人造三维岩心物理模型和物理模拟实验舱,开展致密砂岩油藏能量补充方式优化研究。实验结果表明:致密砂岩油藏压裂开发过程中,地层能量损耗严重,采取注水或注气的方式可有效进行能量补充;地层中裂缝规模越大,越有利于原油渗流,后续补充能量的传播范围越广,有助于进一步提高原油采收率;从提高驱油效率和扩大波及系数方面优选吞吐渗吸介质,CO₂均优于活性水,CO₂吞吐开发在矿场试验中取得了显著的增油效果,因此,CO₂吞吐作为一种有效的能量补充方式在致密油开发中展现了良好的应用前景。该文分析了致密砂岩储层水平井压裂开发的渗流规律,优选出致密砂岩储层大规模压裂开发后最佳渗吸介质,可为致密砂岩油藏开发设计提供重要的理论依据。     

志丹油区长7页岩油储层CO2吞吐室内实验

为了评价页岩油储层CO₂吞吐驱油效果及不同尺度孔喉下原油可动性,选取延长油田志丹油区长7储层天然岩心,基于高温高压长岩心CO₂吞吐实验和短岩心剩余油在线核磁共振实验,在评价驱油效果的基础上,分析不同测压点CO₂混相状态及驱替规律,对比纳米、微米级孔喉尺度下混相吞吐与非混相吞吐效果,评价页岩油储层不同尺度空间原油可动性。研究表明：CO₂非混相吞吐波及效果较差,岩心内部压力增加不明显,压力波及范围小;CO₂混相吞吐波及范围广,压力梯度大,单位时间产油量高,驱油效果明显好于CO₂非混相吞吐,在注入相同孔隙体积倍数条件下,采收率较CO₂非混相吞吐提高8.24个百分点;CO₂混相吞吐前2周期生产压差大,混相吞吐区间距离长,混相驱特征明显;在整个岩样孔喉中,微米级孔隙占比低,纳米级、亚微米级孔隙是原油主要贡献者。该研究成果可为页岩储层补充地层能量、提高采收率提供重要参考。     

随机分形体积压裂水平井CO2吞吐模拟

目前,非常规储层开采以水平井分段压裂技术为主,而体积压裂会在地下产生诱导裂缝并沟通天然裂缝形成复杂裂缝网络。为了更好地模拟页岩气在地下缝网中的流动情况,以组分模拟器为平台,基于双孔介质模型,结合随机分形几何系统,将复杂裂缝网络与页岩气数值模型耦合,来建立随机分形裂缝网络模型,并基于该模型进一步研究CO₂吞吐开采页岩气的5个方案。结果表明：CO₂吞吐能够显著提高页岩气的产量,注入压力和注入时间的增加均能提高最终采收率,后者在吞吐开采页岩气的过程中存在最优值,而注入时机过早或过晚都会使生产效果变差,在每个CO₂吞吐周期中存在一个最佳注入时机范围。分形裂缝网络模型为深入开展裂缝CO₂吞吐开采页岩气藏的模拟研究提供了一定的理论基础。     

页岩油井缝网改造后CO2吞吐与埋存特征及其主控因素

为了明确裂缝性页岩储层注CO₂吞吐后的埋存效果，探究注CO₂吞吐实现CO₂有效埋存的可行性，通过建立含复杂缝网的页岩油井CO₂吞吐与埋存数值模型，对比不同生产与裂缝参数下的吞吐与埋存特征，并引入灰色关联分析方法确定了影响CO₂吞吐与埋存效果的主控因素。结果表明：CO₂吞吐不仅可以提高页岩油的采收率，而且可以实现部分CO₂的有效埋存，埋存系数可达0.40；注CO₂吞吐开发页岩油藏时，吞吐和埋存效果随着吞吐轮次、注入速度、闷井时间和周期注入量等生产参数的增大而增强，其中吞吐轮次对吞吐效果影响最大，可使累计产油量增加22.12%，注入速度对埋存效果影响最大，可使埋存系数达到0.40;CO₂吞吐时间越晚，累计产油量越少，但埋存系数越大，累计产油量每年减少3.47%，埋存系数每年增加39.48%；页岩储层裂缝条数、长度的增加有利于提高采收率、实现更多的CO₂埋藏，累计产油量最大可...     

CO2吞吐改善致密油藏开采效果研究

致密油藏资源量大,但储层物性差,单纯依靠衰竭开采存在采出程度低等问题,开发效果不理想。针对上述问题,结合典型致密油藏储层参数,使用数值模拟方法,研究了水平井CO2吞吐开采致密油藏的生产规律。结果表明:(1)CO2吞吐能明显提高日产油水平,最高日产油量提高近4倍,显著改善致密油藏的开采效果;(2)较高的CO2周期注入量和较长的焖井时间下,可获得较高的产油量;随注气速度增加,产油量有一定波动;平均周期产油量和CO2换油率随吞吐轮次增加而降低,开发效果变差;(3)在本文的研究条件下,当CO2周期注入量为3 000 t/d,焖井时间为50 d,注气速度为100 t/d,吞吐轮次为3时,CO2吞吐开采致密油藏的效果较好。本文有助于加强对CO2吞吐开采致密油藏规律的认识。     

致密油体积压裂水平井CO_2吞吐实践与认识

针对致密油体积压裂水平井弹性开发采收率低的问题,运用室内实验和数值模拟方法,以增油量和换油率为评价依据,结合水平井数据,优化了吞吐时机、注入总量、注入速度等吞吐参数。应用CO_2吞吐优化参数,选取YP1-7井进行现场试验,该井累计注入二氧化碳9 900 t,初期日增油17.4 t,增油效果明显。研究表明:致密油水平井体积压裂储层改造体积大、裂缝复杂,吞吐过程中不能实现混相;增膨、降黏是扶余致密油藏CO_2吞吐增产的主要作用因素。该技术在扶余致密油藏开发中具有较好的适应性,是提高致密油藏采收率的一项有效手段。     

致密油藏含水饱和度对CO2吞吐效果的影响

储层中含油饱和度的变化会影响CO₂与储层流体相互作用，为研究含水饱和度对砂砾岩致密油藏CO₂吞吐采油效果的影响，基于新疆玛湖砂砾岩致密油藏储层条件，开展不同含水饱和度下CO₂在油水中的溶解、膨胀以及吞吐实验。结果表明：随着含水饱和度增加，CO₂在油水中的溶解度从6.08 mol/L降至2.01 mol/L,膨胀体积由最高1.53倍降至1.09倍，CO₂与原油作用效果逐渐减弱，累计采出程度最高为20.21%;含水饱和度低于45.0%时采用CO₂吞吐开发效果较好；当含水饱和度低于50.3%时，以沥青质沉积为主，储层渗透率降低，超过50.3%时以矿物溶蚀为主，渗透率增加。研究成果对致密油藏的高效开发具有一定指导作用。     

致密油藏CO2吞吐驱油和封存注采参数敏感性分析——以鄂尔多斯盆地延长组长7段致密油藏典型储集层为例

致密油藏CO₂吞吐开发具有提高原油采收率和封存CO₂的双重效果。目前,对致密油藏CO₂吞吐驱油和封存研究中,鲜有学者将CO₂封存量相关参数作为评价指标。以鄂尔多斯盆地延长组长7段某致密油藏典型储集层为例,利用数值模拟技术分别选取吞吐时机、注气速度、注气时间、焖井时间、生产时间和吞吐轮次为注采参数,以换油率、CO₂滞留系数及驱油-封存协同综合系数为评价指标,采用单因素控制变量法和多因素正交试验设计,结合极差分析方法,分析了6个注采参数对3个评价指标的敏感性。结果表明：当注重CO₂驱油时,建议注气时间为30～60 d,注气速度为0.001 0～0.003 0 PV/d,吞吐时机小于0.5年;当注重CO₂封存时,建议生产时间为30～230 d,注气速度为0.0075～0.010 0 PV/d,注气时间为145～180 d;当CO₂驱油和封存协同优化时,建议注气时间为30～65 d,吞吐时机为6个月前,焖井时间为10～2...     

中深层稠油水平井前置CO2蓄能压裂技术

利用准噶尔盆地西北缘乌夏地区中深层稠油油藏参数，对水平井前置CO₂蓄能压裂技术的开发机理、关键操作参数及开发效果进行了详细研究。研究结果表明：(1)伴随压裂—焖井—生产等开发阶段的延伸，前置CO₂蓄能压裂后的油井逐步显现出增能改造、扩散降黏、膨胀补能、释压成泡沫油流等特性，井底流压提高了2～4 MPa,CO₂扩散至油藏的1/3，原油黏度降至500 mPa·s以下，泡沫油流明显；(2)研究区最优压裂段间距为60 m、裂缝半长为90 m、裂缝导流能力为10 t/m,CO₂最佳注入强度为1.5 m³/m，注入速度为1.8 m³/min，油井焖井时间为30 d，油藏采收率提高了2%～3%；(3)通过与常规压裂生产效果进行对比，前置CO₂蓄能压裂技术可使产油量提高5.2 t/d，预测CO₂换油率达2.45，开发效果显著提升。     

致密油气窜波及控制体系适用性评价

我国致密油藏分布广泛,储量占比大,开发潜力巨大。此类油藏目前注气开发较多,基质渗透率、孔隙度均较低,油气流动通道主要为裂缝。但油藏裂缝跨尺度发育,受储层非均质性和黏性指进的影响,注气提高采收率技术受限,在裂缝及高渗条带存在时易形成气窜,对地层能量补充带来了诸多问题。选择泡沫和CO₂响应性凝胶配制气窜波及控制体系,并通过物理实验模拟评价其性能和在致密油藏的适用性;利用商业数值模拟软件表征CO₂注气吞吐及地下成胶反应。经过对国内某致密油藏的数值模拟研究,证明CO₂响应性凝胶对注气吞吐有明显的增产效果,采收率增加3.1%,验证了CO₂响应性凝胶体系在致密油藏开发中具有良好的应用前景。     

吉木萨尔页岩油CO2吞吐方案优化及试验效果评价

针对吉木萨尔页岩储层衰竭式开发采收率低,传统提高采收率措施难以有效增产的问题,提出了CO₂吞吐提高采收率的方法。运用数值模拟方法,建立了工区储层油藏数值模拟模型,依据水平段长度及油层厚度优选了适用于CO₂吞吐的试验井,明确了基质增能对于CO₂吞吐的决定性作用,并对CO₂吞吐的工作制度进行了优化。最终将优化方案应用于现场试验,结果表明:试验井间存在裂缝窜扰,导致CO₂吞吐注入阶段气窜严重,CO₂未充分进入基质置换原油,整体开发效果较差。研究内容对页岩油藏注CO₂吞吐提高采收率具有参考意义,可为调整CO₂吞吐开发方案提供借鉴。     

鄂尔多斯盆地页岩油水平井CO2区域增能体积压裂技术

针对鄂尔多斯盆地页岩油储层压力低、缝网复杂程度低和黄土塬水资源缺乏等问题，以该盆地庆城油田页岩油为研究对象，进行了滑溜水和CO₂压裂物理模拟试验，利用高能CT监测了CO₂压裂裂缝扩展规律，分析了CO₂压裂形成复杂裂缝的可行性；利用油藏数值模拟方法，优化了CO₂注入关键参数，形成了适合庆城油田页岩油的CO₂区域增能体积压裂技术。研究表明：前置CO₂压裂可提高长7段页岩油储层裂缝复杂程度，裂缝沿层理弱面扩展并纵向穿层形成缝网；增能理念应由单井段间交替增能向平台整体注入实现井间、段间协同一体增能转变，单井采用全井段注入增能模式，可实现缝控区域全覆盖。庆城油田某平台进行了页岩油CO₂区域增能体积压裂试验，与采用常规体积压裂技术的邻井相比，3口试验水平井平均压力保持程度提高1.5倍，单井平均初期产油量提高28.6%。研究和现场试验结果表明，CO₂区域增能体积压裂能提高裂缝复杂程度，增加区域地层能量，提高单井产能，可为鄂尔多...     

盐间页岩油CO2-纯水吞吐开发机理实验及开采特征

潜江凹陷页岩油储层储量丰富,其孔隙中富含多种可溶性矿物,采用CO₂-纯水吞吐进行开发,不仅能利用CO₂的超临界特性驱油,而且有利于提高CO₂在目的储层中的埋存,有效减少CO₂排放。但CO₂-纯水体系能否进入页岩微纳米孔隙,并有效动用孔隙中的原油是该方法能否实施的关键。通过设计CO₂、CO₂-纯水和CO₂-地层水的吞吐实验,基于核磁共振方法,明确了注CO₂、注CO₂-纯水和注CO₂-地层水组合的吞吐特征,总结了不同孔隙的原油动用规律和作用机理。实验结果表明:注CO₂-纯水体系比纯CO₂吞吐效率高8.62个百分点,比CO₂-地层水组合高12.66个百分点,CO₂-纯水组合形成的酸性流体会溶蚀孔隙表面的可溶性矿物,改善孔隙连通性,提高储层渗流能力,并且能有效提高小于0.01 μm、0.01~0.10 μm孔隙中的原油动用程度。多周期吞吐后,产出液中的离子物质的量浓度明显下降,表明后续注入纯水并未扩大波及体积,只是提高原油动用效率。该研究证实注CO₂-纯水体系可以有效提高页岩油藏采收率,为陆相页岩油有效开发提供新思路。     

页岩油储层裂缝对CO2吞吐效果的影响及孔隙动用特征

为了分析页岩水力压裂后产生的裂缝对CO₂吞吐效果的影响,采用低场核磁共振测试技术,开展了不同渗透率级别页岩CO₂吞吐试验,研究了裂缝对不同渗透率储层CO₂吞吐效果的影响。研究发现,裂缝显著提高了CO₂吞吐初期的采油速度和采收率;但随着渗透率升高和吞吐次数增多,裂缝对采收率的影响程度逐渐降低;渗透率对裂缝岩心的吞吐效果影响明显小于无裂缝岩心,表明裂缝能够降低渗透率对CO₂吞吐采收率的影响;随着吞吐次数增多,裂缝提高大孔隙原油采出程度的幅度减小,而提高小孔隙原油采出程度的幅度增大,但大孔隙仍是原油的主要产出部位。研究结果表明,大孔隙原油的产出主要靠体积膨胀和溶解气驱,速度快且产量大;而小孔隙中原油的产出主要靠抽提和传质方式,过程缓慢且产量小。研究结果为评价裂缝性油藏的产油特征、改善生产动态提供了理论依据。      

致密油藏大注入量CO2 驱油机理研究

基于松辽盆地砂岩油藏岩样，进行CO₂驱替饱和原油岩心实验，结合核磁共振和油组分分析，研究CO₂驱油机理。选取松辽盆地中渗、低渗、特低渗和致密岩样，分析渗透率对CO₂驱替的影响效果；分成三个阶段进行驱替实验，分析注入量对CO₂驱替的影响效果。以特低渗岩样和致密岩样的大注入量CO₂驱替作为研究重点，通过控制变量的方法，研究松辽盆地特低渗致密油藏大注入量CO₂驱油机理。实验表明，对于特低渗致密油藏，大注入量CO₂驱替可以获得很好的驱油效果。小注入量驱替后，低渗和中渗样的平均采出程度为30.56%,特低渗岩样和致密岩样的平均采出程度为26.21%;在大注入量驱替后，低渗和中渗样的平均采出程度为55.92%,特低渗岩样和致密岩样的平均采出程度为67.00%。说明大注入量CO₂驱替可以有效提高油藏采出程度，且提高幅度对于特低渗致密油藏更为明显。大注入量完全混相的CO₂驱替可以获得很好的最终采出程度，最高...     

二氧化碳前置蓄能压裂在中深层低渗稠油中的应用

针对准噶尔盆地中深层低渗稠油的开发难点，将体积压裂与CO₂驱油技术有机结合，开展CO₂前置蓄能压裂提产机理研究及开发关键参数优化。实验表明，CO₂前置蓄能压裂有效增加了可流动原油体积，主要的驱油机理为“CO₂基质抽提、原油溶胀降黏、裂缝导流”。以准噶尔盆地J井区为例，开展CO₂前置蓄能压裂提产试验，与常规压裂相比，投产初期单井日产油量相当，但试验井压力保持程度更高，稳产能力更好，目前累计产油是常规压裂井的1.14倍，预计采收率可以提高3%,为新疆油田数亿吨难动用储量有效开发提供技术支持。     

裂缝对低渗透油藏CO2驱油影响的可视化实验研究

为了研究裂缝对低渗透油藏CO₂驱油过程及驱油效果的影响,通过对天然岩心切割打磨和刻缝,制成带缝的岩心薄片,结合高清显微镜和高清录像系统,采用高温高压驱替系统开展了微观可视化实验研究。不同注入压力下的CO₂驱油实验结果表明：CO₂将优先驱替裂缝中的原油并以裂缝为主线进行渗流和扩散运移。随着压力的不断升高,CO₂的相态及与原油的作用发生变化,驱油效率得到一定的提高,但受裂缝的影响提高的幅度很有限。具体表现为混相驱最终驱油效率比超临界驱提高4%,超临界驱最终驱油效率比非超临界驱提高2%。吞吐实验结果表明,相比连续驱替,吞吐可以更加充分发挥CO₂与原油间的作用,有效地扩大波及范围和提升驱油效率,相同混相条件下驱油效率可以提高6%。实验结果表明,裂缝对CO₂驱油过程和驱油效果将产生重要影响。对于裂缝发育的低渗透油藏,吞吐效果明显优于驱替效果,因此探索有利的注采方式对改善开发效果具有重要的现实意义。