鄂尔多斯盆地深部咸水层CO2驱水与埋存潜力评价方法研究

该研究以鄂尔多斯盆地致密咸水层为研究对象,建立了深部咸水层CO2驱水过程中有效埋存量评价方法.基于室内实验和数值模拟方法,确立了CO2在地层水中溶解度、CO2注入后的综合压缩系数、CO2驱水采收率3种埋存系数.以鄂尔多斯盆地石千峰组深部咸水层为例,分析并评价了目标储层深部咸水层CO2驱水与埋存的综合潜力.研究结果表明,...     

CO2地下埋存及驱油效果影响因素(为庆祝《新疆石油地质》创刊30周年而作)

国内外大量研究和应用成果表明,向油层中注入CO2可以大幅度地提高原油采收率,而且可以实现CO2的长期地质埋存.通过开展国外CO2埋存及提高原油采收率现状调研,了解国外利用油藏进行CO2埋存及提高采收率的最新动向,用数值模拟方法系统研究了储集层、流体性质及开采方式等因素对CO2驱油与埋存的影响.基于典型试验区油藏参数的数值计算结果,对影响CO2驱油与储存系数的因素进行综合分析,确定了影响CO2埋存与提高石油采收率的评价指标参数,并对各影响因素进行了评价.     

CO_2驱油过程中储层堵塞实验研究

CO2驱油过程中,CO2与水、岩石、原油发生物理化学反应,生成沉淀或溶蚀岩石,导致储层渗透率和孔隙度降低或增大。通过长岩心驱替实验,分析CO2驱油过程中岩心物性变化的规律和不同驱替条件下导致物性变化的原因。     

砂岩油藏CO2驱替过程中溶蚀作用对储层物性的影响

在CO2驱替过程中,CO2溶于水中形成的酸性流体会对砂岩油藏发生溶蚀作用,从而改变油藏储层的物性,极大影响原油采收率。因此,进行砂岩油藏CO2驱静态浸泡实验与动态驱替实验,定量研究不同温度和压力条件下溶蚀作用对储层物性的影响。实验结果表明,CO2浸泡和驱替过程中溶蚀作用明显,随温度、压力的升高,孔隙度和渗透率呈指数型增长。通过实验数据,得到温度、压力与孔隙度变化率和渗透率变化率关系的数学表征方程。借助数学表征方程,对长庆油田H3区块进行数值模拟研究,结果表明,研究区块储层整体发生溶蚀作用,且注气井区域溶蚀程度更高。考虑溶蚀作用的原油采收率为26.08%,不考虑溶蚀作用的原油采收率为21.03%,原油采收率提高了5.05%。     

CO_2在原油与盐水中的溶解扩散规律研究

CO_2在溶液中的溶解扩散机理是CO_2作为驱油剂进行原油开采以及将CO_2安全有效地质埋存的先决条件。现有文献对CO_2溶解扩散规律的室内实验研究相对较少,主要集中于数值模拟研究。在室内实验研究的基础上,引入变扩散系数方程,结合理论计算分析,对CO_2在驱油和地质埋存过程中的溶解扩散机理进行了量化分析。结果表明:CO_2在原油中的扩散系数呈快速上升再快速下降到最后缓慢下降趋于平缓,其在原油中的平均扩散系数与原油黏度呈幂函数关系,原油临界黏度为30 m Pa·s;同一原油中,平均扩散系数与压力大小线性相关; CO_2在原油中的溶解比例越高,泡点压力越大,原油黏度越低,体积系数越高,原油物性得到改善,有利于提高驱油效率。在CO_2地质埋存过程中,储层压力越大,CO_2扩散越快,溶解量越大,但平衡时间更长;盐水层浓度越高,扩散速率越低,溶解量越少;盐水层浓度越低,CO_2溶解度受温度影响越大。对CO_2溶解扩散机理的量化研究对CO_2地质埋存、CO_2驱油以及优化CO_2吞吐过程中焖井时间具有指导意义。     

低渗透油藏二氧化碳驱油及埋存可行性研究——以新疆油田八区克上组油藏为例

针对新疆油田低渗透油藏储层物性差、注水开发效果差等开发难点,结合二氧化碳埋存发展趋势,探讨了二氧化碳驱油提高采收率及埋存的可行性.以新疆油田八区克上组油藏为例进行油藏数值模拟,在对典型油藏开发历史和动态资料深入分析的基础上,通过油藏流体拟合、细管实验数值模拟及水驱历史拟合,建立基础预测模型,并对开发方式、注气参数及生产工艺进行了优化.结果表明:模拟预测油藏最小混相压力为18.6 MPa;二氧化碳能够有效波及到常规水驱无法波及到的区域,采用水气交替的注入方式埋存系数为0.146,比连续水驱提高采收率12.42％,比二氧化碳连续驱提高3.33％;总注气量对水气交替开发效果影响最为显著;采用关层气油比控制能够更有效地扩大二氧化碳波及体积,进一步提高二氧化碳埋存量和采收率,比采用关井气油比控制的埋存系数提高2.7％,提高采收率3.07％.     

CO2驱油与埋存研究进展

详细介绍了CO2驱油与埋存研究的现状。目前CO2驱油在国外已取得较好的经济效益,在国内正在进行矿场先导试验。而CO2埋存在国内外均处于探索阶段。CO2驱油与埋存研究中存在的问题主要包括提高采收率方面的扩大波及体积等关键问题、CO2埋存介质和方法的选择、CO2驱油对地层的伤害、CO2驱油与埋存的气源问题、CO2驱油与埋存产业协调和整体规划5大方面。指出了该项研究的发展趋势。     

炼油厂排放二氧化碳用于驱油埋存的可行性评价

二氧化碳捕集和驱油埋存是目前解决温室气体减排的可行方法。为分析炼油厂排放的CO2用于油田驱油同时埋存的可行性,通过聚合物驱的吨聚增油和CO2驱油埋存的CO2利用系数2个指标,建立了等效CO2利用系数、CO2等效成本上限、CO2经济极限成本和极限供气距离等计算公式。以N公司所属的炼油厂和油田为例,估算了炼油厂CO2的排放量、捕集量和适合CO2驱油田CO2的有效埋存量。分析结果表明,当CO2利用系数为0.25t/bbl且CO2捕集成本为30美元/t时,炼油厂捕集的CO2用于驱油埋存是可行的,CO2在低渗透油藏的驱油埋存可以达到聚合物驱在高渗透油藏的驱油效果,建议有关油田和炼油厂联合开展CO2捕集和驱油埋存先导性试验。     

CO2提高低渗油田采收率研究现状

目前,低渗透油田已经成为油气开发建设的主战场,但由于低渗透油藏普遍存在储层物性差、渗透率低、非均质性强等特点,使得水驱效果差。而CO2驱由于具有较高的驱油能力,良好的注入性,以及能够实现温室气体的地下埋存,逐步成为当前提高低渗、特低渗油藏原油采收率的研究重点之一。     

延长组特低渗油藏CO2驱储层溶蚀与结垢规律

针对延长组油藏地层水钙镁离子含量高、储层岩石酸敏性矿物多等特点,开展了CO_2驱油藏不同部位CO_2-地层水-储层岩石溶蚀与结垢模拟实验。研究结果表明,在CO_2驱油过程中,在注气井近井地带和油藏深部因压力上升,CO_2在地层水中的溶解量不断升高,溶液的pH值下降,CaCl_2水型地层水没有沉淀产生,且CO_2与储层岩石矿物会发生溶蚀反应,导致岩石渗透率增大;但在采油井近井地带,随着压力的剧烈下降,溶解于地层水中的CO_2会大量逸出,原本溶解于地层水中的部分岩石矿物也会大量析出,产生碳酸钙无机垢。延长组油藏CO_2驱油过程中在注气井近井地带和油藏深部不易结垢,且储层物性会被改善;而在采油井近井地带极易产生无机垢,引起特低渗储层堵塞。     

苏北盆地草舍油田CO_2混相驱替试验与效果分析

苏北盆地草舍油田泰州组油藏为复杂小断块油藏,水驱采收率仅32%。该文通过将CO2混相驱油室内试验和数值模拟结果与矿场试验相结合,进行了开采效果的理论和实际分析与对比。室内试验和数值模拟结果研究表明,采用CO2混相驱可以使该油藏采收率达到47%,比水驱油的方式提高15%。2005年7月至2009年12月,草舍油田泰州组油藏已累计注入CO2气5 842×104m3,增产原油3×104t,提高采收率2%,取得了显著的增产效果。因此,CO2混相驱油是有效的三次采油方法,对复杂断块油藏开展三次采油具有重要借鉴价值。     

前置蓄能压裂中的CO2在玛湖凹陷砾岩油藏中的作用

准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩储集层致密,渗流能力差,油藏产量递减快,稳产难度大.CO2前置蓄能压裂比水力压裂效果好,但对CO2与玛湖凹陷原油及储集层岩石间的作用规律尚未有系统研究.因此,对CO2水溶液的置换能力及其对岩心矿物的溶蚀、岩心孔隙度和渗透率的改变等进行了研究.对于玛湖凹陷砾岩油藏,CO2水溶液置换原油率高于纯CO2...     

特低渗油藏水驱后二氧化碳气水交替驱见效特征

为明确特低渗透油藏水驱后CO₂气水交替驱见效特征,通过动静结合的方法,结合物理模拟实验获得的驱替动态数据和高温高压相态系统测定的CO₂在油水中的溶解度静态数据,开展水驱后CO₂气水交替驱动态特征研究。结果表明,CO₂驱过程中适当增加气油比可产出溶解CO₂的油气,在油藏条件下为单相油带,该阶段对驱油效果的贡献率为71.98%。建议油藏方案设计时可适当增大第1周期CO₂段塞的尺寸,并选择在气窜临界点交替水驱,可有效提高CO₂的利用率,并改善驱油效果。该研究结果对气水交替驱注入参数的优选具有一定的指导意义。     

Modeling Time Lapse Seismic Monitoring of CO2 Sequestration in Hydrocarbon Reservoirs Including Compositional and Geochemical Effects

The sequestration of CO₂ into geologic formations, specifically existing and depleted oil and gas reservoirs, is a promising solution for reducing environmental hazards from the release of greenhouse gases into the earth's atmosphere. A critical component of long-term sequestration will be our ability to adequately monitor the movement of CO₂ fronts in the subsurface. In this article, we examine the viability of time-lapse seismic monitoring using an integrated modeling of fluid flow, including chemical reactions and seismic response. Modeling of CO₂ injection is complicated by the various interactions between CO₂, reservoir fluids, and the minerals in the formation. These interactions change fluid and bulk rock properties with time, which in turn impact the seismic signatures. We perform a comprehensive simulation of the gas injection process accounting for the phase behavior of CO₂-reservoir fluids, the associated precipitation/dissolution reactions, and the accompanying changes in porosity and permeability. The simulation results are then used to model the changes in seismic response with time. The general observation is that gas injection decreases bulk density and wave velocity of the host rock system. Seismic amplitude attributes therefore change with time as well, and these effects provide a tool for tracking the movement of the CO₂ front. Analysis of the results also confirms that much of the change can be attributed to chemical effects that should therefore be considered in studies of long-term sequestration projects.     

高含水油藏CO_2驱油机理

CO_2驱油能够有效提高原油采收率,但在高含水油藏中,水能够溶解CO_2,并影响CO_2与原油接触,从而影响驱油效果。针对这一问题,开展了CO_2在油、水中的浓度分配实验,通过建立CO_2在油、水中扩散的数学模型,使用核磁共振研究CO_2驱替实验,探索了CO_2在高含水油藏中的溶解扩散机理以及对综合驱油效果的影响。结果表明,在高含水油藏中,CO_2在水中溶解损失的比例不高,同时CO_2能够快速渗透水膜,与被水屏蔽的剩余油接触,波及水驱未波及区域内的剩余油。由于水膜阻隔了原油与CO_2的直接接触,在CO_2驱替过程中会首先驱出水膜,使油、气直接接触,再驱出剩余油。其宏观表现为注气早期含水率较高、采油速度较低,当CO_2突破后,含水率急剧下降,采油速度升高。研究明确了高含水油藏CO_2驱油机理,解释了其见效特征,并为改善高含水油藏CO_2驱油效果提供了参考。     

地层水对凝析气藏注CO_2相态的影响

常规的凝析气藏衰竭开发和注CO_2开发研究中均忽略了地层水的影响,这与真实情况存在偏差,有可能导致研究结果的不确定性加大。为此,基于CO_2—烃—水相平衡热力学模型,以一个实际近临界凝析气藏为例,通过相态模拟研究了地层水存在对凝析气藏反凝析相态特征和注CO_2相态的影响规律;计算了考虑地层水存在的凝析气定容衰竭反凝析液饱和度和剩余流体组成,以及注CO_2过程中凝析油气相体积分数和CO_2在凝析油气相中体积分数的变化规律。结果表明:1考虑地层水时定容衰竭的反凝析油饱和度更大,剩余流体重组分含量更高;2近临界凝析气藏压力衰竭过程中,由凝析气转变为挥发油的相变发生得更早;3在注CO_2过程中,地层水的存在使得CO_2对凝析油的反蒸发作用降低;4考虑地层水存在时凝析油相体积分数高约14%,CO_2在凝析油中溶解量比不考虑地层水大6%,CO_2含量高和压力较高时差异更明显,同时,地层水的存在也增强了CO_2的溶解封存能力。该研究成果对凝析气藏注CO_2提高采收率和温室气体CO_2埋存评价具有指导意义。     

凝析气藏注CO2提高采收率机理物理模拟

为深入研究凝析气藏注CO₂提高采收率机理,应用室内实验手段开展了CO₂对凝析气藏流体物性的影响实验。结果表明：注CO₂降低了凝析气的露点压力,降低幅度随注入量增加越来越大,注入0.4倍时的下降幅度达到了15.42%;CO₂注入倍数较小时,对凝析油以溶解、降黏、膨胀作用为主,凝析油膨胀体积的增量是萃取产出凝析油体积的9倍以上,溶解气油比和相对密度随注入倍数增加而增加;CO₂注入倍数较高时以萃取作用为主,生产气油比迅速增加,凝析油相对密度越来越大,采出程度达83%以上。在实际地层条件下,注CO₂开发,在远井区主要发挥降低露点压力的作用,并将露点线向产出井推移;在过渡带初期以溶解膨胀为主,压缩了该区带范围,后期主要为萃取作用,将液动线向产出井推进,缩小了近井带范围;在近井带初期主要为驱替作用形成气流通道,中后期主要为溶解、膨胀、携带和萃取作用。综合以上,凝析气藏注CO₂开发压缩了气液两相区,可大幅提高凝析气藏采收率。研究成果为凝析气藏的注CO₂开发和技术推广提供了重要的技术支撑。     

CO2的埋存与提高天然气采收率的相行为

CO₂捕集与埋存可实现大气中CO₂的有效降低,但成本高昂,而处于特定温度压力范围的气藏可保证超临界CO₂的稳定埋存,是其理想的埋存靶场。研究认为：气藏中所储存的具有开发潜力的天然气会挤占超临界CO₂的地层空间,影响其稳定埋存;选择适合的超临界CO₂稳定埋存深度,在埋存的同时利用CO₂驱替开采天然气,有利于CO₂埋存并降低成本;在向气藏注入CO₂提高天然气采收率的过程中,CO₂驱替地层天然气的过程是“混相驱替”。根据PY干气藏温度、压力条件,在CO₂与天然气混合体系PVT相态特性实验测试基础上,运用状态方程模拟方法,分析了3种不同流体带特别是超临界CO₂天然气过渡带的偏差系数、地下体积比、密度、黏度的变化,明确了利用气藏实施超临界CO₂稳定埋存与注CO₂提高天然气采收率相互配套的必要性和可行性,并据此给出PY气藏在实施注入CO₂提高天然气采收率技术时,超临界CO₂可行的注入深度和采气压力范围。     

彩9井区西山窑组特高含水油藏CO2混相驱先导试验

目前彩南油田彩9井区西山窑组已进入高含水低产低能阶段,开井率仅为23.0%,即将面临废弃停产。为了提高该井区特高含水油藏产能,降低含水率,利用类比法、油藏工程及数值模拟方法,对彩9井区西山窑组油藏开展CO₂混相驱可行性论证及油藏工程设计,并进行先导试验。结果表明:先导试验区应选择小井距反七点井网的C2576井组,注入层位选择剩余油富集的J₂x₁^2-2小层,合理注入量为0.3倍孔隙体积(地面CO₂注入量为10 500 t),注气速度为30～40 t/d,注采比为1.1~1.2。现场试验证实,该井组累计注入4 529.7 t CO₂后,累计增油达到1 269 t,CO₂换油率达到0.27 t/t,取得了较好的增产效果。该研究可为彩南油田CO₂混相驱扩大试验和全面调整开发提供技术支撑。     

低渗透油藏二氧化碳混相驱油机理数值模拟

二氧化碳混相驱是大幅提高油藏采收率的重要增产措施,但目前对二氧化碳驱油机理的研究多停留于室内实验阶段,对其混相驱油机理和影响因素缺乏全面系统的认识,因此,采用油藏数值模拟研究方法,以大情字油田黑59井区低渗透油藏为例,对二氧化碳混相驱油机理和影响因素进行了系统研究,对比了注水和注二氧化碳开发的效果。结果表明,注二氧化碳提高采收率的驱油机理是,二氧化碳溶于油相中增加了油藏流度,其与油相组分交换达混相,从而达到提高驱油效率的目的。注二氧化碳开发单井产油量可达注水开发的2倍以上,最终采收率提高14%以上,为研究区及同类低渗透油藏注二氧化碳混相驱开发提供了理论指导,为现场方案的实施提供了重要依据。在吉林大情字油田黑59井区实施混相驱方案后,初期平均单井产油量达10.2 t/d,是注水开发最高产油量的2.4倍,含水率下降了23.2%,与理论研究结果一致。