CO2在凝析气藏多孔介质中的扩散实验及分子模拟

凝析气藏开采中后期，地层压力下降，会出现油气两相共存，井周反凝析问题突出，此时注CO₂开发是主要增产措施之一，注入的CO₂会与凝析油、气发生分子扩散。为了研究CO₂在凝析气中的扩散规律，开展了多孔介质中CO₂在衰竭至不同压力下的凝析气中扩散系数的实验测定；应用Materials Studio软件，构建了与实验条件对应的CO₂在凝析气中扩散的分子模型，并验证了分子模型的可靠性。实验和模拟结果表明：地层温度下，压力为10.00～53.85 MPa时，随着压力的升高，CO₂的扩散系数开始快速下降，随后下降趋势平缓；地层压力下，温度为115～160℃时，随着温度的升高，CO₂的扩散系数不断增大，与温度大致呈线性关系，表明高温可增强CO₂在凝析气中扩散的能力。研究成果为注CO₂提高凝析气藏采收率提供了理论基础。     

特低渗油藏注CO2吞吐适应性评价及规律模拟

CO₂驱油是常规油藏提高采收率有效方法。为了分析研究在特低渗储层注CO₂的适应性及作用规律,分析研究了注入CO₂后原油体系相态变化特征,通过建立岩心尺度的基质裂缝基本渗流单元模型,研究不同吞吐介质CO₂,N₂和H₂O在单簇缝中的渗流规律,定性表征CO₂在扩散效应、降黏作用、改善流动性以及抽提富集作用中区别于其他2种介质的优越性。研究结果表明：考虑CO₂扩散效应作用体现在基质网格中摩尔分数分布差别,最大相差约10%;CO₂降黏和改善油相渗透率作用明显,在相同注入压力下CO₂注入性弱于N₂优于H₂O;经过5轮次吞吐后注CO₂采出程度为23%,注H₂O为20%,注N₂约为18%,这为特低渗油藏注CO₂提高采收率提供了依据。     

考虑流体非均质性的低渗透油藏CO2驱试井分析

CO₂ 驱是提高低渗透油藏采收率的一种重要方式,但目前对驱替过程中压力响应动态的认识不足。CO₂ 的注入使地层流体性质发生改变,形成CO₂ 区、CO₂ -原油过渡区和未波及原油区。基于复合油藏渗流理论,引入幂律型公式和牛顿插值公式来描述CO₂ -原油过渡区内流体非均质性的变化特征,建立了低渗透油藏CO₂ 驱试井模型,并采用数值方法进行求解。对CO₂ -原油过渡区内2 种流体非均质性变化形式下的试井曲线特征进行了分析。结果表明：当CO₂ -原油过渡区内流体黏度与综合压缩系数均呈幂律型变化时,其变化指数均增大,CO₂ 区与CO₂ -原油过渡区流度比和导压系数比均增加,压力导数曲线斜率增大;当CO₂ -原油过渡区综合压缩系数呈非连续性变化时,压力导数曲线因CO₂ 区与CO₂ -原油过渡区导压系数比的增加而呈现下凹趋势。最后,通过实例应用提出了CO₂ 驱试井解释方法。     

特低渗透油藏CO2驱油多相渗流理论模型研究及应用

根据一系列实验成果,对特低渗透油藏CO₂驱油渗流数学描述进行了理论研究,建立了特低渗透油藏CO₂驱油渗流数学模型。该模型能反映特低渗透储层CO₂混相和非混相驱油过程中油和CO₂的混相作用以及水、油、溶剂(CO₂)的相互作用与传输、质量的相互转换,包括对流扩散、质量转换和气、液间的转换,并能反映各相流体的非达西渗流、相对渗透率及有效黏度等特性。运用该模型在扶杨油层进行了注CO₂开发试验,取得了较好效果。     

CO2辅助增能压裂气体注入时机优选研究

CO₂增能压裂与常规水力压裂相比,具有压后增能、返排迅速、对储层伤害小以及单井产能高等优势,在非常规油气藏高效开发中发挥着重要作用。为优化CO₂辅助增能压裂过程中气体的注入时机,通过多孔介质气体扩散微观数值模拟、油藏数值模拟方法等分别从微观和宏观角度研究了不同注入时机下CO₂波及范围及地层压力分布规律,对比了不同储层物性及CO₂注入速度对CO₂增能效果的影响。研究结果表明：1)CO₂前置注入井筒附近含水饱和度低,CO₂伴注井筒附近含水饱和度高,CO₂前置注入扩散进入深部地层的CO₂量比CO₂伴注增加了约50%,深部地层压力上升更多;2)储层物性对CO₂增能效果有一定影响,CO₂注入过程中,随着孔隙度、渗透率由1%和0.003 mD变为10%和0.01 mD,地层压力进一步上升,最大地层压力可增加约8 MPa; 3)在近井筒地带...     

CO2吞吐技术应用进展

CO₂吞吐工艺是一种可应用于常规与非常规油藏的有效提高采收率技术。从室内实验研究到重点领域的应用实践方面总结了CO₂吞吐技术应用进展,对不同技术路线的现场试验进行了回顾与分析。应用结果表明:CO₂吞吐技术对不同油品、不同类型的油藏都有广泛的适用性,在国内外矿场应用中均取得了良好效果;CO₂复合吞吐、CO₂协同吞吐、超临界CO₂吞吐、纳米颗粒辅助CO₂吞吐技术将是未来的主要发展方向,其中,超临界CO₂吞吐和纳米颗粒辅助CO₂吞吐技术目前仍然局限于实验室阶段,还需进一步研究并通过矿场应用证实其实用性。在2060年前实现碳中和的背景下,CO₂吞吐技术应用规模将进一步扩大,该研究也将对CO₂吞吐技术的推广应用提供技术支持。     

一种基于组分闪蒸运算的CO2驱动态埋存潜力计算方法

CO₂驱油与埋存具有经济效应和环保作用,计算CO₂埋存潜力对油藏开发方案设计和安全封存意义重大。已有的潜力计算方法主要针对CO₂的静态埋存潜力进行粗略估算,不能考虑油田的生产实际。为此,提出了一种基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法, 方法基于组分闪蒸运算,考虑了油田的生产实际和CO₂驱的埋存机理,可以计算溶解CO₂、束缚CO₂、自由CO₂和总的CO₂埋存潜力。研究表明:随着埋存时间的增加,会有自由CO₂转变成束缚CO₂和溶解CO₂;经历过水驱开发的油藏,地层水含量高,不能忽略CO₂在地层水中的溶解。基于组分闪蒸运算的CO₂驱动态埋存潜力计算方法可以计算不同种类油藏不同开发方式的动态埋存潜力,方法简单实用且符合生产实际。     

CO2在毛8块稠油油藏热采中的作用机理研究

通过PVT高温高压物性实验测定了CO₂在查干凹陷毛8块稠油中的溶解度、对稠油的溶胀作用和降黏特性,利用数值模拟方法研究了CO₂的溶解作用机理和不同周期注入量对采出程度的影响,通过驱替实验研究了CO₂对提高驱替效率的作用。结果表明：油藏条件下CO₂在稠油中的溶解度达到55m³/m³,油气混合物的体积系数为1.14,溶解度为40m³/m³时,降黏率达到95%以上,对稠油的降黏作用显著;利用数值模拟方法,研究了CO₂注入后近井地带原油黏度的变化规律以及CO₂在油相中的含量,体现了CO₂对原油的降黏溶胀作用;室内实验表明,降黏剂+CO₂+蒸汽驱比降黏剂+蒸汽驱采出程度提高了11.4个百分点,研究结果对该稠油油藏采用CO₂进行开采提供了依据。     

中深层油藏注CO2吞吐可行性模拟研究

针对冀东油田中深层油藏地质特征和流体性质,应用数值模拟技术,对比分析影响中深层油藏注CO₂吞吐效果的油藏特征参数,提出了中深层油藏注CO₂吞吐的适宜条件。研究表明,对比浅层油藏,中深层表现出渗透率低、地层压力高,原油气油比高、饱和压力高、黏度低的特点;中深层油藏注CO₂吞吐的适宜条件应满足：地层压力适度高于泡点压力,但不高于混相压力,应采取适度非混相吞吐;剩余油饱和度不低于40%;渗透率高,有利于进行CO₂吞吐。     

稠油油藏CO2吞吐参数优化

向稠油油藏中注入CO₂具有降低原油黏度、增加流体流度、使原油膨胀和原油组分蒸发的作用,可达到提高原油产量的目的。针对三塘湖盆地马朗凹陷西北部的马北构造带上马46 井区低流度稠油油藏的特点,应用油藏工程方法结合数值模拟对该油藏进行了CO₂吞吐可行性研究,通过优选吞吐参数、CO₂吞吐矿场试验及跟踪评价,取得了较好的效果。     

Liquid-phase Mutual Diffusion Coefficients for Heavy Oil + Light Hydrocarbon Mixtures

Liquid-phase mutual diffusion coefficients are a key parameter in reservoir simulation models related to both primary production and envisioned secondary recovery processes for heavy oil and bitumen. The measurement of liquid-phase mutual diffusion coefficients in bitumen and heavy oil + light hydrocarbon or gas mixtures present numerous experimental and data analysis challenges due to the viscosity and opacity of the mixtures, the variability of density, viscosity and mutual diffusion coefficient with composition, and the multi-phase nature of these mixtures. Data analysis challenges are particularly acute. For example, recently reported mutual diffusion coefficient values for liquid mixtures of bitumen + carbon dioxide vary over three orders of magnitude when different analysis methods are applied to the same experimental data. In this contribution, we illustrate the importance of measuring composition profiles within liquids as a function of time, as a basis for mutual diffusion coefficient computation, and for allowing explicitly for the variation of diffusion coefficient and liquid density with composition in the analysis of composition profile data. Such inclusions eliminate apparent temporal variations of mutual diffusion coefficients and yield values consistent with relevant theories and exogenous data sets. Liquid-phase mutual diffusion coefficients computed for the mixtures Athabasca Bitumen + pentane and Cold Lake Bitumen + heptane exemplify the experimental and data analysis approaches.     

Liquid-phase Mutual Diffusion Coefficients for Heavy Oil + Light Hydrocarbon Mixtures

Abstract:

Liquid-phase mutual diffusion coefficients are a key parameter in reservoir simulation models related to both primary production and envisioned secondary recovery processes for heavy oil and bitumen. The measurement of liquid-phase mutual diffusion coefficients in bitumen and heavy oil + light hydrocarbon or gas mixtures present numerous experimental and data analysis challenges due to the viscosity and opacity of the mixtures, the variability of density, viscosity and mutual diffusion coefficient with composition, and the multi-phase nature of these mixtures. Data analysis challenges are particularly acute. For example, recently reported mutual diffusion coefficient values for liquid mixtures of bitumen + carbon dioxide vary over three orders of magnitude when different analysis methods are applied to the same experimental data. In this contribution, we illustrate the importance of measuring composition profiles within liquids as a function of time, as a basis for mutual diffusion coefficient computation, and for allowing explicitly for the variation of diffusion coefficient and liquid density with composition in the analysis of composition profile data. Such inclusions eliminate apparent temporal variations of mutual diffusion coefficients and yield values consistent with relevant theories and exogenous data sets. Liquid-phase mutual diffusion coefficients computed for the mixtures Athabasca Bitumen + pentane and Cold Lake Bitumen + heptane exemplify the experimental and data analysis approaches.     

CO2泡沫压裂液的研究与应用

泡沫压裂液适用于低压、水敏性储集层。通过室内试验及研究，优选出CO2泡沫压裂液配方，得出对其性能测试的结果：起泡，稳泡能力强，流变性能，携砂能力好，低滤失，破胶快等，岩心实验证实具有低膨胀及低伤害特性，可以满足压裂工艺设计的要求，CO2泡沫压裂施工中，如要提高施工规模，增大砂量及砂液比，使用酸性交联压裂液体系可确保施工的顺利进行。在长庆油田等现场实施的CO2泡沫压裂液增产效果良好。     

缝洞型油藏填充介质含水饱和度对CO2和N2溶解扩散影响实验

为深入认识缝洞型油藏注CO2、N2启动缝洞体内部填充介质中剩余油的作用机理,采用压力衰竭实验方法,测量气体扩散系数和溶解度,研究含水饱和度对2种注入气的扩散压力、溶解度和扩散系数的影响规律,分析真实油藏条件下填充介质含水饱和度对CO2和N2溶解扩散的作用机理.实验结果表明:填充介质内部含水饱和度由束缚水条件增至完全饱和...     

页岩气储层伤害30年研究成果回顾

目前页岩气储层伤害主要依据碎屑岩和碳酸盐岩研究方法,重点研究渗流能力影响因素。结果认为,内因主要是孔隙度低易水锁,黏土矿物含量较高易水化膨胀堵塞通道,页岩表面毛细管力增加气体流动阻力,高温高压环境削弱工作流体性能易增加储层液相残留量,页岩气中二氧化碳流向地面过程中污染工作流体增加储层液相残留量;外因主要是工作液抑制能力不足造成储层黏土水化膨胀,工作液侵入、工作液残留、工作流体添加剂残留、工作液生成生物被膜阻碍气体流动,生产压差过小导致井眼附近液相挥发速度较慢造成水锁堵塞渗流通道。尚未系统研究形成产能过程中解吸、扩散能力伤害及其原因,以及钻完井、储层改造、排采伤害对储层解吸、扩散能力的影响。没有形成系统的页岩气储层伤害基础理论,也没有室内和矿场公认的评价方法。     

页岩储层超临界CO2压裂液滤失规律实验研究

压裂施工过程中,压裂液的滤失量是影响压裂裂缝几何形态和压裂效果的主要因素,但目前中国还没有对页岩储层超临界CO₂压裂液滤失规律实验方面的报道。因此,结合中国典型页岩气储层特征,研究了非线性滤失条件下,不同初始相态的CO₂压裂液在地层岩心中的滤失规律,在此基础上分析了CO₂压裂液滤失规律的主要影响因素,以及不同实验条件下CO₂压裂液的滤失机理。实验结果表明,CO₂压裂液的滤失规律受注入压力、压差、裂缝开启度及压裂液黏度等因素的影响,随着注入压力、压差、裂缝开启度的增大,CO₂压裂液滤失速率增大;不同滤失实验条件下,影响CO₂压裂液滤失规律的主导因素不同,当CO₂压裂液处于超临界状态(7.38 MPa,31.1℃)时,由于黏度较大,超临界CO₂压裂液的滤失系数相对较小。      

The Determination of Effective Diffusivity Coefficients in a Solvent Gas Heavy Oil System for Methane

Abstract

In this investigation, an accurate high pressure and temperature diffusion setup was applied to measure the diffusion coefficients of methane in Iranian heavy oils in presence and absence of porous media by using the pressure-decay method. The solvent diffusivity in heavy oil was determined by both graphical and numerical methods. In addition, the effects of the porous medium and the temperature on the molecular diffusion coefficient of the solvent gas in the liquid phase were discussed and finally, using experimental data, a functionality dependence of molecular diffusivity on temperature and porous medium characteristics was proposed.     

Diffusion coefficients of natural gas in foamy oil systemsunder high pressures

The diffusion coefficient of natural gas in foamy oil is one of the key parameters to evaluate the feasibility of gas injection for enhanced oil recovery in foamy oil reservoirs.In this paper,a PVT cell was used to measure diffusion coefficients of natural gas in Venezuela foamy oil at high pressures,and a new method for determining the diffusion coefficient in the foamy oil was developed on the basis of experimental data.The effects of pressure and the types of the liquid phase on the diffusion coefficient of the natural gas were discussed.The results indicate that the diffusion coefficients of natural gas in foamy oil,saturated oil,and dead oil increase linearly with increasing pressure.The diffusion coefficient of natural gas in the foamy oil at 20 MPa was 2.93 times larger than that at 8.65 MPa.The diffusion coefficient of the natural gas in dead oil was 3.02 and 4.02 times than that of the natural gas in saturated oil and foamy oil when the pressure was20 MPa.However,the gas content of foamy oil was 16.9times higher than that of dead oil when the dissolution time and pressure were 20 MPa and 35.22 h,respectively.     

井下在线核磁共振流体分析实验方法

通过发展井下多功能核磁共振流体分析实验方法,达到对储层条件下地层流体污染程度的监控和流体特性的量化评价。以实验样机为基础,着重研究了在线获取样品信息探测的方法。建立单线圈模型研究流动测量纵向弛豫时间,从信号检测的物理机制入手,研究运动测量对信号的影响;发展了一种测量处理扩散系数的方法;利用制作的样机进行了验证性实验,实现了纵向弛豫时间(流动流体)、横向弛豫时间和扩散系数(静止流体)参数在线测量。     

测量天然气在稠油中扩散系数的新方法

可靠的扩散系数测量方法对于稠油开发中气体注入方案设计、页岩气开发中流动机理研究和天然气成藏保存过程中气体运移方式的确定等都具有重要的意义。为此,提出了一种基于压力脉冲技术在稠油中测量扩散系数的新方法。首先通过压力脉冲实验来记录PVT容器空腔内的甲烷气体向稠油扩散过程中的压力变化,然后根据Fick第二定律和油气界面的动态边界条件建立数学模型,利用模型所得到的解析解对实验数据进行拟合得到相应的扩散系数。通过对数学模型的分析可以发现:在任一时刻空腔内还未流入油相中的气体物质的量与扩散达到平衡时流入油相中总的物质的量的比值,在时间较长时与无因次时间呈线性关系;与其他文献进行比较的结果表明,所建立方法的测量结果合理,并可推测出扩散系数随油相黏度的增加而逐渐减小;动态边界数学扩散模型符合实际气体扩散的物理过程,能准确地测量气体在稠油等有机质中扩散系数的大小。同时,所得到的新扩散系数测量方法还具有实验简便、操作简单、不用分析油相组分的优点。