稠油碱驱机理的物理模拟和数值模拟

通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了碱驱提高稠油采收率的驱替机理。首先通过实验测定了碱和稠油的界面张力,然后通过填砂管驱油实验评价了驱油效果,最后对室内物理模拟实验结果进行了数值模拟和历史拟合。研究结果表明,稠油碱驱过程中随着碱浓度的升高,原油采收率和压力降都随之升高。压力降的升高主要由于生成了油包水乳状液,增加了水流通道中水相的流动阻力,导致注入水流向未波及的区域,从而提高了稠油采收率。对稠油碱驱数值模拟时考虑了界面张力的降低、化学剂的吸附和油包水乳状液的形成。结果表明,模拟值和实验值拟合得较好。     

泡沫油油藏数值模拟研究

泡沫油是一种含有大量分散性小气泡的稠油,衰竭开发泡沫油具有产量高、气油比低、地层压力下降缓慢和采收率高等特点。提出了利用数值模拟技术模拟泡沫油的关键方法,并建立了泡沫油数值模型。通过与常规溶解气驱数值模拟结果的比较以及与室内实验结果的拟合,从定性和定量2个方面证明了所建立模型的可靠性,并利用该模型进一步研究了泡沫油的驱油机理。泡沫油油藏开发过程中产生的分散气,一方面增加了原油的流动能力,当平均地层压力降低到泡点压力以下后仍然能够以初始产量生产1a以上;另一方面增加了体系的膨胀能,减缓了地层压力下降速度,地层压力从6.0MPa降低到5.1MPa的时间接近于从10.0MPa降低到6.0MPa的时间。     

稠油注气二次泡沫油形成机理及数值模拟

从油气形成二次泡沫油的角度出发,研究改善稠油油藏冷采后期开发效果的新方法。首先,设计泡沫油非常规注气膨胀实验,验证注气二次泡沫油形成的可行性,揭示其提高采收率机理。在此基础上,通过填砂管实验研究天然气吞吐、连续和间歇气驱过程中二次泡沫油形成过程,并建立考虑泡沫油注气特征的油藏数值模拟模型,模拟注气二次泡沫油形成机理,评价实际油藏中不同注气方式下二次泡沫油提高采收率效果。实验研究表明,注入天然气可以形成二次泡沫油,其主要的提高采收率机理为体积膨胀、粘度降低以及轻组分含量增加。天然气吞吐较衰竭开发提高采出程度7.24%,而连续与间歇气驱导致泡沫油现象减弱或消失,进而使得采出程度低于衰竭开发实验。油藏数值模拟研究表明,由于注气二次泡沫油的形成,平台12口井8轮次天然气吞吐累积产油量较衰竭开发增加14.7%。行列连续、间歇和边部气驱气窜现象严重,无法形成二次泡沫油。     

氮气泡沫热水驱物理模拟及数值模拟研究

针对强非均质油藏提高采收率的需要,开展了泡沫驱油技术研究。利用油田现场提供的起泡剂和原油等资料,通过室内物理模拟和数值模拟,对氮气泡沫热水驱提高采收率的机理进行了研究。建立了三维、三相、多组分数学模型,编制了氮气泡沫热水驱油藏数值模拟软件。模型考虑了相平衡以及温度、界面张力对油、气、水三相渗流的影响以及起泡剂损失的各种机理,较全面地反映了氮气泡沫热水驱的作用机理。实验和数值模拟的结果均表明,氮气泡沫热水驱能大幅度地提高驱油效率,降低残余油饱和度。在非均质油层(模型)中泡沫的驱油效果比在均质油层(模型)中更好,残余油饱和度降低了21.1%,采收率提高了31.2%。     

烟道气强化蒸汽驱提高稠油油藏采收率实验

为了搞清烟道气与蒸汽混合注入稠油油藏进一步提高采收率机理,进行了烟道气强化蒸汽驱模拟实验研究。利用PVT装置研究了不同温度、压力条件下,烟道气在原油中的溶解特性及原油物性变化特征,开展了烟道气强化蒸汽驱一维管式驱替实验与三维物理模拟实验。通过一维驱替实验,可确定不同温度条件下烟道气强化蒸汽驱比单纯蒸汽驱的驱油效率增加值,并优选了最佳注入温度;利用三维物理模拟实验,对比了蒸汽驱转烟道气强化蒸汽驱的生产动态变化规律及温度场扩展特征,分析了厚层油藏内热采过程中不同流体组分的分布特征。基于三维物理模拟实验结果,利用数值模拟方法优化设计了厚层稠油油藏水平井热采开发的布井模式。结果表明:高温降黏助驱、CO_2溶解降黏和N_2分压增容是稠油油藏烟道气强化蒸汽驱提高稠油采收率的机理。     

含水层储气库气驱多相渗流机理物理模拟研究

含水层储气库气驱多相渗流机理物理模拟研究与常规油气田气驱物理模拟研究不同,前者主要是解决储气库多次注采循环条件下的气驱渗流机理模拟,因此从实验的设计和流程都有其特殊性、复杂性,但目前国内外文献对此报道甚少。通过对含水层储气库物理模拟实验流程的自主设计和研发,主要解决了3个方面的室内物理模拟评价技术,包括多次注采循环岩石应力敏感性评价技术、多次气水互驱多相渗流特征评价技术和多次注采后库容及渗流特征评价技术等,指出该评价技术系列可以为今后我国含水层地下储气库的建设与运行打下较好的理论基础。     

稠油冷采泡沫油溶解气驱油藏开发动态数值模拟

稠油注蒸汽等热采开发方式面临着油层出砂、气窜和采油成本高等问题,而稠油冷采过程中形成的泡沫油,则使稠油油藏具有采油速度快、采收率高和生产气油比低等特点。在论述STARS模拟泡沫油机理及模型局限性的基础上,建立了稠油冷采泡沫油溶解气驱油藏模型。模拟结果表明,与常规溶解气驱油藏相比,泡沫油溶解气驱油藏具有生产气油比上升缓慢、累积产油量高等特点;在油相中气泡形成频率一致的情况下,气泡破裂速度越快,生产气油比越大,产油量越低;原油粘度越高,地层渗透率越低,开发效果越好,稳产时间越长。     

CO_2辅助蒸汽吞吐开发效果实验研究

以蒸汽多轮次吞吐稠油油藏为研究对象,采用物理模拟与数值模拟方法,研究了CO_2-蒸汽混注方式对稠油油藏热采开发效果的改善。实验表明,CO_2在原油中具有较强的溶解能力,通过与蒸汽混注可以使原油物性特征发生较大变化,进一步改善稠油流动特征,蒸汽-CO_2驱方式的驱油效率较纯蒸汽驱提高了约12%,并且含水上升速度也更小。采用数值模拟手段开展了稠油油藏CO_2辅助蒸汽吞吐方式的单因素敏感性分析,结果表明,各参数中油层厚度与原油黏度对开发效果的影响较大,并分析了各注采参数的影响。最优的实施方案为注汽速度200 t/d,气汽比1∶1,蒸汽干度0.7,焖井时间5 d,排液速度140 t/d。     

长岩心注CO_2气水交替驱试验模拟研究

为了进一步提升水驱油藏生产潜力,G 94416井区开展了室内岩心注气(CO2)驱替试验研究。长岩心注气(CO2)驱替试验相对于短岩心注气(CO2)驱替试验能更准确反映渗流参数,所以室内试验进行了长岩心注水驱替和注气(CO2)水交替驱替方式下驱油效率的对比。试验验证了注入CO2气体可降低原油界面张力,增强原油流动性并有效补充地层能量。而长岩心驱替试验数值模拟研究的主要目的是根据实验数据,对相对渗透率曲线、毛管压力曲线等数据进行修正,为油藏数值模拟研究提供符合实际的基本渗流特征参数。在完成G 94416井油藏流体相态拟合之后,利用多组分模型软件对长岩心气水交替驱替实验数据进行了数值模拟研究,取得了良好的拟合效果。     

CO2驱不同注采模式提高采收率实验研究

非均质、黏性指进是决定CO2驱开发效果的关键因素,而调整注采方式是控抑气窜、扩大波及的有效手段。目前该方向的研究以数值模拟为主,亟需开展CO2驱不同注采方式的物理模拟研究,以进一步明确CO2驱连续气驱、轮换开采和注采耦合等模式的动用机制、开发特征和油藏适应性。通过CO2驱相似物理模拟实验,对比CO2连续气驱、轮换开采和注采耦合模式的开发特征差异,并分析CO2驱不同注采模式的适用性。实验结果表明：连续气驱模式下不同渗透率区域开发效果差异大,低渗透率区域见气后的增油潜力较低,适合相对均质油藏开发;轮换开采模式通过采油井交替开启,改变注采井间主流线方向,有效改善非均质储层中低渗透率区域的开发效果,适合强非均质油藏或气窜后的开发调整阶段;注采耦合模式利用注采交替引起的压力场交替变化,可以较均衡的提高全区波及范围,提高难动用边角区储量动用率,适合弱非均质油藏或前期开发阶段。     

Visual Experimental Study of the Factors Affecting the Stability of Foamy Oil Flow

Abstract

Some of the heavy oil reservoirs in Canada, Venezuela, and China under solution gas drive illustrate important features: low gas–oil ratio, high production rates, and very high ultimate oil recovery. It is generally believed that the foamy oil flow is one of the important mechanisms contributing to these unusual performances. A series of two-dimensional etched glass micromodel experiments was carried out to gain an insight into the processes involved in foamy oil flow. In these experiments, the bubble nucleation, migration, coalescence, breakup, and ultimate generation of a continuous gas phase can be observed continuously. On the basis of the experimental analysis, there are two bubble-point pressures in the foamy oil: One is the true bubble-point pressure, and the other is the pseudo-bubble-point pressure. The greater the difference between these two bubble-point pressures, the more stable the foamy oil flow is and the greater the contribution to oil recovery from the foamy oil drive mechanism is. The visualization experimental results show that there are many factors affecting the stability of the foamy oil, including pressure depletion rate, crude oil viscosity, temperature, dissolved gas–oil ratio, etc.     

Successful simulation of solution gas drive in heavy oils using conventional modeling

Detailed investigations into the production behavior of heavy oil reservoirs under foamy solution gas drive have been conducted extensively in the past. Historically, two approaches have been used to explain and model the solution gas drive in heavy oil reservoirs. The first approach is the base of foamy oil models in which solution gas drive is governed by parameters such as compressibility, viscosity, nonequilibrium phenomena, and the supersaturation. In the second approach, conventional modeling, which we show to be suitable for the history matching and prediction of the production data and macroscopic modeling of a series of depletion experiments (using a live combination of heavy oil and methane gas in a three-dimensional rectangular laboratory model), the foamy oil flow mechanism, dispersed flow of gas and the supersaturation are nonexistent. The conventional modeling uses parameters such as critical gas saturation, very low gas relative permeability, and the assumption of no supersaturation in the reservoir.     

渤海稠油油藏出砂规律室内模拟实验研究

在室内进行了简易防砂模拟实验,观察和模拟了控制环境条件下渤海常规稠油油藏的出砂行为,对出砂机理及各类生产工艺与参数对出砂的影响进行了分析.根据出砂试验结果论证了理论模型,并与现场生产状况相结合预测了出砂规律.模拟实验结果对于论证理论模型及确保适合本油区的"适度出砂,高产稳产"科学化管理措施提供了定量依据.     

委内瑞拉MPE-3区块超重油冷采过程中泡沫油开采机理

针对超重油沥青质含量高、原油重度高等特点,研究了水平井溶解气驱冷采的开采机理,包括冷采过程中泡沫油的形成机理、非常规PVT特性与驱替特征。实验结果表明,当油藏压力低于泡点压力时,原油中形成许多微小气泡,这些微小气泡能够长时间滞留在油相中,使得这种原油表现出与常规溶解气驱许多不同的特征;泡沫油的作用与油藏衰竭速度、油层压力下降水平及围压等因素有关。使用水平井冷采技术能够获得较高原油产量和采收率。     

稠油溶解气驱泡沫油特征实验研究

压力衰竭速度是影响稠油溶解气驱泡沫油生产的一个关键因素。为定量描述压力衰竭速度对泡沫油现象的影响,实验选取了4组不同压力衰竭速度进行实验。研究不同压力衰竭速度下稠油衰竭开采中的采收率、产油量、生产气油比以及实验压力的变化。通过实验发现稠油溶解气驱过程中出现明显的泡沫油阶段,且压力衰竭速度越大,泡沫油拟泡点压力越小,泡沫油阶段越长。随着压力衰竭速度增加,采收率增加,生产气油比减小,油藏压力递减变慢。     

稠油非牛顿渗流的数值模拟研究

方法　根据稠油在地下的非牛顿渗流特性 ,建立相应的热采数值模型 ,并利用数值模拟方法分析稠油渗流特征。目的　分析稠油非牛顿渗流特性对稠油开发效果的影响。结果　当压力梯度大于初始压力梯度时 ,稠油才开始流动 ,初始压力梯度不但与稠油性质有关 ,而且与油藏孔隙度、渗透率有关 ;初始压力梯度与日产油量成反比 ;初始压力梯度越大 ,经济效益越差 ,蒸汽驱采收率越小。结论　通过数值模拟计算 ,认为蒸汽驱应选择较低的初始压力梯度 ,才会取得较好的开发效果。     

注有机极性气体开采稠油技术

针对储层薄、埋藏深的稠油油藏开发难度大及开采成本高的问题,在注溶剂萃取稠油技术（VAPEX）的基础上,提出向稠油油藏注入一种低饱和蒸汽压的有机极性气体PE提高采收率的采油技术。利用相态观察及黏度测定两种方法研究了该气体与稠油在气态和液态两种情况下的降黏效果。另外,还对比了该气体与VAPEX中常用烃类气体LPG对稠油降黏及萃取效果。实验结果表明:该气体在原油中具有很好的溶解性,能大幅度降低原油黏度;和LPG与稠油作用不同,该有机气体在液态状态下能大量分散稠油中的沥青,形成一种低密度低黏度混合相。现场应用表明注入该气体的措施井增产效果明显,因此,该注气技术可适用于一些埋藏深、油层薄、渗透性差和黏度高的稠油油藏。