Physical simulation of fluid flow and production performance in extra-low permeability porous media

For extra-low permeability reservoirs, with a permeability of about 0.3x 10-3 μm2, fluid flow and production performance in cores were studied. A long core holder with a multi-location piezometrie measurement was specially designed. An artificial long core, about 700 mm long and with a cross section of 45mmx45mm, was used. In the experiment, pressure distribution along the core can be measured in real time. Single phase flow in the core was investigated. Different modes of production in long cores were also simulated including natural depletion, water flooding, and advanced water flooding. Through physical simulation, flow parameters were collected and production characteristics in extra-low permeability cores were studied. From experimental results, it can be seen that fluid flow in extra-low permeability cores is different from that in high permeability cores. Transmission of pressure in extra-low permeability cores is very slow, and it needs a long time for the pressure to become stable. The distribution curve of pressure along the core is nonlinear and the production rate in extra-low permeability reservoirs decreases sharply.The development effects of different production modes in extra-low permeability cores were compared with one another. Among the production modes, advanced water flooding has much potential for effective development of extra-low permeability reservoirs. Natural depletion and conventional water flooding can also be used in early production periods. In addition, the countermeasures and some ideas especially for the potential development of extra-low permeability reservoirs are suggested.     

吉林特低渗透油藏CO2驱油开发效果探讨

特低渗透油藏的自身特征决定了其开发难度大于常规油藏,存在“注不进,采不出”等问题。注 CO₂提高采收率技术应用于特低渗透油藏潜力巨大,如何改善其驱油效果是合理高效开发的关键。通过室内特低渗透 长岩心物理模拟实验,采用12种方案进行CO₂驱油效果评价。研究表明,超前注气相对于同步注气可以提高采收率4.69％,驱油效果优于同步注气,其CO₂气体突破早于同步注气。不同注气时机实验采收率与转CO₂ 驱油时产 出液含水率呈负对数关系,总压力梯度变化呈 Ｍ型,转注CO₂驱油后存在滞后效应,采用小流量可以达到增产目 的。不同注气段塞实验采收率与总注入流体中CO₂所占体积比例呈正相关关系。不同气水比和CO₂ 驱油实验CO₂突破时间较为一致,水驱油和CO₂驱油实验总压力梯度变化较为一致。应用于特低渗透油藏开发,提出超前 低速注气、气水交替和后期水驱策略,多种注采方案,进行分区试验。     

致密油藏活性水采油机理

注活性水相较于注水有诸多优势,在特低渗、超低渗油藏的实际开发中效果较好,因此可以借鉴到致密油藏的开发上。针对鄂尔多斯盆地X区块致密油储层,选取不同渗透率的岩心进行注水和注活性水驱油物理模拟实验,结合核磁共振技术,分析致密油岩心的微观孔隙结构、可动流体饱和度以及不同渗透率等级岩心的采出程度、残余油分布等。研究表明:大部分致密油油藏的孔隙为亚微米、微纳米孔,可动流体主要赋存于大于1μm的孔隙中;注活性水效果好于常规水驱,注活性水能够有效地动用微纳米孔中的原油;渗透率越低注活性水的驱油效果越明显,对于渗透率低于0.6×10~(-3)μm的致密油藏,建议采用注活性水开发。     

特低渗非均质油藏CO2 驱注气速度对采出程度的影响

特低渗非均质油气藏具有低孔、低渗、低饱和度和低产等特征,利用常规水驱开发难度大,采收率低,而CO2 驱油能显著提高特低渗非均质油藏的采出程度。根据特低渗非均质油藏的地质和储层特征,利用双层非均质岩心模拟油藏非均质性, 设计完成了5 种不同注气速度下（1、2、4、8、10 mL/min）的驱替实验,系统分析了CO2 驱油速度对原油采收率的影响。结果表明, CO2 驱提高采收率幅度最大段在CO2 窜流之前,随着注气速度的变大,推进速度变快,突破时间逐渐前移;合理的驱替速度使得CO2 气体与岩心孔隙中水及原油的接触时间变长,采收率提高,从而提高特低渗非均质油藏开发的经济效益。     

氢监测技术在含硫输气管线上的应用

采用腐蚀挂片、缓蚀剂残余浓度分析以及氢监测技术,在含硫输气管线上研究了缓蚀剂应用效果,确定了缓蚀剂的有效保护时间。结果表明,氢监测技术能够无损、实时、全周相地监测含硫输气管线腐蚀状况,缓蚀剂残余浓度分析及氢监测结果显示缓蚀剂有效保护时间达到1个月以上。     

高含硫碳酸盐岩气藏衰竭实验研究

普光气田属于高含H2S和CO2海相碳酸盐岩气田,具有气藏埋藏深、地层压力高、有边底水存在等特点。边底水会对普光气田的衰竭开发产生怎样的影响,目前尚不清楚。同时,国内外对高含硫碳酸盐岩气藏物理模拟实验研究较少,国内还未见高含硫气藏衰竭实验的报道。为此,结合普光气田现场实际,进行了无水体和1倍水体(1倍水体指水体的体积等于长岩心的烃类孔隙体积)的衰竭实验研究。首先取得无裂缝的碳酸盐岩岩心,进行孔隙度和渗透率测试(平均渗透率1mD),然后进行造缝(渗透率5~14mD),并将岩心组合成长岩心,最后采用高含硫气体(H2S含量为14.89%)进行了无水体和1倍水体衰竭实验。实验结果表明:无水体衰竭实验中,没有水产出。1倍水体衰竭实验中,一旦有水产出,产水量便迅速增加。1倍水体衰竭的天然气采出程度低于无水体衰竭的采出程度。无水体衰竭时,天然气中硫化氢含量变化不大;而1倍水体衰竭时,天然气中硫化氢含量逐渐增加。该实验结果对高含硫碳酸盐岩气藏的合理开发提供了技术支撑。     

欢北杜家台低渗透油藏注入水水质优化研究

欢喜岭油田欢26块和新欢27块是注水开发的低渗透油藏.对于低渗透区块,注入水的水质是影响注水井吸水能力、保持地层压力和油井产量的关键因素.本文根据对储集层敏感性的评价,尤其是对现场注入水水源的分析和室内岩心流动实验的一系列测试,为以欢26块和新欢27块为代表的欢北低渗透油藏的注水开发提供重要的理论依据.     

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。      

致密岩心中气体渗流特征及影响因素实验研究

致密砂岩气藏储层岩石孔隙结构复杂,孔喉细小,气体渗流特征有别于常规气藏。采用逐级增压气驱实验和定容衰竭开采物理模拟实验相结合的方法,测试分析了气体在砂岩储层岩心中的渗流特征。研究表明:气体在致密砂岩储层岩心中有效流动的条件是需要有足够大的流动压差克服沿程摩阻,这也是致密气藏储量得到动用的门槛条件。气相渗流特征受岩心基质渗透率、含水饱和度、岩心长度、上覆压力等多种因素的影响,在致密气藏开发过程中,需要综合考虑这些因素对气井产能及稳产能力的影响。     

低渗透非均质油藏空气泡沫驱替注入参数优化实验

针对低渗透非均质油藏空气泡沫驱过程中不同渗透率储层注入参数优化困难的问题,以安塞油田长₆³组天然岩心为例,采用一维岩心流动实验装置开展空气泡沫驱注入参数优化实验,对气液比、泡沫段塞体积、注入压力、注入速率和注入时机进行优化,获得最佳注入参数,并分析不同渗透率储层空气泡沫驱注入参数优化规律。结果表明:同一组岩心内,随着气液比、泡沫段塞体积、注入压力和注入速率增加,采出程度不断提高,当这些注入参数达到一定程度后,采出程度增幅减小或下降,各注入参数均存在最优值;不同注入参数对采出程度的影响很大,对渗透率较低的储层尤为敏感;渗透率与最优注入气液比、注入体积、注入压力、注入速率均具有较好的指数递减关系,低含水时注入空气泡沫能够获得更高的采收率。该研究结果为低渗透油藏空气泡沫驱分区分层精细化注入提供了理论依据。     

朝阳沟油田注采系统调整效果

搞好油藏的注采系统调整，是高效开发低特低渗透油田的重要措施。朝阳沟油田是大庆长垣外围油田中开发规模最大的低特低渗透油田，根据油藏数值模拟、数理统计的预测，结合现场试验资料和生产成果，对朝阳沟油田不同类型储集层注水方式的调整方法、效果、时机和水驱控制程度界限值等问题进行研究。研究结果表明，天然裂缝较发育的储集层适于进行线性注水调整，储集层裂缝不发育及砂体零散分布、断层较多的区块适于进行不规则点状注水调整。进行注采系统调整，能够有效提高低特低渗透储集层的水驱控制程度，通过调整压力场变化，改变注水驱油的液流方向，提高了注入水波及体积和驱油效率。朝阳沟油田注采系统调整所取得的成果对其它低特低渗透油田的合理开发有参考价值。图６参２（陈志宏摘）     

压裂液滤液对特低渗透储层驱油效率的影响

水力压裂是开发特低渗透锗层的有效措施之一。随着特低渗透锗层整体压裂规模的不断扩大和重复压裂井次的不断增多，压裂液滤液对特低渗透储层的伤害已不是单一的近井地带伤害，而是对储层整体开发效果有直接影响。利用天然特低渗透岩心，从压裂液滤液对特低渗透储层的伤害研究入手，进行了压裂液滤液对特低渗透锗层驱油效率影响的室内实验。实验结果表明：不同体系的压裂液滤液对特低渗透锗层均会产生伤害。基质渗透率的降低、润湿性的改变以及毛细管压力的增大是储层驱油效率降低的主要因素。     

低渗透油藏拟启动压力梯度

对大庆外围和长庆西峰油区低渗透油藏岩心进行了恒速压汞、核磁共振和渗流实验,从不同角度研究了低渗透储集层拟启动压力梯度形成原因及影响因素.由于储集层中固液作用形成的边界层的存在,且低渗透油藏喉道非常微细,因而低渗透油藏流体流动需要克服启动压力梯度.在低压力下,参与渗流的喉道少,岩心断面上的渗流截面小,随着驱动压力增加,参与渗流的喉道数量增加,岩心断面上的渗流截面增大.储集层的孔隙结构特征、可动流体饱和度对拟启动压力梯度有显著的影响.主流喉道半径及可动流体饱和度越大,拟启动压力梯度越小.拟启动压力梯庹是储集层渗流非线性程度和渗流能力的表征参数,是孔隙结构、固液作用的综合体现.图6参14     

特低渗油藏不同CO2注入方式微观驱油特征

为研究特低渗油藏CO₂不同注入方式的微观驱油特征和孔隙动用下限,利用核磁共振技术,分析了连续CO₂驱、水驱后CO₂驱以及水气交替驱后岩心的微观剩余油分布。实验结果表明,水驱后CO₂驱和水气交替驱均能获得较好的驱油效果,连续CO₂驱能够动用更小孔隙中的原油,水驱后CO₂的注入弥补了水驱难以动用微、小孔隙（孔径小于0.5 μm）中原油的缺点,水气交替驱在中孔隙（0.5~5.0 μm）中取得更好的驱油效果。对于不同孔隙结构的岩心,储集层微观非均质性越强,小孔隙比例越高,不同注入方式下的孔隙动用下限也越高。综合来看,水气交替驱能够在长庆油田黄3区块长8油藏取得较好的微观驱油效果。     

东海平湖油气田中高渗凝析气藏开发效果分析

东海平湖油气田放鹤亭始新统平湖组气藏,属中高渗砂岩中低凝析油含量凝析气藏,1999年3月投入生产,采用衰竭式开采,至今已有8个年头,目前仍处于开发稳产阶段,日生产天然气量在140×104m3左右。通过对平湖油气田凝析气藏开发生产状况跟踪研究发现,其采气速度高、主力气藏气井无水采气期普遍较长、气油比随着压力下降而上升、凝析油含量随着压力下降而下降、天然气采收率将优于开发方案设计值,同时也发现,防止气井出水、出砂是中高渗凝析气藏开发中应予以高度重视的问题。平湖油气田凝析气藏开发,在技术上和经济上都取得了较好的效果,可以借鉴于类似凝析气田的开发实践中。     

特低渗砂岩气藏不同原生水下渗流特征研究

通过对鄂尔多斯盆地大牛地气田低渗透砂岩气藏含水岩心的实验室研究,得出:含水岩心由于存在水膜封闭小孔喉而使启动压力梯度明显;随着含水饱和度的增大,气体渗流特征曲线逐渐向压力梯度轴靠拢;气体流速只有在压力梯度达到一定值后才明显增大。对同一含水岩心,启动压力梯度随含水饱和度增加而增大,两者之间为明显的线性关系;岩心渗透率越低,在相同的含水饱和度下,启动压力梯度值越大。传统的二项式产能方程不再适用该类气藏产能分析。在进行井网部署时候,应当把压力传播的最大距离的二倍作为合理井距。     

应力敏感裂缝型储层多相渗流规律实验

针对隐裂缝发育储层存在的压裂或者增注过程中,注入压力不升或者升幅不明显的问题,采用室内物理模拟实验进行多相渗流规律研究。自制应力敏感裂缝型储层大尺寸三维岩心和纯砂岩储层大尺寸三维岩心,进行不同岩心的应力敏感测试与分析;开展近活塞式驱替和非活塞式驱替实验进行多相渗流规律分析;利用油藏数值模拟反演方法,明确应力敏感裂缝型储层应力敏感产生机理和水淹、水窜形成机制。研究结果表明,应力敏感裂缝型储层的应力敏感性强,驱替过程中受裂缝或裂隙张开的影响,储层渗流能力增大;宏观和微观上存在2个水驱前缘,即裂缝中的水驱前缘和基质中的水驱前缘;沿面窜流是应力敏感裂缝型储层最主要的窜流方式之一,易导致水淹程度极不均匀。实验研究揭示了应力敏感裂缝型储层多相流体的渗流规律和水窜机制,为应力敏感裂缝型储层高效开发和优化设计提供了科学指导和理论依据。     

延长油田致密砂岩油藏CO2驱油机理研究

CO_2驱是提高低渗透油田产量、缓解温室效应的有效途径。针对鄂尔多斯盆地油藏压力系数低、原油轻质组分含量高的特点,通过PVT和最小混相压力等测试分析方法,揭示了低压、低孔、低渗油藏CO_2驱提高采收率主要机理。开展了CO_2注入储层与无机、有机物作用后的沉淀研究,表明CO_2在无机盐溶液中不会形成沉淀堵塞孔隙,CO_2与有机质作用后沉积点高于油藏压力,且注入压力越高,CO_2在地层原油中的溶解能力越强,目标区块CO_2注入后不易形成沥青质沉淀。物模驱替实验结果表明,均质岩心的采出程度明显高于非均质岩心,且随着岩心非均质性的增加,水驱采出程度、气驱采出程度及最终采出程度均明显下降。     

深水浊积岩油藏提高采收率方法研究

深水浊积岩油藏储层非均质性强,平面矛盾突出,注水开发过程中易出现油水前缘不稳定,形成窜流。气为明确气水交替驱与氮气泡沫驱在平面非均质油藏的适用性及其提高采收率机制,结合油藏地质资料,设计制作了不同渗透率级差的岩心模型,开展了气水交替驱和氮气泡沫驱试验,分析了2种提高采收率方法的驱油效果,结合数值模拟研究,探索了驱替过程中不同渗透率条带的流体波及规律。研究结果表明,当岩心模型渗透率级差较小时,气水交替驱可表现出良好的提高波及系数及降低出口端含水率的能力,但当岩心模型渗透率级差较大时,该方法控制气体流度能力降低,提高采收率效果变差。氮气泡沫驱在岩心模型渗透率级差较大时,仍可发挥泡沫堵大不堵小、堵水不堵油以及表面活性剂洗油的多重特性,有效抑制高渗条带中的流体窜逸,使氮气泡沫在低渗条带呈现活塞式驱替,从而实现深部调驱、大幅度提高采收率的目的。因此,氮气泡沫驱可有效提高深水浊积岩油藏采收率,为该类油藏的经济高效开发提供技术支持。      

低渗透油藏中不同压裂注采井网非稳态产量计算分析

在井网压裂基础上进行注水,可以有效改善流场,增大泄油面积,是开发低渗透油藏的重要手段。快速准确预测低渗透油藏注水开发产量可以为开发优化设计奠定基础,但低渗透油藏注水开发呈现非稳态、非线性渗流特征,基于达西定律形成的油藏工程方法并不适用。本次研究通过流场分析,来划分等效流动单元,并在此基础上考虑了油水两相渗流启动压力梯度,采用流线积分法建立了不同压裂注采井网的水驱非稳态产量解析计算方法。与物理模拟及数值模拟相比,计算方法更简单,计算速度更快,可以为低渗透油藏压裂注采方式优选及注水开发对策制定提供手段。采用本方法计算并剖析了启动压力梯度、压裂注采方式及裂缝长度对油井生产动态的影响,结果表明：启动压力梯度增大了渗流阻力,与不考虑启动压力梯度相比,油井产量更低;受流动单元控制,不同压裂注采方式的增产效果及见水时间完全不同,同时压裂注采方式的增产效果最好,能够增产3.1倍,但见水时间仅为24个月;随着压裂缝长增加,油井产量越高,但当缝长超过最佳长度,增油效果不明显。