稠油溶解气驱渗流特征物理模拟和数值模拟

为了改善稠油冷采开发效果,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了稠油溶解气驱渗流特征。首先测定了稠油和气体在不同压力下的界面张力,然后通过微观可视化实验和填砂管驱油实验研究了溶解气驱不同阶段渗流特征,最后对室内实验结果进行了数值模拟。研究结果表明：溶解气驱过程中气体逐渐由分散相聚并形成连续相;泡沫油会增大流体的弹性能量,有利于维持溶解气驱地层压力和增大生产压差,从而改善稠油溶解气驱开发效果。在室内实验的基础上,通过3种气体组分（溶解气、分散气和连续气）的转化来描述稠油溶解气驱渗流过程,数值模拟值和物理实验值拟合效果较好。     

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。     

泡沫油油藏冷采后期注气吞吐开采实验

以脱气原油与活油为参照,利用非常规PVT实验方法开展了泡沫油溶气特性实验,揭示了泡沫油溶气特性,明确了天然气在泡沫油中的溶解能力以及地层压力对其溶解的影响规律,并通过岩心驱替实验研究了天然气吞吐提高采收率的可行性以及注气时机、注气轮次对泡沫油天然气吞吐开发效果的影响。泡沫油溶气特性实验表明,天然气溶解过程分为快速溶解、波动下降和稳定3个阶段。注气前期天然气溶解速度较大,累积溶气量增加迅速;天然气溶解能力随深度的增加逐渐减小,垂向上可形成一定的混相区域;增大地层压力有利于增加天然气溶解速度和累积溶气量;各压力下泡沫油溶气能力小于活油及脱气原油,但同一深度处其含气量最多,黏度最小。泡沫油天然气吞吐实验表明,天然气吞吐比冷采开发提高采收率7.8%,注气时机应在泡点压力与拟泡点压力之间,且焖井时间不宜过长,并应最大限度地提高地层压力。     

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。     

泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发数值模拟

泡沫油型超重油油藏原始溶解气油比高,地下可形成泡沫油流,水平井冷采初产较高,但一次衰竭开发采收率低。因此,开展了泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发技术研究。根据研究区块油藏地质特征,建立了泡沫油冷采及热采数值模拟模型,研究了泡沫油SAGD驱油机理和开发技术政策。研究结果表明,与油砂SAGD不同,泡沫油具有流动性,泡沫油SAGD驱油机理为在注采井形成热连通之前蒸汽驱油为主、重力泄油为辅,形成热连通后蒸汽驱油为辅、重力泄油为主。泡沫油SAGD启动阶段不需要预热,注采井间垂向井距应适当增大。地层压力下降后油相中析出的溶解气附着在蒸汽腔侧面上影响蒸汽腔的横向扩展。因此,冷采转SAGD时机应尽量延后,当冷采至较低地层压力、溶解气含量大幅降低时转SAGD开发效果更好。由于区块构造具有倾角,生产井水平段井轨迹应保持水平,有利于形成合理的SAGD汽液界面;在满足技术经济条件下,缩小SAGD排距可提高采出程度。提出了提高SAGD开发效果的措施：1采用上下两口水平井冷采,有利于减少溶解气含量,提高SAGD开采效果;2对于多井SAGD,采用（交替）不平衡注汽,可促进蒸汽腔发育,提高采出程度。     

考虑气相动态变化的泡沫油数值模拟研究

目前中外部分稠油油藏在冷采过程中出现了不同于常规溶解气驱的生产特征,泡沫油是导致该现象的主要原因。前人主要通过改进常规溶解气驱模型模拟泡沫油现象,未考虑泡沫油油藏生产过程中的气相动态变化过程。为此,引入气相相态变化率来表征压力衰竭开采过程非平衡特性,建立泡沫油动态数学模型,并通过压力衰竭实验对模型进行验证,进而研究相关参数对泡沫油的影响规律。研究结果表明,压降速度越大,泡沫油采收率越高;气相衰竭系数越小,泡沫油产量曲线凸起越大,泡沫油产量越多;气泡生长指数越大,形成泡沫油的时间越晚。     

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。     

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。     

泡沫驱前预注低矿化度水提高油湿砂岩原油采收率

为提高泡沫驱原油采收率,通过室内岩心驱替实验研究了预注低矿化度水再进行泡沫驱的驱油效果以及原油组成及注入水矿化度对该驱替方式驱油性能的影响。研究结果表明,低矿化度水驱能反转岩石润湿性,将油湿岩石改变为水湿岩心。采用矿化度130000 mg/L的模拟地层水水驱至98%后注入2 PV的低矿化度水(矿化度2784 mg/L)再按气/起泡剂溶液体积流量1∶1交替注入氮气和质量分数为0.1%的起泡剂溶液2 PV,泡沫驱最高封堵压力为0.242 MPa,低矿化度水驱后泡沫驱比水驱提高采收率14.20%。低矿化度水驱与泡沫驱能产生协同作用,低矿化度水驱后续泡沫驱过程生成了稳定泡沫,提高了泡沫在多孔介质中的封堵能力,从而大幅度提高原油采收率。随着原油酸性组分含量和注入水矿化度的降低,岩心亲水性会更强且泡沫驱性能更好。图4表3参13     

采出液含水对生产气油比的影响规律

针对一些开发中后期水驱油田区块生产气油比异常升高的问题,为研究采出液含水对生产气油比的影响规律,采用从油田获取的油、气、水样品,开展了模拟地层流体高压物性测试、水驱油等一系列物理模拟实验。结果表明,在充分搅拌的条件下,模拟地层油的饱和压力和溶解气油比随水的注入而降低,且降低的幅度随含水质量分数的增加而增大。当含水质量分数为60%时,模拟地层油的饱和压力降低5.92%,溶解气油比降低9.78%,溶解气水比为2.065 cm³/g。无搅拌条件下,溶解气水比随水-油接触时间的增加而逐渐增大,注入水与模拟油静置接触约24 h,水中的溶气量达到稳定,表明注入水从注入到产出在地层运移过程中与原油接触可从油相获取气体而成为含气水。模拟采出液在地层条件下的折算溶解气油比随模拟采出液含水率的升高逐渐升高。在出口压力高于饱和压力的岩心驱替实验过程中,当含水率超过95%时,生产气油比随采出液含水率的增大而急剧升高,表明采出液高含水时,采出液含水率的变化对生产气油比具有较大的影响。     

稠油冷采泡沫油稳定性影响因素微观实验

在加拿大、委内瑞拉以及中国的一些稠油油藏溶解气驱过程中,表现出了异常的开发动态:低的生产气油比、高的采油速度和高于预期的一次采收率.普遍认为泡沫油是产生这种异常动态的重要机理之一.为此,通过玻璃微模型实验观察了泡沫油形成过程中微气泡的产生、运移、合并、破裂以及最终产生连续气相的全过程;同时研究了影响泡沫油稳定性的几个影响因素,即压力衰竭速率、温度、原油黏度、溶解气油比等.实验结果表明,压力衰竭速率及原油黏度是泡沫油形成和稳定性的主要影响因素.该研究有利于进一步认清泡沫油现象的微观机理.     

贫氧空气泡沫辅助驱不同阶段技术政策优化及应用

特低渗油藏注水开发合理的注水技术政策是控水稳油的基础,贫氧空气泡沫辅助驱技术具有快速补充地层能量、封堵高渗带提高波及体积的双重效果,开发技术政策的制定要区别于水驱更需要充分考虑气驱和泡沫驱的驱替作用机理。本文在结合技术作用机理基础上突出与矿场应用的有机结合,着重对不同阶段影响效果的气液比、注采比、地层能量合理保持水平等关键参数进行分析,制定了贫氧空气泡沫辅助驱不同阶段合理技术政策界限,且现场应用降水增油效果进一步提升。     

丘陵油田水驱后注气混相驱可行性实验

吐哈盆地丘陵油田地层油为轻质油,油藏的非均质性导致水驱采收率较低,目前已进入高含水期。针对油藏水驱后注气混相驱可行性问题,首先利用细管实验测试了一级分离器气与地层油的混相压力,并优选了能实现混相的混相助剂类型（液化石油气、甲苯、乙二醇丁醚、CO2、富化的天然气）及段塞注入量;其次用油田地层岩心组成的长岩心研究了高含水状态下混相助剂段塞驱+一级分离器气驱+后续水驱的驱油效果。细管实验结果表明,目前地层条件下一级分离器气驱替地层油要实现混相驱需要在注入气前方加入混相助剂段塞。长岩心混相驱油实验结果表明,水驱后气驱可以较大幅度地提高原油采收率,在注入气前方加入混相助剂段塞,驱油效果明显提高,随混相助剂段塞注入量的增加采收率增加;但在地层油中溶解能力稍弱的混相助剂（如CO2、富化的天然气）与溶解能 力强的混相助剂（如LPG）的作用规律不同,且并不是注入量越大越好。     

高压复合热泡沫在多孔介质中的渗流能力实验

复合热泡沫驱油技术是将泡沫驱油技术和热力采油技术集成在一起,充分发挥二者优势的三次采油技术.研究所涉及的复合热泡沫体系,选择HY-3表活剂作为发泡剂,热烟道气(由85%的N2和15%的CO2组成)作为发泡气体.该体系不但具有泡沫驱油和热力采油的优点,同时又具有一定的CO2驱油和N2驱油的的作用.泡沫在地层高压条件下的稳定性和封堵能力,是泡沫体系能否取得理想驱油效果的关键.研究首次利用高压泡沫装置进行复合热泡沫高压渗流能力实验,研究了高压条件下复合热泡沫的稳定性及其在多孑L介质中渗流能力的影响因素.研究结果表明:在地层高压条件下,HY-3表活剂和烟道气可以在多孔介质中形成具有较强封堵能力的稳定泡沫,且在非均质岩心中的封堵效果明显好于在均质岩心中的封堵效果;岩心渗透率越高,阻力系数越大,泡沫封堵效果越好;注入速度越高,形成泡沫强度越大,泡沫封堵能力越好;气液比越大,泡沫渗流阻力越大,气液比达到1:1后,继续增大气液比对渗流阻力影响不大,为防止气窜,建议现场实施过程中气液比采用1:1.     

泡沫驱微观驱油机理及驱油效果

泡沫作为驱油介质具有调剖和驱油的双重机理,分别采用渗透率级差为1∶3的非均质微观模型和并联填砂管模型,研究泡沫的微观驱油和液流转向机理,评价其对驱油效率的影响。非均质微观模型驱替实验结果表明,泡沫驱存在混气水驱油、表面活性剂驱油和泡沫驱油3个显著渗流区。混气水驱油渗流区的形成是由于泡沫的不稳定消泡,气体与泡沫液析出,气体窜进所致。泡沫破灭所析出的泡沫液渗流滞后于气体并乳化原油,形成了表面活性剂驱油渗流区。混气水驱油和表面活性剂驱油能够降低残余油饱和度,使得后续注入的泡沫保持稳定,从而起到调驱作用形成泡沫驱油渗透区。非均质微观模型的高渗透条带在水驱、泡沫驱和后续水驱过程中,波及系数由52.4%先升至100%后降至74.3%,后续水驱波及面积减小且突破高渗透条带后,低渗透条带不再见效,说明泡沫驱时的封堵作用在后续水驱时存在有效期,有效期后封堵作用失效。并联填砂管驱替实验结果表明,分流率及驱油效率随着水驱、泡沫驱和后续水驱的变化规律与微观驱替机理分析结果相吻合,进一步验证了非均质微观模型驱替实验的结论。     

稠油开采中的泡沫油流

“泡沫油”常常用来描述通过溶解气驱开采的、井口油样有明显泡沫显示的稠油。加拿大西部几个稠油油藏的一次开采就表现为连续泡沫（这种泡沫外观象巧克力奶油冻，在开口容器中常常可保持几个小时）流，其中有些油藏的产量和一次采收率都异常高。Smiths首先发表了这种异常开采动态的详细分析结果。他认为这种异常开采动态归因于稠油中含有大量极小气泡。此后，这种气油弥散的流动特性就成了若干研究项目的主题，但它仍是有争议并解释不通的。然而，有一点已被接受，即溶解气驱在泡沫油藏中产生了某些特殊效应。泡沫溶解气驱表1将泡沫溶解气…     

挥发性油藏CO2驱动态混相特征

挥发性油藏地层能量充足,原始地层压力高,常规水驱开发难以实施。CO_2驱以其良好的驱油特性在该类油藏中得到了应用,但由于挥发性原油气油比高,溶解气中甲烷含量高,导致CO_2驱混相压力高,使得其驱油效果受到一定的影响。通过室内实验和数值模拟,研究挥发性油藏注CO_2过程中的动态混相特征,并剖析衰竭开发转CO_2驱界限。结果表明:挥发性油藏存在着适度衰竭转CO_2驱"脱气降混"机理,即随着地层压力的降低,原油中甲烷成分部分脱出,有助于CO_2驱最小混相压力的降低。另外,其脱气降混程度与其原油类型和溶解气油比有关,原油越接近于凝析油,气油比越高,混相压力降低程度越大;反之,原油越接近于黑油,气油比越低,混相压力降低程度越小。结合动态混相机理,提出了挥发性油藏衰竭开发转CO_2驱界限,即气油比越高,其转驱界限越低,脱气后CO_2混相驱补充地层能量幅度越小;反之,转驱界限越高,补充地层能量幅度越大。     

高温高盐油藏聚合物增强泡沫驱驱油性能评价

针对适合高温(90℃)高盐(TDS=95 994 mg/L)油藏的聚合物增强泡沫驱油体系(0.2%(w)PSDA+0.1%(w)Triton X-100+0.2%(w)KYPAM-II+地层水)开展其注入模式、气液比、剖面调整能力和现场试验评价。气和液同时注入就地发泡是最有效的注入模式,而气液交替注入效果最差,气液比明显影响驱油效率。在油藏条件下,优化气和液同时注入模式的气液体积比为3∶1。双岩心驱替实验结果表明,泡沫驱明显提高高渗层和低渗层的采收率,具有良好的调剖改善能力,聚合物增强泡沫驱可提高原油平均采收率15.3%。现场试验结果表明,两口井组采用泡沫驱原油采收率效果显著。     

二氧化碳驱替与埋存一体化数值模拟

目前数值模拟无法同时计算CO2在油、气、水相中的分配及水相中溶解CO2对储层物性的影响.针对该问题,应用CO2驱替与埋存一体化数值模拟,通过耦合油气两相闪蒸、CO2在水中的溶解和溶蚀作用,同时模拟CO2在油气水三相中的分配、溶解CO2对储层物性的影响、CO2驱油与埋存全过程.研究结果表明:CO2溶于地层水后形成碳酸溶蚀...     

河南稠油水驱油藏氮气泡沫调驱体系的研究及应用

河南油田稠油水驱油藏具有"浅、薄、稠"的特点,油层连通性较好,非均质性强,经过20多年的注水开发,含水上升快,为提高采收率开展了氮气泡沫调驱技术研究。通过配方实验和物模实验,研制了适合河南油田稠油水驱油藏地层条件的强化泡沫驱油体系,通过合注分采情况下对10倍和20倍级差岩心驱油实验,采出程度提高了30.2%和24.7%,证实复合泡沫调驱体系具有较好的调剖、驱油效果。研制的氮气泡沫调驱体系在古城和王集油田进行了3口井的矿场试验,见到了明显的增油降水效果。