Ⅹ油藏注气混相驱可行性实验研究

针对Ⅹ底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO_2最小混相压力实验。对比分析了CO_2和N_2两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO_2最小混相压力,为Ⅹ油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,Ⅹ油藏原始地层压力为46.01MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N_2后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO_2后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO_2可实现CO_2的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO_2混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。     

X区块低渗油藏注气可行性研究

为研究X区块低渗油藏注气混相驱油的可行性,通过室内实验探讨了原油相态特征和注入气与地层流体的相态特征,开展细管实验测试了注入气与地层流体的最小混相压力,为X区块低渗油藏注CO2和注伴生气可行性提供基础。实验主要得到以下结论:该区块原始地层压力为31.1 MPa,饱和压力为11.03 MPa;注CO2在保压、降黏膨胀和抽提方面的效果好于注伴生气;两种气体注入与地层流体不能实现一次接触混相驱,可以实现多级接触混相,压力分别为27.85 MPa和29.2 MPa。细管实验的驱替效率在94.2%,确定了CO2与原油的最小混相压力为23.56 MPa,由此可见X区块油藏适合注CO2混相驱油,为目标区块后续注CO2驱油提供了理论依据。     

降混剂对二氧化碳在稠油中的溶解度和最小混相压力的影响

针对CO₂ 驱油过程中,稠油体系与CO₂ 难混相,最小混相压力高于地层破裂压力的问题,对CO₂ 与原油的混合体系进行了分子模拟,考察了降混剂种类和加量、温度、压力的影响。由径向分布函数得到混相过程中CO₂ 分 子及沥青质分子的聚集程度,进而明确各类分子的分散状态,分析其作用机理。在此基础上,开展高温高压PVT 相态实验,测定CO₂ 与原油混合体系中添加不同降混剂后的体积膨胀系数和CO₂ 溶解度,对分子模拟结果进行验证。最后,对柠檬酸三甲酯、苯甲醇、苯甲酸乙酯3种降混剂进行优选,得到最优复配配方,并通过细管实验评价其降混性能。分子模拟结果表明,柠檬酸三甲酯的降混效果最为显著,可有效增大CO₂ 分子间的聚集程度,降低 沥青质分子间的聚集程度;在高压（6.90MPa）低温（308.15K）的条件下,降混剂更能发挥其作用。PVT相态实验 结果表明,0.23%柠檬酸三甲酯的增溶与增膨作用最佳,与分子模拟结果一致。降混剂最优复配配方为80%柠檬 酸三甲酯+20%苯甲酸乙酯。在原油-CO₂ 体系中加入0.23%复配降混剂,最小混相压力降幅为21.47%,CO₂ 溶解 度和原油采收率提高。降混剂含有亲油的烃类基团和亲CO₂ 的酯基,不仅能与原油体系中的极性分子结合,拆散各沥青分子的聚集体,同时在双亲性能作用下,能吸附在原油与CO₂ 的界面上,降低原油与CO₂ 的界面张力,进而降低最小混相压力。     

低渗透砂岩油藏注CO

着重介绍了细管实验条件对最小混相压力实验确定方法测试结果的影响。通过数值模拟方法发现,当细管长度越长、细管直径越小、驱替速度越大、孔隙度越小,则得到的最小混相压力值也越小。另外,还讨论了油藏温度、注入气组成及原油的组成与性质对混相压力的影响情况。通过对比国内外注CO₂混相驱油藏与流体的条件,说明了中国原油很难实现CO₂混相的原因即地层温度高、地面油粘度大。建议开展降低最小混相压力技术及加强防止气体突破技术的研究,以解决注气过程中气体波及效率低的问题,实现较高的采收率。     

顺北一区超深断控油藏注天然气开发的可行性

顺北一区矿场天然气资源丰富、油藏压力高、顶部剩余油富集，具备注天然气混相驱的开发潜力。通过注气流体相态模拟实验和油藏数值模拟，从注气原油相态、混相条件、注气方式等方面，论证顺北一区注天然气混相驱开发的可行性。研究表明，注CH4原油具有饱和压力低、体积膨胀系数大、混相压力低等优势；注CH4最小混相压力约为46.80 MPa，注伴生气最小混相压力较注干气约降低4.00 MPa。回注天然气，80%以上的井组可实现混相驱替；气水交替注入可延缓气水突破时间，提高驱替相波及系数，补充地层能量和实现均衡驱替，模拟3年可提高采出程度11.2%。     

高含水油藏注气驱提高采收率技术研究

针对高含水中后期油藏以及注水困难的水敏油藏难以实现高效开发与持续稳产的问题,通过PVT釜高压物性实验与长细管驱替实验进行了注富气与CO_2驱提高采收率室内评价研究。实验对原油进行了PVT高压物性分析,研究了注入不同摩尔分数比例的CO_2和富气时,原油饱和压力、降黏效果和膨胀能力的变化规律,并对比分析采用连续注气与交替注气下,高含水油藏的驱油效果。长细管实验对比分析了注CO_2和富气在原油中的最小混相压力及混相驱替效率,CO_2在原油中的最小混相压力为14.27 MPa,富气在原油中的混相压力为34.74 MPa。对原油物性与驱油效率的分析表明,注富气可以较好地提高轻质油藏原油的采收率。与水驱相比,采用连续注气与交替注入,富气驱均可以提高采收率28%以上,且交替注入的效果更好。     

低渗透油藏 CO2混相条件及近混相驱区域确定

为了探究CO_2在低渗透油藏中与原油的混相条件及在近混相条件下的驱油效果,采用室内物理模拟方法,通过均质、非均质长方体岩心实验,在评价影响CO_2驱油效果的渗透率、岩心长度、渗透率级差和压力因素的基础上,借助采收率与各影响因素参数指标,分析非混相、近混相和混相不同阶段的曲线特征,建立了近混相驱区域的确定方法。采用该岩心实验方法,在模拟油藏条件下,CO_2与原油的最小混相压力为18.5 MPa左右,比传统细管实验确定的17.8 MPa高出0.7 MPa,同时根据驱油曲线特征,划分了CO_2非混相、近混相和混相区域,并根据驱油效率确定出近混相驱的压力区域为16.5数18.5 MPa。建立的最小混相压力岩心测定方法和近混相驱区域划定的方法,为进一步深化CO_2近混相驱油机理的认识及YC油田CO_2矿场驱油方案的设计提供了参考。     

自愈合材料在油气钻采领域中的研究现状

为了提高对应用CO₂开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO₂在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO₂对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO₂开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO₂在页岩油藏注入量的增加,CO₂与页岩油混合的p-T相图两相包络线区域变大,临界点上移,增加了页岩油藏的溶解气驱能量。由于页岩油藏中裂缝充分发育,CO₂驱表现出严重的气窜,而CO₂吞吐更适用于开发页岩油藏。吞吐提高页岩油采收率的本质是CO₂向页岩基质中的强扩散、传质和补能作用,且有裂缝存在的油藏进行CO₂混相吞吐效果好于无裂缝油藏的非混相吞吐。CO₂开发页岩油时主要动用页岩油藏内0.008 μm以上孔隙内的油,且大孔隙内的油先被动用。提高CO₂对页岩储层的动用孔隙下限的方法为提高注入压力或增加有效吞吐周期,从而增强CO₂在油藏中的扩散和传质性。     

CO2泡沫驱体系筛选与评价

吉林油田CO₂驱油藏物性差,渗透率差异较大,裂缝相对发育,注入CO₂过程中出现气窜,严重影响气驱效果。为此开展CO₂泡沫体系研究,扩大气驱波及体积,提高气驱开发效果。室内建立泡沫体系的性能评价手段,优选一种由阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配而成的CYL泡沫体系,确定现场CYL泡沫体系的最佳加量为0.3%、气液比1:1。物模试验结果表明：裂缝性低渗透岩心中CO₂泡沫驱采收率最高53.67%,CO₂气驱采收率次之（35.74%）,水驱采收率最低（23.42%）。CO₂泡沫驱的效果明显好于水驱、CO₂驱,现场开展CO₂泡沫驱试验,注气压力由措施前的6.0 MPa上升到措施后的8.1 MPa,井组日产油由措施前的7.7 m³增至措施后的10.8 m³,措施效果明显,有效提高气驱开发效果。     

CO2-C2H6吞吐提高致密油藏采收率实验研究

注CO₂已经成为致密油藏提高采收率的重要手段之一，相较于纯CO₂，部分烃类气体对原油的降黏及混相能力更强。为此，通过高温高压PVT实验研究了CO₂及复合气体（CO₂-C₂H₆）-原油的饱和压力及黏度的变化特征，并利用高温高压岩心吞吐实验揭示了不同气体介质、吞吐压力及吞吐轮次下原油动用程度。研究结果表明：复合气体中C₂H₆增强了气液两相混相能力，提高了CO₂降黏及溶解能力，原油流动性显著增加。复合气体中随着C₂H₆摩尔分数的增加，原油饱和压力由14.24 MPa 增至18.02 MPa，提高了26.54%；原油黏度由23.68 mPa·s 降至8.76 mPa·s。不同吞吐压力下复合气体（CO₂-C₂H₆）的采收率提高效果均强于纯CO2的，且吞吐压力在最小混相压力附近采收率提高程度高于其他吞吐压力。复合气体（CO₂-C₂H₆）对孔隙半径为0.000 1～0.001 和0.01～1 μm孔隙中的原油动用程度强于纯CO₂的。     

烃组分对CO2驱最小混相压力的影响

针对CO_2-EOR原油组分对混相能力影响的问题,应用界面张力消失法设计了不同碳数烃组分、不同族烃组分、不同含量烃组分混合模拟油与CO_2的最小混相压力实验,分析不同族烃组分与CO_2最小混相压力的变化规律,探寻原油中影响CO_2驱最小混相压力的关键组分。研究表明:原油中不同组分与CO_2的最小混相压力不同,相同碳数烃组分最小混相压力依次为:烷烃、环烷烃、芳香烃;同族烃的碳数越小,最小混相压力越小;相同碳数烃类的混合组分模拟油的最小混相压力小于单一烃组分的最小混相压力;原油中低碳数烷烃含量增加,最小混相压力降低,高碳数芳香烃含量增加,最小混相压力升高。该研究结果为多种类型油藏实施CO_2驱提高采收率提供了数据材料及理论支撑。     

Flow Properties of CO2/Crude Oil in Miscible Phase Flooding

Abstract

The high-temperature and high-pressure three-dimensional (3D) device is used to study miscible flooding of CO₂ and crude oil. The experiment model is a real sand plate. In oil reservoir condition, there is a large difference between production and injection volume. The complex flowing characteristics of CO₂ flooding in pore media are observed in recovery, water cut, and gas–oil ratio curves. By analyzing the water saturation contour plot measured by a saturation probe, CO₂ and oil can be miscible. The viscosity of miscible liquid and flowing pressure decreases. This is the important mechanism of enhanced oil recovery. When the viscosity of miscible liquid and flowing pressure decreases, miscible CO₂ and oil contacted with water can make a similar three phase. This is the important mechanism of enhanced oil recovery. Based on the conclusion, the main reason for the production and injection difference is that high-density CO₂ would flow into pore media in which water and oil cannot flow.     

Evaluation of miscible and immiscible CO2 injection in one of the Iranian oil fields

Carbon dioxide (CO₂) flooding is one of the most important methods for enhanced oil recovery (EOR) because it not only increases oil recovery efficiency but also causes a reduction of greenhouse gas emissions. It is a very complex system, involving phase behavior that could increase the recovery of oil by means of swelling, evaporation and decreasing viscosity of the oil. In this study, a reservoir modeling approach was used to evaluate immiscible and miscible CO₂ flooding in a fractured oil field. To reduce simulation time, we grouped fluid components into 10 pseudo-components. The 3-parameter, Peng–Robinson Equation of State (EOS) was used to match PVT experimental data by using the PVTi software. A one-dimensional slim-tube model was defined using ECLIPSE 300 software to determine the minimum miscibility pressure (MMP) for injection of CO₂. We used FloGrid software for making a reservoir static model and the reservoir model was calibrated using manual and assisted history matching methods. Then various scenarios of natural depletion, immiscible and miscible CO₂ injection have been simulated by ECLIPSE 300 software and then the simulation results of scenarios have been compared. Investigation of simulation results shows that the oil recovery factor in miscible CO₂ injection scenario is more than other methods.     

沙一下油藏CO2混相驱替提高采收率的研究

以沙一下区块油藏为对象,研究了CO2混相驱技术可行性及提高采收率,通过PVT实验和细管模拟实验,确定了油藏原油的最小混相压力为18.41 MPa,原油采收率达90.01%。实验结果表明,注气驱达到混相压力后,注入压力对驱油效率影响不大,而在混相压力以下的近混相区,注入压力对驱油效率影响非常大。通过长岩心驱替模拟实验,对比了水驱和CO2驱替效率,结果表明CO2混相驱提高采收率达40.8%。     

深层缝洞型油藏烃气混相驱可行性及影响因素

针对塔河油田深层缝洞型油藏,基于室内相态实验,采用经验公式法、拟三元相图法和细管模拟法计算烃气与原油最小混相压力,并通过数值模拟,研究了油藏前期注入氮气和原油品质对烃气混相驱的影响。研究结果表明：3种方法计算得到的原油最小混相压力远小于地层实际平均压力,研究区深层缝洞型油藏烃气混相驱具有较好的可行性;油藏前期注入氮气对烃气混相驱影响显著,注入氮气波及的储集层区域,烃气与原油的最小混相压力变高,氮气含量与注入烃气含量比大于1.208时,无法形成混相;原油品质对烃气混相驱影响显著,原油中的轻组分含量越高,烃气与原油最小混相压力越低,原油中的重组分含量越高,烃气混相驱最终采收率越低。     

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。     

濮城油田沙一段油藏CO2/水交替驱提高采收率试验

水驱废弃的高温高盐油藏,化学驱提高采收率的发展受到限制,为了探索进一步提高油藏采收率的新途径,在濮城油田沙一段水驱废弃油藏开展了CO2/水交替驱先导试验。通过细管实验确定了该区CO2驱的最小混相压力,利用长岩心物理模拟开展了完全水驱后CO2/水交替驱替实验。结果表明,该区注CO2的最小混相压力为18.42 MPa,目前油藏条件下,CO2/水交替驱可提高采收率35.89%。现场优选了1个井组开展先导试验,生产动态资料表明,地层压力保持在最小混相压力之上,产出油质变轻,驱替达到了混相,单井最高增油量16 t/d,采出程度提高5.15%。研究表明,CO2/水交替驱可以获得比水驱更高的采收率,试验规模可以进一步扩大。     

Oil recovery and CO2 storage in CO2 flooding

In this study, the interfacial tension (IFT) of crude oil-carbon dioxide mixtures was measured to determine the minimum miscibility pressure. CO₂ flooding with sand packs, long cores, and heterogeneous cores was conducted to investigate the oil recovery and storage efficiency. The experiment results show that the interfacial tension decreases linearly with increasing pressure at two different pressure ranges. Under immiscible condition, the oil recovery and storage efficiency are increased by 30.1% and 52.4% when the injection pressure is increased from 13 to 22 MPa, and improved by 16.3% and 22.04% when the permeability is decreased from 270 to 10 mD, respectively. Under miscible condition, increase of injection pressure can only lead to much slower increase of oil recovery and storage efficiency, and permeability almost has no influence on oil recovery and storage efficiency. The oil recovery and storage efficiency can be remarkably reduced by heterogeneity. Water alternating CO₂ injection can improve the oil recovery and storage efficiency by 35.5% and 13.55%, respectively, compared with continuous injection.     

不同油藏压力下CO2驱最小混相压力实验研究

CO2-原油体系的最小混相压力是影响CO2驱开发效果的关键因素。随油藏开发阶段的不断深入,当油藏压力低于原始饱和压力后,溶解在原油中的溶解气会部分脱出。油藏流体组分及其高压物性也会发生变化,影响CO2-原油体系的最小混相压力,利用原始地层流体样品测试得到的最小混相压力不再适用。为此,以中国西部某油田8个典型区块为例,进行细管实验测试和多组分数值模拟,对不同油藏压力下的最小混相压力进行系统研究。与其他油田相比,研究区各油藏油样的C1摩尔含量较高,为31.12%~51.69%,平均为43.25%;C2-C6摩尔含量较低,为8.0%~18.48%,平均仅为11.3%。细管实验和数值模拟结果表明,在原始地层压力下,CO2均与8个典型区块地层原油样品发生混相驱替,但不同区块CO2驱最小混相压力差异很大,其值为17.60~41.18 MPa。当油藏压力低于原始饱和压力后,CO2驱最小混相压力主要呈微小幅度下降的趋势。随脱气压力进一步降低,油相组分构成中,C1N2摩尔含量呈递减趋势、C7+和C24+组分呈递增趋势,而中间组分(C2和C3+)摩尔含量变化较小。在各级脱气压力下,脱出气体以C1为主,中间组分摩尔含量仅在最后一级脱气压力下急剧升高。CO2-原油混相带出现在注入CO2波及前缘靠近注入端的位置,混相带随着驱替的进行而逐渐变宽。