聚合物驱原油富集聚并理论

为了深入认识聚合物驱油机理,优化聚合物驱油参数,利用分流理论建立了聚合物驱油过程中含油饱和度随时间变化的动力学数学模型.基于原油和聚合物溶液作用机理、运移规律的认识,从理论上揭示了油藏中有聚合物驱替液的前缘原油富集聚并过程的存在,随着原油不断的富集聚并,油藏中会形成油墙.根据聚合物溶液在多孔介质中的渗流特性,利用建立的模型研究聚合物驱过程原油富集聚并的影响因素:聚合物溶液前缘的质量浓度梯度、聚合物黏度—质量浓度关系、聚合物溶液弹性和聚合物引起的水相相对渗透率下降.结果表明,高相对分子质量、高质量浓度聚合物驱具有大幅度提高采收率的潜力,为聚合物驱油过程相对分子质量和注入质量浓度的选取提供了科学的理论依据.     

新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型

为使数值模拟技术能更加准确地描述聚合物驱油过程发生的复杂物理化学现象,研制了具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型.建立了描述聚合物和阴阳离子在多孔介质中运移的物质传输和驱油机理数学模型,从对流、弥散和扩散等方面描述物质运移过程,从弹性、黏性和多种相对分子质量聚合物混合特性描述聚合物驱油机理;将物质传输和驱油机理数学模型与油气水三相黑油数学模型合成并求解,形成聚合物驱油数学模型.模型能够模拟黏弹性和多种相对分子质量聚合物驱油机理以及化学物质在多孔介质中运移所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象,可以进行聚合物驱油的机理研究、现场方案优化和开发效果预测.     

非相态稀体系三元复合驱油机理数学模型

在引进的UTCHEM数值模拟软件基础上，建立了非相态稀体系三元复合驱油机理数学模型，并利用所建立的数学模型对UTCHEM数值模拟软件进行了改进，对改进后的模型进行的模拟功能测试结果表明，模拟计算给出的水驱，聚合物驱和三元复合驱综合含水率变化曲线符号实际开采规律；三元复合驱比聚合物驱较大幅度地降低了油层剩余油饱和度，说明所建立的非相态稀体系驱油机理数学模型能够正确地模拟三元复合驱过程。     

聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析

根据分子动力学基本原理,描述了聚合物驱过程中驱油的分子作用力,经与水驱的分子作用力对比证明,聚合物溶液的粘弹性是聚合物分子与原油分子摩擦力和撞击力的宏观表现,聚合物驱能够提高驱油效率.对大庆油田北一区断西试验区相距30m检查水驱效果的北1-6-检27井和检查聚合物驱效果的北1-6-检26井进行了密闭取心资料研究,由岩心剩余油饱和度密度分布曲线发现,聚合物驱较水驱达到残余油饱和度的岩心比例明显增高,高含油饱和度的岩心比例明显降低.从而证明:在相近条件下,聚合物驱较水驱既能扩大波及体积,又能提高驱油效率.     

火驱油墙形成机理及影响因素

通过系统总结火驱油墙的研究成果,提出油墙的定义及定量判定指标,并以气液两相稳态渗流理论为基础,建立考虑温度梯度的一维正向干式火驱渗流新模型。通过实验、单因素分析与正交实验设计,验证了模型的可靠性,揭示了火驱过程中油墙的形成机理及主控因素,探讨了火驱过程中油墙形成的最佳条件。研究表明,火驱油墙的形成受3个主要因素控制:(1)油墙的形成存在温度区间和临界温度梯度绝对值,温度过高或过低,温度梯度绝对值低于临界值,油墙不能形成;(2)对稠油油藏火驱而言,原油黏度控制油墙形成的宽度与速度,黏度越低,形成油墙越宽,速度越快;(3)含油饱和度影响油墙形成最佳温度与速度,含油饱和度越高,最佳储集层温度越低,形成速度越快。一维正向干式火驱渗流新模型结合正交设计方法,可优选出稠油油藏火驱油墙形成的最佳条件组合。     

利用CT技术研究砾岩驱油机理

以新疆油田天然砾岩岩心为研究对象,应用CT扫描技术分析砾岩孔隙度分布特征;通过对砾岩水驱及聚合物驱过程的在线CT扫描监测,得到驱替过程中岩心含油饱和度沿程分布信息和CT重构切面图像,根据驱替过程新表征参数"含油饱和度频率分布"分析砾岩驱油机理。研究表明:砾岩具有强非均质性,在水驱过程中形成"优势通道",引起无效水循环,降低水驱采收率,且水驱过程中首先动用高含油饱和度区域的油;聚合物驱时高—中饱和度区间的油都能够动用,而低饱和度区间的油仍然难以动用;后续水驱时仍然主要动用高饱和度区间的油。针对砾岩油藏,前期水驱应该尽量达到最高含水率,以加强聚合物的段塞效果;同时应减少聚合物的注入量,利用后续水驱推动聚合物段塞达到驱油的目的。     

聚合物溶液在驱油过程中对盲端类残余油的弹性作用

从微观驱油实验出发,研究了聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响,定量分析了聚合物溶液的弹性在驱油过程中对残余油的作用机理.研究结果表明,对于油湿盲端,随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率提高.对于水湿“盲端”,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率.如果“盲端”处的残余油为可动油,或有其他油滴流入“盲端”与残余油聚并,即可形成较大的可动油滴,用粘弹性流体驱替,可使“盲端”处残余油饱和度降低.对仿真类孔隙介质,聚合物溶液的粘弹性均可提高微观驱油效率.     

微生物驱油数值模拟初探

为探讨微生物采油(MEOR)过程涉及的各种机理,初步建立一维三相的微生物驱油数学模型,用以描述细菌和营养液在油藏中的传输以及细菌的繁殖,为MEOR领域工程设计及评估提供依据。该模型考虑流体中携带的细菌量和细菌沉积速率,用Gruesbeck和Collins给出的考虑细菌沉积的方程描述细菌繁殖及传输情况,体积流速与所通过的多孔介质的绝对渗透率有关;选择Langmuir方程描述营养物质的吸附现象,并考虑营养液在饱和多孔介质的水中的分散和渗滤;用Monod方程表示细菌生长率与营养液浓度的关系。将该数学模型的偏微分方程组转化成有限差分方程组,然后通过将非线性系数项线性化得到线性代数方程组,从而求得所需求的未知量的分布及变化。取一口现场生产井的生产资料进行数值模拟,结果表明,所建立的数学模型可以基本上反映微生物驱油的基本机理。根据模拟计算出的结果认为,当微生物注入地层后:①油井产量前期变化不大,后期明显增加;②含油饱和度在前30d变化率最大(但产量并未增加),此后变化率越来越小;③含水饱和度随时间的增加而增加。图2参12(王孝陵摘)     

聚合物驱波及系数和驱油效率的计算方法研究

根据室内三维物理模拟聚合物驱油实验含油饱和度的测定结果,深入探讨了非均质砂岩油田聚合物驱油过程中,扩大波及系数和增加驱油效率对提高采出程度贡献率的定量计算方法,并给出了分析解释.结果表明,在3层非均质模型聚合物驱油过程中,聚合物驱提高采收率的贡献主要来源于提高波及系数的贡献,聚合物的黏弹性也具有提高驱油效率的作用.通过计算得出,在有隔层模型中增加驱油效率对提高聚合物驱采出程度的贡献占11.85%,扩大波及体积的贡献占88.15%;聚合物溶液在模型高渗透层内提高驱油效率作用的效果要好于中、低渗透层.     

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

Biodiesel Projects Helpful to Ease Energy Shortage

Nearly 7,000 hectares of biodiesel forest will take shape in the northern province of Hebei in 2008, part of a national campaign to fuel the fast growing economy in a green way. In no more than five years, the Pistacia chinensis Bunge, whose seeds have an oil content of up to 40 percent, will yield five tons of fruit and contribute about two tons of high-quality biological diesel oil, according to the provincial forestry administration.     

State Energy Base Proposed in Inner Mongolia

Experts recently suggested China set up a state energy base in lnner Mongolia Autonomous Region to ease its energy thirst. The survey was co-conducted by senior researchers from the National Development and Reform Commission, Development Research Center of the State Council, Chinese Academy of Sciences and the Ministry of Finance. To plan and establish strategic energy bases at state level is in line with the principle of ＂giving priority to energy saving and diversifying energy consumption with the utility of coal at the core.＂     

四川盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周缘12条野外露头剖面和4口钻穿震旦系单井的资料,系统分析了前震旦系的岩石学、沉积相、烃源岩等特征,认为前震旦系发育的沉积地层为南华系,东南缘露头剖面的地层序列为南沱组、大塘坡组、古城组和莲沱组,推测盆地内部可能发育相同的地层序列;南沱组、古城组和莲沱组主要为冰川沉积,为砂砾岩夹泥岩;而大塘坡组为间冰期沉积,发育一套砂泥岩地层,其下部泥页岩的有机质含量高,为较好烃源岩。进一步的研究表明:南沱组砂砾岩储层、大塘坡组烃源岩和地层中侵入的花岗岩"氦源岩"可形成较好的高含氦天然气藏成藏组合;前震旦系沉积岩的分布主要受早期裂谷控制,在裂谷内部充填厚层的沉积岩地层。结合地震资料预测了威远—资阳地区沉积岩和花岗岩的分布,结论认为在资阳地区对震旦系—前震旦系进行高含氦天然气藏的勘探是可行的。     

烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的气相色谱研究

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的影响。实验结果表明,回归分析的线性相关性良好,色谱柱温度越高,孔道对吸附质的吸附能力越弱;在不同载气流速下,轴向扩散系数不同;随烷烃碳链长度的增加,吸附焓变呈先增大后减小的趋势,轴向扩散系数呈线性增长;C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的吸附焓变在-1.264~-42.975 k J/mol之间;当载气流速为2.654~4.246 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.328 8~0.551 7 cm2/s之间;当载气流速为5.308~13.270 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.430 2~1.456 4 cm2/s之间。     

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。     

基于洛伦茨曲线评价水驱油藏驱替均衡程度

针对水驱油藏开发过程中无法有效定量描述驱替均衡程度的问题,利用高台子油层各井动态指标和小层纵向上的注采关系占总体的比重情况,绘制相应的洛伦茨分布曲线,得到用于量化评价油藏平面、纵向驱替均衡程度的“开发均衡指数”,该值小于0.4时驱替程度相对均衡。将研究成果应用于评价二次开发前后水驱油藏的驱替均衡程度,研究结果表明：目标区采出情况均衡指数降低了0.1615,含水情况均衡指数降低了0.0950,整体驱替均衡程度达到了相对均衡的水平,但纵向上仍差异悬殊。建立的洛伦茨曲线评价驱替均衡程度的方法,充分考虑了单井产能差异所造成的驱替不均衡情况,准确度高。研究成果为二次开发水驱油藏的驱替均衡程度评价提供了定量标准。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。