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...     

CO_2与油水的相互作用对驱替过程的影响研究

二氧化碳注入过程中,CO2与油水发生的相互作用将会对驱替过程产生一定的影响。通过不同压力条件下CO2在油水中的溶解实验,结合经典计算模型,得到了溶解CO2后的水、油黏度变化规律。通过不同含水率条件下的油水乳化实验,考察了溶解CO2前后油水乳化程度(以乳化带体积占油水总体积的百分比表示)。实验结果表明,CO2在油、水中溶解后,地层水的黏度增大,原油的黏度减小,CO2的溶解有利于改善水油黏度比,且初始压力从0.1MPa增至6MPa时,水油黏度比增大至原来的4.672倍。溶入CO2的油水体系的乳化程度远远大于未溶入CO2油水体系的,且含水率为40%时,碳酸水/原油体系的乳化程度可达96.43%。CO2与油水的相互作用,有利于改善水驱微观驱油效率,扩大气驱宏观波及效率,提高原油采收率。     

致密多孔介质中凝析气定容衰竭实验及相态特征

凝析气藏衰竭开发方案的制定依赖于PVT相态实验,而常规PVT相态实验忽略了多孔介质对凝析气相态的影响,导致实验结果与实际存在偏差。基于常规PVT定容衰竭实验原理,建立了致密多孔介质中凝析气定容衰竭模拟装置及实验方法,模拟研究了凝析气在裂缝性致密储层中的衰竭开发动态,分析了衰竭速度及多孔介质的作用对凝析气藏开发效果的影响,明确了致密多孔介质中凝析气相态特征。研究结果表明,衰竭速度是影响凝析气藏开发的主要原因,天然气采收率随衰竭速度的增快而降低,但凝析油采收率则表现出相反规律;致密多孔介质中凝析气的露点压力比PVT筒中的测量值提高9.42%。此外,裂缝能够有效增大泄油面积,减小渗流阻力,提高天然气和凝析油采收率。     

春风油田排601块水平井蒸汽驱井网类型优化物理模拟实验

蒸汽驱是稠油油藏水平井蒸汽吞吐进入开发后期主要的接替技术，而水平井的井网形式影响着蒸汽驱的开发效果。以春风油田排601块浅薄层稠油油藏为研究对象，依据相似准则，建立了高温高压三维比例物理模型，并开展了排状井网、五点井网、反九点井网条件下蒸汽驱物理模拟实验。研究结果表明:蒸汽驱过程中温度场的发育主要受注入井与生产井间的驱替压差的控制，注入蒸汽主要流向流动阻力小的区域（临近井、高渗条带、高温低黏油带）；蒸汽突破初期，依然有大量的原油从模型产出；实验结束后，蒸汽未波及区域存在大量剩余油。在排601块油藏条件下，排状井网、五点井网和反九点井网蒸汽驱的最终采收率分别为45.10%、41.90%和38.30%；排状井网、五点井网和反九点井网最大累积油汽比分别为0.69、0.63和0.53，综合对比排状井网效果最优。蒸汽驱过程的主要作用机理和现象包括:高温降黏作用、高温体积膨胀、高温蒸汽蒸馏和原油裂解作用、高波及效率和蒸汽超覆。研究结果可以有效支撑春风油田排601块水平井蒸汽驱设计。     

水平井蒸汽驱井网形式优化及驱替特征

井网形式对区块的开发效果影响显著,针对水平井蒸汽吞吐后期井间剩余油开采较差和吞吐效果变差等问题,利用物理模拟和数值模拟相结合方法,研究了稠油油藏水平井蒸汽吞吐转驱的合理井网形式,分析了温度场平面和纵向发育特征。模拟结果表明,排状井网蒸汽驱开发效果最佳;温度场平面发育特征分析表明,由注入井至生产井可划分为饱和蒸汽带、冷凝水带、热油带和原始油带,依据4个带抵达生产井的时间,可以将蒸汽驱划分为蒸汽启动阶段、产量快速递增阶段、高产稳产阶段和快速减产衰竭开采阶段等4个阶段,且每个阶段主控机理各不相同;水平井"脚跟"到"脚尖"注入蒸汽的干度和压力逐渐降低,引起沿水平井段温度场发育不均匀;纵向上温度场发育变化特征表明,水平井蒸汽驱以水平驱替为主,纵向泄油为辅。     

稠油化学降粘复合驱提高采收率实验研究

受地层压力高、储层厚度薄、边底水活跃等油藏条件影响,部分稠油油藏热采时的热损失大、成本高、采收率低,难以得到有效开发。通过室内驱油实验,研究稠油降粘剂驱、聚合物驱以及化学降粘复合驱提高采收率机理,对比分析不同驱油体系对于稠油提高采收率效果的影响。实验结果表明:利用水溶性降粘剂和聚合物组成稠油化学降粘复合驱驱油体系,可以提高采收率16.04%,优于仅使用降粘剂或聚合物作为驱油剂。对于稠油化学降粘复合驱效果,从换油效率角度考虑,优化复合驱段塞中聚合物和水溶性降粘剂的质量分数分别为0.3%和1.0%;从提高采收率角度对比,优化采用前置聚合物段塞后置水溶性降粘剂段塞的注入方式,相比于前置水溶性降粘剂段塞后置聚合物段塞的注入方式,可提高采收率7.2%~10.7%;在此基础上,优化得到水溶性降粘剂与聚合物段塞的最佳体积比为3∶2。在非均质模型和微观可视化模型中,化学降粘复合驱不仅兼具聚合物和降粘剂的驱油机理,而且还产生了协同增效作用,对于稠油较单一化学剂驱可大幅度提高波及范围和洗油效率。     

高压低渗透油藏回注天然气驱微观驱油机理

高压低渗透油藏衰竭开采后地层能量不足,原油脱气导致产气量较高,而产出气回注从经济和技术上来说是可行的。为了研究该类油藏衰竭开采后回注天然气微观驱油机理,在高温高压条件下开展天然气驱影响因素研究,揭示衰竭开采和注水开发对天然气驱油效果的影响规律。应用自主研发的高温高压微观可视化实验装置,在玻璃刻蚀的多孔介质仿真模型上,开展不同条件下天然气微观驱替实验。结果表明:天然气驱能够缓解在衰竭开采过程中原油脱气造成的贾敏效应;在目标油藏条件下,天然气驱油机理以驱替作用为主、溶解抽提作用为辅。水能够屏蔽天然气与原油的接触,在天然气未波及区内,原油被水封存难以被动用;在波及区内,天然气能够剥离水膜,与原油直接接触,在溶解抽提的作用下驱替原油。高压低渗透油藏天然气驱能够在衰竭开采的基础上进一步提高原油采收率。     

页岩油注CO2动用机理

CO₂由于良好的注入性及与原油的混相能力,可能是页岩油藏提高采收率最有效的方法。与常规油藏不同,页岩储层裂缝及微纳米孔隙发育,CO₂能否进入页岩微纳米孔隙并动用孔隙中的原油是利用CO₂提高页岩油采收率的关键。因此,设计开展了页岩油注CO₂实验,基于核磁共振方法研究了页岩微纳米孔隙中原油动用特征及动用机理,并研究了接触时间及接触次数对采出程度的影响。核磁共振T2谱及核磁成像结果表明注CO₂可以有效动用页岩微纳孔隙中的原油,一次接触实验采收率为32.63%。随着CO₂与原油接触时间增加,在初始阶段采油速度高,然后采油速度逐渐变缓。CO₂溶解扩散作用是动用页岩微纳孔隙原油的主控机理。研究成果证实注CO₂可以有效提高页岩油藏采收率,为陆相页岩油有效开发提供参考。     

含气页岩中水分赋存与分布的研究进展

页岩气（主要组分为甲烷,CH₄）作为一种新兴的非常规天然气,对于优化我国现行能源消费结构、缓解能源消耗过程中的环境污染问题具有重要意义。研究表明,含气页岩储层中页岩气主要以吸附态形式存在。影响含气页岩吸附性能的因素包括页岩自身理化性质和外部储层条件。其中,页岩中的水分是影响页岩气吸附/解吸的重要因素。因此,本文结合国内外相关研究工作,分析了含气页岩中水分的赋存与分布特征,归纳了页岩储层中水分的分析方法,指出了水分赋存与分布的后续研究方向。分析表明：①页岩中水分主要赋存于孔隙结构中,且无机孔隙中的水分赋存量比有机孔隙多;②水分子主要通过氢键吸附于有机孔隙的亲水性位点,以及经由氢键和表面作用力结合于黏土颗粒或孔隙表面;③水分含量与页岩黏土矿物含量及总有机碳（TOC）含量有关;④探明页岩中水分赋存与分布的实验表征手段包括水蒸气等温吸附、低温差示扫描量热、低场核磁共振、红外热成像和等离子体低温灰化等。虽然页岩中水分的研究已经引起国内外学者的关注,但是相比煤中水分的研究仍显不足。因此,本文指出后续需开展以下工作：探明水分在页岩中的无机矿物质空间和有机质空间的含量分布和空间分布特征;明确水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用规律;联用实验科学和理论模拟方法,探明水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用机理。     

低渗透油藏二氧化碳驱修正毛管数理论及参数优化

由于注采压差较大,使得低渗透油藏二氧化碳驱注采井间同时存在混相、近混相和非混相3种状态,因此仅通过传统的最小混相压力来评价低渗透油藏二氧化碳驱效果存在较大的局限性。为此,综合考虑二氧化碳驱过程中的扩散作用、溶解膨胀作用、粘度降低作用、界面张力降低作用、气油粘度比与密度比变化及润湿性改善作用等,对传统的毛管数理论进行改进,建立了适用于低渗透油藏二氧化碳驱的修正毛管数理论。运用该理论,结合二氧化碳溶解前、后流体高温高压物性实验和不同条件下的长岩心驱替实验,评价并优化了腰英台油田低渗透油藏二氧化碳驱的注采参数。结果表明,目标油藏二氧化碳驱的临界毛管数为4.5×10~(-7)~6.0×10~(-7),二氧化碳驱的最佳注入速度为0.4 mL/min,最佳平均注入井底流压为28.84~33.43 MPa。自2011年4月起,将优化获得的注入压力和注入速度应用于腰英台油田腰西区块二氧化碳矿场试验,截至2015年3月,累积注气量为16.7×10~4m~3,累积增产原油19 253 t,取得了良好的开发效果和经济效益。