美国CO_2驱油技术应用及启示

分析、总结了美国CO2驱油技术的应用情况及项目特点,基于应用实例归纳了CO2驱油配套技术,并阐述了对中国发展CO2驱油技术的启示。在系统跟踪世界范围提高采收率技术调查数据和充分调研CO2驱油技术应用情况的基础上,总结分析了CO2驱油技术的发展历程及其形成原因。以项目数量、规模、产量等为指标,评价了美国CO2驱油技术发展现状,同时概括其项目特点及其发展的源动力。着重归纳了美国CO2混相驱在储集层特征、原油性质、项目实施时机等方面的特点,对比分析了美国CO2混相驱和非混相驱在规模和油藏适应性方面的差别。基于美国最典型、最成功的CO2混相驱实例(SACROC项目),阐明在发展CO2驱油技术的同时形成的一系列配套技术。分析了中国推广CO2混相驱技术面临的挑战和技术瓶颈,同时给出相应的建议。     

基于摩尔密度的原油-CO2体系膨胀能力预测方法

通过对中国不同油区原油进行组分组成分析,选取了11种具有代表性的烃组分,分别与CO₂组成二元体系（共44个）进行恒质膨胀实验。所选取的原油烃组分包含碳原子数为6~16的直链烷烃、单环/双环环烷烃和单环/双环芳烃。对比分析实验结果发现,原油烃组分中溶解的CO₂可使体系发生一定程度的体积膨胀,且其膨胀幅度受原油组分自身性质影响较大,进一步提出用烃组分摩尔密度概念加以表征,膨胀系数与对应条件下原油组分的摩尔密度为递增直线关系,并建立了基于烃组分摩尔密度的CO₂-烃组分体系体积膨胀系数的预测方法。通过借鉴长庆油田D井和X井原油的加CO₂膨胀实验数据,验证了预测方法同样适用于对原油-CO₂体系膨胀的计算。结果表明,CO₂对原油的膨胀作用主要源于原油中烃组分的贡献,而非烃组分贡献较小。     

全直径砾岩长岩心水驱后烟道气驱油与埋存实验

选取新疆油田某砾岩油藏目的层段的5块全直径岩心拼接成直径10 cm、长度52.3 cm的长岩心组,利用中国自主研发的全直径长岩心驱替装置,模拟砾岩油藏衰竭、水驱、注烟道气驱、烟道气-水交替驱、CO2驱及烟道气埋存等全开发过程,并评价了烟道气驱的驱替特征和开发效果。研究表明,全直径岩心驱替实验可更大程度地模拟砾岩油藏的真实驱替特征和渗流特点;火驱产出烟道气可应用于砾岩油藏水驱后进一步提高采收率,取得较好开发效果的关键是选择合理的注气时机、注气压力、注气方式;水驱中期优势渗流通道尚未完全形成,此时适当提高油藏压力后转烟道气-水交替驱可避免烟道气过早气窜而形成无效循环,较大幅度提高采收率;烟道气-水交替驱油过程中,储集层可有效吸收烟道气中有害气体硫化氢,同时可实现烟道气的安全有效埋存。     

二氧化碳在链状烷烃中的溶解性能及膨胀效应

选取原油中含量普遍较高的5种链状正构烷烃与不同比例的CO2组成油-气体系。通过体系在不同温度下的恒质膨胀实验,研究CO2在5种链状正构烷烃中的溶解性能及体系膨胀效应。研究表明,链状正构烷烃-CO2体系的压力-体积关系曲线并非是严格意义的两段直线,弯曲程度受温度、压力、CO2含量、正构烷烃类别等因素影响。体系的泡点压力随温度升高呈直线增大趋势,随CO2含量的增加大幅度增大。当压力较低时,CO2在不同链状正构烷烃中溶解度近似相同,而高压时溶解度随烷烃碳原子数增大而减小。CO2溶于链状正构烷烃中可造成体系不同程度的体积膨胀,膨胀系数的大小受温度、压力影响不大,随CO2含量的增加快速增大,随烷烃碳原子数的增大直线下降。体积膨胀作用对油井增产有重要意义。图15参13     

注气提高采收率技术进展及前景展望

在跟踪调研全球注气提高采收率技术发展及应用的基础上,总结分析了国外气驱提高采收率技术发展历程及CO₂驱、碳捕集利用与封存（CCUS）、烃气驱、顶部注气重力驱、空气驱等矿场成功应用实例和对中国发展气驱的启示。对中国以陆相沉积为主的油藏10余年CO₂驱（CCUS）、顶部注烃气驱、减氧空气驱等注气提高采收率技术领域形成的特色理论、关键技术和矿场试验进行了总结研究。参照美国注气技术发展历程,分析了中国适宜气驱的油藏类型及潜力、气源及注入方式、配套技术发展、试验类型及成效,明确了中国注气技术已处于从工业试验向工业化规模推广应用发展的关键阶段,未来5~10年有望上产至年产油（500~1000）×10⁴t,将发展成为中国继热采、化学驱后最重要的油田提高采收率技术,对中国原油稳产将起到重要保障作用。同时分析了中国注气技术发展尚面临油藏条件、试验类型和规模、气源供给、配套技术及成本、政策支持等方面的问题,从国家和各大石油公司层面给出了加快气驱关键技术攻关试验及有效规模应用的对策建议。     

水气分散体系的超声波振荡生成方法及驱油实验研究

针对油藏水驱开发后期的水驱优势通道明显、剩余油动用困难的问题,研制了水气分散的驱油体系,即将气体分散到水中形成均匀稳定的微米级气泡.根据超声波振荡原理,结合孔板微孔的剪切作用,实验室生成了微米级水气分散体系.由高速摄像机及体视显微镜获取图像并测量微米气泡半径均值约为2.5 μm,远小于常规孔板喷射法生成的气泡半径(50...     

旋转骨架法在二值图像分形维数计算中的应用

目的 计盒法是一种计算二值图像分形维数的常用方法,传统方法如BCM（box-counting method）对无旋转的图像结构具有较理想的计算结果,但是对具有旋转的图像结构的拟合结果偏差较大,导致同一物体在不同旋转角度下的图像的计算结果存在较大差异。为了减小图像旋转对盒维数的影响,本文提出了一种计算二值位图分形维数的新方法——旋转骨架法。方法 将二值图像提取骨架,使位图转换为矢量图,利用遗传算法计算图像中物体的最小包容矩形和旋转角度,然后将矢量图进行旋转使其变为一个无旋转的图形,接下来采用多尺度的盒子覆盖矢量图形得到多个拟合点,最后按最小二乘法对拟合点进行拟合得到盒维数。与BCM方法相比,其核心工作与关键改进为骨架的提取、最小包容体的计算、矢量图的分形维数计算等过程。结果 对3种类型的图像进行了分析,在自相似的分形图像中,相比BCM方法,3幅图的平均误差分别降低了0.725 2%、3.060 5%和2.298 5%,变化幅度分别降低了0.057 3、0.088 3和0.085 9;在文字扫描图像中,相比BCM方法,变化幅度降低了0.012 75,平均拟合误差降低了0.001 28;在植物图像中,与BCM方法相比,分形维数的变化幅度降低了0.017 04,平均拟合误差降低了0.000 5。结论 该方法充分利用了位图易旋转、无厚度的特点,减小了图像旋转对盒维数的影响,评价结果优于BCM方法。     

CO2对原油烃组分膨胀效应的主控因素

通过对中国不同油区原油进行组分组成分析,选取了11种具有代表性的烃组分,分别与CO₂组成二元体系进行PVT实验。所选取的原油烃组分碳原子数为C₆-C₁₆,分子结构为直链烷烃、单环/双环环烷烃和单环/双环芳烃。通过实验结果的对比分析发现,原油烃组分中溶解的CO₂可使体系发生一定程度的体积膨胀,且其膨胀幅度主要受原油组分自身性质、CO₂摩尔含量和温度等因素的影响,而压力的影响不大。进一步提出原油组分自身性质的影响可用摩尔密度来表征,膨胀系数与对应条件下原油组分的摩尔密度为严格递增直线关系;膨胀系数随CO₂摩尔含量的增加迅速增大,呈现凹型递增曲线;温度的影响主要体现在CO₂摩尔含量较高的体系,温度越高,体积膨胀幅度越大。     

二氧化碳捕集、驱油与埋存产业化进展及前景展望

二氧化碳捕集、驱油与埋存（CCUS-EOR）是最现实可行的规模化减碳技术,也是大幅度提高低渗透油田采收率的关键技术。梳理了国外CCUS-EOR发展的主要历程及其产业化进展,总结了中国CCUS-EOR技术攻关成果和矿场试验进展情况,分析了CO2捕集、输送、驱油与埋存等全产业链的发展现状、面临问题与挑战,指出了中国CCUS-EOR规模化应用在驱油增产、埋存减碳等方面的巨大潜力和发展前景。提出目前中国CCUS-EOR正处于矿场试验向产业化发展的关键时期,需要针对中国陆相油藏的特点,发挥油田CO2驱油可驱储量丰富、地下埋存空间巨大、地面基础设施完善和井筒注入通道分布广泛等优势,积极与碳源排放企业合作,加快攻关低浓度CO2的低成本规模捕集、超临界长距离输送、更大幅度提高采收率和埋存率、安全规模埋存等核心关键技术攻关和示范工程建设,构建CCUS-EOR全产业链理论技术标准体系,支撑和推动工业化规模应用,以创新链引领CCUS-EOR新兴产业链快速效益发展。     

二氧化碳对重质链状烷烃的膨胀效应

目前CO₂对烃类纯组分膨胀效应研究主要针对碳数小于16的轻质中质烷烃,对碳数大于16的重质烷烃并未涉及,为此,选取碳数为20～32的3种重质链状烷烃,分别与CO₂组成不同物质的量之比的二元体系,进行不同温度下的恒质膨胀实验,获取重质链状烷烃-CO₂体系膨胀系数的基础数据,探究CO₂对于重质链状烷烃的膨胀效应。实验结果表明：相同状态时,不同碳数的重质链状烷烃-CO₂体系的膨胀程度影响几乎相同;在CO₂含量较高时,温度和压力对膨胀程度有一定影响,温度越高、压力越小,体系膨胀程度越大;膨胀系数随CO₂物质的量百分含量增加呈抛物线趋势增大。研究结果对于水驱后重组分含量较高的原油开展CO₂驱相态计算具有重要的理论指导意义。