非均质油藏注气提高原油采收率实验研究论文正本Word文档格式.docx
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而在西部油田,应侧重发展注烃驱技术。
发展非烃气驱的关键在气源,而近年来制氮工艺的突破为注气提高采收率技术的发展提供了良好的先决条件。
本文在调研国内外油田注气提高采收率技术的基础上,以QK油藏典型区块作为实例,通过室内并联长岩心驱替实验,并对实验结果进行研究,分析了不同驱替方式对油田最终采收率的影响,对实际生产实践具有一定的指导意义。
关键词:
采收率;
注气;
非均质油藏;
并联长岩心驱替实验
Abstract
Improveoilrecoveryresearchfielddevelopmentistheeternaltheme.
Duetotheinternationaloilprices,manywesternbigoilcompaniesaresuspendedforenhancingoilrecoveryprojectimplementation,almostalltypesofchemicalfloodingalldegressivetendency.butonlygasinjectionfloodingduetoitsremarkableeconomicbenefits.itsapplicationrangeandquantityisincreasingin.
ThemajorityofChina'
soilreservoirbelongstothecontinentalsediments,seriousheterogeneity,oilviscosityisquitehigh.Thistypeofoil’swatercontentrisingfast,evenifthecontenthastakenmeasurestostrengthentheinjectionwaterfloodingrecoveryisstilllow,onlyto33%,forabouttwo-thirdsofcrudeoilreservesinundergroundandnot.Atpresent,thenationallandweichengoilfieldhasreached81%ofmoisturecontent,andsomeevenmoreserious,upto90%,resultingingreatlydecreaseyieldoilfield.Thisdiscoveryofoilreservesandlowpermeabilityandhighviscosityandreserves,suchasanewfieldinwesternedgeanddesertregionsoflongdistance,mining,causingdifficultyinoilproductionisincreasedgreatly.Therefore,thedevelopmentofenhancingoilrecoverytechnologyhasbecomeacontinentalpetroleumindustrytodevelopanurgentstrategictask.
Chinaonshorefieldsofstudy,especiallyforenhancingoilrecoveryofresearchandfieldofchemicalfloodingpilottestwasrapiddevelopment,Thus,Chinashouldchangeasingleinjectiondevelopmentmode,adjustmeasurestolocalconditions,economicandefficientdevelopmenttechnologyofenhancingoilrecovery,Therefore,weshouldimprovetherecoveryofgasinjectiontechnologygiveenoughattention.
Accordingtoforeign(particularlyinAmericaandCanada)gasinjectiontoimproveoilrecovery,combinedwiththeexperienceofthesecondthirdminingpotentialevaluationresult:
nowsomeoftheeastChinaareaisfocusedondevelopingconditionofoildisplacement,andN2CO2injectionisnecessaryintheseregionscanalsodevelopnotehydrocarbonfloodinginwesternoilfield,andshouldbefocusedondevelopingnotehydrocarbonflooding.Developmentofthehydrocarbonsourceintheair,andthekeytechnologyinrecentyears,thebreakthroughofnitrogengasinjectionforenhancingoilrecoverytechnologydevelopmentprovidesagoodprerequisites.
Basedontheinvestigationofdomesticoilfieldgasinjectiontechnologybasedonenhancingoilrecovery,qk-generaltherapeuticapparatusistypicalforexample,blockreservoirthroughindoorparallellongcoredisplacementexperiment,andtheexperimentalresultswereanalyzedandstudiedindifferentwaysforoildisplacement,theinfluenceoftheultimaterecoveryofactualproductionpracticehascertaindirectivesignificance.
Keyword:
recoverypercent;
gasinjection;
heterogeneousreservoir;
parallellongcoredisplacementexperiment
目录
1绪论1
1.1研究目的及意义1
1.2国内外研究现状2
1.3研究内容5
1.4技术路线6
1.5主要结论和认识7
2注气提高采收率基本理论8
2.1注气提高采收率的机理8
2.1.1一次接触混相过程8
2.1.2多级接触混相驱替过程9
2.1.3非混相驱过程12
2.2常用注入气体N2的特点和有利条件12
2.2.1N2驱提高采收率的原理13
2.2.2N2泡沫驱调剖机理15
2.3气水交替注入提高采收率技术16
2.3.1气水交替注入技术的分类16
2.3.2气水交替注入提高采收率机理17
3注气提高采收率物理模拟技术21
3.1流体相态研究21
3.1.1等组分膨胀实验21
3.1.2等容衰竭实验21
3.1.3差异分离实验22
3.2注入气—流体相行为研究23
3.3细管实验研究24
3.4长岩心实验研究24
4QK非均质油藏注气驱并联双管长岩心驱替实验27
4.1实验目的27
4.2实验方法及条件27
4.3实验仪器及流程27
4.4实验测试内容及步骤31
4.5测试结果32
4.5.1水驱32
4.5.2注N2驱35
4.5.3气水交替驱37
4.5.4注N2泡沫驱40
4.5.5注聚合物段塞+N2泡沫驱43
4.5.6结果对比45
5结论与建议46
致谢48
参考文献49
1绪论
1.1研究目的及意义
从环保和能源需求的角度出发,21世纪将是一个天然气大力发展的崭新世纪。
随着科学技术的迅速发展以及社会工业化程度不断提高,石油与天然气将会越来越成为人们生活中不可缺少的物质。
中国是一个产油大国,同时也是一个油品消费大国,就目前的情况来看,国内的油田开发虽然在原有的基础上得到了长足的进步,但仍面临着诸多不确定因素的影响:
现有的石油产量远远不能满足当前国民经济发展的需要,能源供应缺口有进一步增长的趋势:
尤其是从1999年以来,国际油价的持续波动以及世界石油勘探、开发和采油综合成本的不断降低,更使我国的油田开发与开采业面临严峻的挑战与重大的机遇。
当前我国老油田含水一般在80%以上,有的甚至高达90%以上,可采储量采出程度也是在60%以上,有些甚至达到70%~80%,在这种高含水、高采出程度情况下,油藏内的油水分布己经十分的复杂,剩余油分布在空间上呈高度分散状态,开采难度大大增加,油田已经进入深度开发的新阶段。
我国目前常规油的平均采收率是36%,由此可以看出约有64%的储量是靠注水方式采不出来的。
1998年,在我国开展的三次采油潜力评价中,适合注气混相或非混相驱替的石油地质储量占参评的10%以上,初步估计平均采收率在16.4%。
因此注气混相与非混相作为三次采油的一种主要方式,在我国应加以推广应用。
在我国已开发油田中,不少油田已进入中后期,尽管采取了注水等一系列有效措施,取得了显著成效,但仍然有相当部分原油残留。
近年来,在非均质油藏注水开发中,反映出注水压力高,注水成本高,渗透率降低严重,产能低等一系列问题。
由于气体具有易流动,降粘,体积膨胀,降低界面张力的作用。
所以对提高非均质油藏的提高采收率的问题是一个很好的解决途径。
本文将通过两方面对提高采收率技术进行研究,首先是注气提高采收率基本理论的研究,主要包括:
一次接触混相过程、多级接触混相驱替过程以及非混相驱过程的研究说明注气提高采收率的机理,并对常用注入气体N2的特点和有利条件进行论述,主要包括N2驱提高采收率的原理和N2泡沫驱调剖机理,并对气水交替注入技术进行分类和机理研究。
第二部分主要是对注气提高采收率物理模拟技术的研究,包括:
流体相态研究、注入气—流体相行为研究、细管实验研究及岩心驱替实验研究。
1.2国内外研究现状
目前在国外(尤其是美国和加拿大),注气提高采收率技术己成为除热采之外发展较快的提高采收率的方法。
将1992年与1990年的数据作比较,近几年采用热采的数量基本稳定,采用化学驱的数量下降4.0%,而注气量则增加36%(其中烃和非烃混相驱增加51%)。
在注氮气开发油田方面,美国和加拿大等北美地区国家一直处于技术领先的地位。
他们不仅在实验室进行了系统的试验研究工作,而且对不同类型油田成功地进行了注氮气开发的工业试验。
目前,制氮气、注氮气工艺已经实现工业化,通过油气田的实践也证实了它的确是提高采收率的有效工艺方法,目前已形成了一整套制氮气、注氮气、脱氮气的工业化工艺流程和配套技术设备—氮气已经有取代昂贵的天然气而作为一种新的注入剂广泛应用于石油工业的趋势.截至1985年底,美国和加拿大已有33个油气田投入了注氮气开发,法国巴黎盆地库罗姆油田也于1984年开始注氮气。
在世界范围内,油田注氮气的规模发展的相当迅速,从开始对小油田的日注氮气量5.66×
104m3,逐渐发展到了如今对大型油田的日注氮气量高达(283.17~339.8)×
104m3。
在发展初期,采取注氮气的油气藏的深度仅为762~2133.6m,到1985年油藏深度已达3048~4572m,注入压力最高达57.27MPa。
在美国,1984年注氮气生产的产量为1139.94m3/d,到1990年已发展到3539.07m3/d。
我国注氮气开发起步较晚,直到1986年底以来,才与法国合作对华北油区雁翎油田制定了一个注氮气的开采试验方案,同时从美国引进注氮气设备。
到90年代中期,由于膜分离制氮技术在中国的发展,为氮气在油田开采上的应用提供了有利条件。
胜利、华北、中原、江汉等油田进行过注氮气室内实验和矿场试验,结果表明,注氮气开发油田在国内同样具有广阔的前景。
1994年,羊争鸣、张建、赵郭平等在《一个实用的注蒸汽加泡沫的油藏数值模型》一文中提出了一个实用的注蒸汽加泡沫过程的油藏数值模拟模型,该模型考虑了泡沫损耗的各种机理和泡沫的流动阻力,用修正气相渗透率和束缚气饱和度的方法描述泡沫的流动阻力。
表明泡沫的流动阻力受泡沫剂浓度、温度、含油饱和度、渗透率以及水相和气相达西流速的影响。
并由对河南井楼油田零区的注蒸汽加泡沫先导试验方案的模拟证明:
在非均质油藏注泡沫可以改善蒸汽的波及体积,提高原油采收率。
1997年,李和全、郎兆新、胡靖邦、张丽华、王恒林等人在《泡沫复合驱数学模型》一文中根据泡沫复合驱驱油机理(如降低界面张力、流度控制等)和驱替过程中出现各种物化现象(如聚合物溶液的流变性、泡沫的流变性、化学剂的吸附损耗、离子交换、碱耗及其与表面活性剂之间的协同效应等)建立了一个泡沫复合驱数学模型。
可进行泡沫复合驱效果预测及其可行性研究。
该模型可以模拟泡沫复合体系岩心驱替过程,进行机理研究、矿场试验设计、矿场动态模拟和动态跟踪研究等。
2002年,熊钰、孙良田、孙雷、程坚在《基于模糊层次分析法的注CO2混相驱油藏综合评价方法》一文中,对注二氧化碳驱替机理进行了研究,综合分析选择了多个油藏参数作为筛选油藏的综合评价参数,并给出了这些参数量化方法。
引入了模糊数学中最新发展的模糊层次分析法(FAHP),成功建立了综合评价方法。
实例证明了该方法的科学性和系统性,利用它可避免原有评价方法的缺陷和评价失效问题。
2000年,李士伦、郭平、戴磊、孙雷在《发展注气提高采收率技术》一文中,综合研究国外经验,结合我国三采潜力分析和评价,认为目前我国东部油区有条件的油田要侧重发展注非烃气驱,而西部则侧重发展注烃气驱技术。
发展非烃气驱的关键在气源,要重视寻找天然CO2气源。
探索发展制N2、注N2、脱N2和制CO2等技术。
2002年,郭平、李士伦、杜志敏、杨学峰、刘建仪在《低渗透油藏注气提高采收率评价》中。
通过分析低渗透油藏的特点、国内外低渗透油藏注气实例,针对我国实际情况,提出了一套评价低渗透油藏注气可行性的技术路线和内容,以及注气中应当注意的问题和建议,对低渗透油藏开发可行性评价有很好的指导意义。
2005年,毛振强、陈凤莲在《CO2混相驱最小混相压力确定方法研究》一文中从经验公式计算、室内实验和数值模拟三个方面进行了研究,分析论证了确定CO2混相驱最小混相压力的方法;
通过岩心驱替实验研究证明了混相驱可以大幅度提高油藏采收率,混相驱应用于低渗透油藏开发是可行性的。
2000年,郭平、孙雷、孙良田、李士伦、彭鹏商、岳陆在《不同种类气体注入对原油物性的影响研究》一文中首先对CO2注入时原油膨胀试验和未注气时的常规PVT数据进行模拟后,对CO2、N2、CH4和烟道气四种不同的注入气体进行了模拟研究,给出了在不同种类气体注入时原油的膨胀系数和泡点压力的影响,同时对混合气体的注入进行了分析。
分析了各种气体在单井吞吐试验对地层流体的适应性,对其优缺点也进行了对比分析。
2000年,张烈辉、胡勇、涂中等在《泡沫驱经验模型及其应用》一文提出了泡沫驱经验模型及其应用,该模型所需的实验数据量少,只需额外增加一个表面活性剂流动方程。
在软件研制方面具有简单易行的特点。
张烈辉提出对气相相对渗透率的改进计算公式:
(1-1)
FM—泡沫流度
2000年程浩、郎兆新在《泡沫驱中的毛管窜流及其数值模拟》一文中在三维多组分模拟器上发展了泡沫驱机理模型,通过总量平衡方程求解泡沫的平均密度,泡沫的产生和聚并速度与相流速、表面活性剂的浓度以及毛管力等有关,泡沫存在时气相流度根据泡沫的密度作相应的修正。
并模拟了两层非均质模型中的泡沫驱,结果表明泡沫可以明显的延缓气体突破时间、改善驱替剖面,但泡沫驱的效果在层间有毛管窜流时稍微变差。
2002年陈国等人在《泡沫复合驱油三维多相多组份数学模型》一文中建立了描述碱/表面活性剂/聚合物+泡沫复合驱油过程的数学模型。
该模型在研究泡沫复合驱油机理的基础上,能够模拟泡沫复合驱具有的界面张力、毛管驱油、化学剂复合协同效应、流度控制、泡沫效应等主要的驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附、相态变化、水相化学反应、石油酸与碱反应等一系列物化现象。
同年,李和全等人根据国内外关于泡沫体系渗流机理研究结果,以三维四相多组分模型为基础,建立了一个基于泡沫气泡数量平衡的泡沫功能模型,将该模型与一个三维四相多组分的化学驱模型相结合,构造了一个泡沫复合驱数学模型,应用该模型进行了泡沫复合体系的岩心驱替模拟研究,结果表明:
渗透率变异系数为0.72时应用泡沫复合驱提高采收率幅度最大。
2002年叶仲斌、魏发林、罗平亚、杨建军、李军等人针对交替注入碱、表面活性剂、聚合物(简称ASP)和氮气时,泡沫的生成及稳定性影响因素开展了大量的实验研究,着重探讨在不同流速、不同压力条件下的渗流行为。
并在当年《西南石油学院学报》发表名为《泡沫增效三元复合驱油体系渗流行为研究》的文章,文中指出,泡沫的形成与运移受流速和压力的影响较大,流速太大,存在严重气窜现象,流速太小,不利于泡沫在孔隙介质中的传播,压力越小,越利于形成稳定的泡沫。
一旦形成泡沫,流动阻力明显增加,可大大降低驱替流体的流度。
氮气/ASP交替注入时,在入口端生成的泡沫可以被高粘流体驱替向远处传播。
1.3研究内容
围绕本文的研究目标,本文的主要研究内容如下:
(1)注气提高原油采收率基本理论研究
①注气提高采收率机理
②常用注入气体N2的特点和有利条件
③气水交替注入提高采收率技术
(2)注气提高原油采收率物理模拟技术研究
①流体相态研究
②注入气—流体相行为研究
③细管实验研究
④长岩心实验研究
(3)室内实验研究
①注气室内实验研究(并联长岩心驱替实验等);
②注气室内实验数据处理;
(4)QK油田区块注气提高采收率开发方案对比
(5)QK油田区块注气提高采收率开发方案优化选择
1.4技术路线
本文在研究过程中,从国内外油田注气提高采收率技术的调研出发,将注气提高采收率技术机理及室内并联长岩心驱替实验相结合,以QK油藏典型区块为例,在机理研究及室内实验基础上,对注气方式对最终采收率的因素进行研究,并选择了优化注气开发方案对QK油藏的开采工作具有指导和借鉴意义
文献调研
注气提高采收率机理研究
注气提高采收率技术机理研究
外文文献翻译
注气提高采收率物理模拟技术研究
QK油藏并联长岩心驱替实验
处理实验数据
QK油藏注气方案优选
1.5主要结论和认识
对于非均质油藏非均质性严重,在开发过程中,无论是注水、注气都容易突破,发生“窜流”,导致注水、注气波及效率低,导致大量原油存在于低渗孔道中难以被驱出。
其中水驱和注N2驱效率最低,其次为气水交替驱、注N2泡沫和聚合物段塞+N2泡沫调驱效率较高,注N2驱较水驱效率略低的主要原因是,注N2易从高渗管突破,低渗管难以驱替,注N2增加波及效率的特点主要体现在纵向上,对于水平填砂管难以体现,N2从高渗管突破后,反而降低了低渗管的驱油效率。
2注气提高采收率基本理论
2.1注气提高采收率的机理
混相(Miscible)的定义是:
当两种或者更多种流体按任何比例混合都没有流体间的相界面形成,所有的混合物都保持单一均质相时,则称这些流体是混相的。
反之,若有流体相存在,则认为这些流体是不混相的。
混相驱替(Miscibledisplacement)是提高石油采收率的重要方法之一,它的基本机理是驱替剂(注入的混相气体)和被驱剂(地层原油)在油藏条件下形成混相,消除界面,使多孔介质中的毛细管力降至零,从而降低因毛细管效应产生毛细管滞留所圈闭的石油,原则上可以使围观驱油效率达到百分之百。
根据不同注入气体及其与原油系统的特性,混相驱可以分为:
一次接触混相(FCM)、多级接触混相(MCM)和非混相(IMM)几种方式
2.1.1一次接触混相过程
达到混相驱最简单最直接的办法,是注入按任何比例都能与原油完全混合的溶剂,以便使所有的混合物为单相。
中等分子量烃,如丙烷、丁烷或液化天然气,是常用来进行一次接触混相驱的注入溶剂。
图2-1说明一次接触混相驱的相态要求。
这个三元图上的液化天然气溶剂用拟组分C2-C6代表。
所有的液化天然气和原油的混合物,在这一图上都位于单相区。
为在溶剂与原油之间达到一次接触混相,驱替压力必须位于p-X图临界凝析压力之上,因为溶剂-原油混合物在这一压力之上为单相。
实际上,在三角相图中,只要注入溶剂和原油之间的连线没有经过两相区,都认为在该温度和压力条件下是一次接触混相的。
液化天然气是与
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