缝洞型碳酸盐岩油藏注气提高采收率方法及其适应性界限

发布时间：2020-06-19 17:35

【摘要】：缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间主要由裂缝、溶孔和溶洞构成,经过多年开发形成了注水替油、注气开发的开采方式,但由于油藏缝洞组合关系复杂,在生产中出现油井见水快、气窜严重、稳产期短等问题;不同缝洞单元含水率变化特征及见气规律差异性大,难以确定其合理开发模式。本文通过室内物理模拟实验,结合数值模拟方法,系统研究缝洞型油藏注气提高采收率技术,针对单井注气吞吐技术和井间注气驱技术,研究各自启动剩余油机理,讨论其适应性界限,总结完善注气提高采收率相关理论,为塔河油田注气开发提供理论支持。采用PVT实验装置分析地层流体与气体介质(N_2、CO_2和复合气)的相态变化及各物性参数(溶解气油比、饱和压力等)变化规律,为后续缝洞型油藏注气物理模拟实验、注气提高采收率机理分析提供有效支撑。设计制作耐高压一维缝洞物理模型,进行三种介质(CO_2、N_2、复合气)单井吞吐实验。通过分析闷井阶段压力变化特征,建立各气体介质在不同填充程度溶洞中传质系数随时间变化关系式;通过分析各气体介质吞吐过程生产动态特征,结合各介质在单个溶洞体数值模型中的运移特征,探讨各气体介质吞吐增油机理,确定CO_2吞吐对于单个封闭溶洞体的适应性;最后通过分析单井吞吐四个影响因素(注气部位、生产压差、注气量和吞吐周期),明确了吞吐周期为主控因素。在讨论相似性基础上,设计制作具有复杂缝洞连通结构的二维可视化吞吐模型和三维吞吐模型,并将三维物理模型数值化。通过二维可视化模型观察出水驱油过程的活塞式驱替特征,总结出剩余油类型和分布规律;通过分析各气体介质吞吐过程中的油气水三相流动特征和启动剩余油规律,确定了N_2作为吞吐介质的适应性。通过各气体介质在三维耐压模型吞吐实验,分析了各介质在复杂缝洞体内吞吐过程生产动态特征;通过数值模拟方法分析吞吐过程各气体介质在缝洞结构体内的油气分布特征,结合各气体介质吞吐过程生产动态特征和油气分布特征,综合分析三种气体介质吞吐增油机理,确定了N_2扩大波及体积作用相对于CO_2溶解降黏作用的主导地位。建立缝洞网络型二维可视化模型和代表塔河四区S48单元的三维物理模型,利用二维可视化模型,在明确剩余油分布和类型基础上,总结出氮气驱过程三相流动动态特征和启动剩余油规律,确定了重力分异作用和增能作用为氮气驱增油的两个主要作用。通过氮气泡沫驱可视化物理模拟实验,证实了泡沫延缓气窜作用和提高微观洗油效率作用;提出三相重力准数N_r来表征消泡形成的气顶能量和底水能量的相互作用关系。利用三维物理模型,通过分析水驱、氮气驱和氮气泡沫驱生产动态特征,结合二维可视化模型实验结果,明确了水驱过程水窜特征、氮气驱过程气窜特征和氮气泡沫驱过程延缓气窜特性,确定了氮气驱过程增产的两个主要机理(重力分异和增能作用),并进一步明确了氮气泡沫提高洗油效率特性。通过数值模拟方法建立三类典型缝洞结构的概念模型(裂缝网络型、孤立溶洞型和溶洞网络型),结合物理模拟实验,总结归纳了缝洞型油藏注气吞吐技术和连续气驱技术适应性界限。明确了CO_2吞吐技术适用于孤立溶洞体,N_2吞吐技术适用于封闭的复杂缝洞结构溶洞体,复合气吞吐技术则适用于原油黏度较大且洞体能量较低的溶洞体。同时,氮气驱技术适用于无边界的溶洞网络型缝洞体,氮气泡沫由于其控制气窜和提高洗油效率特性既适用于溶洞网络型缝洞体,又适用于裂缝网络型溶洞体。室内实验和模拟结果进一步明确了缝洞型油藏注气提高采收率技术的相关机理,给出了注气吞吐技术和连续气驱技术的适应性界限,为深化认识缝洞型油藏注气提高采收率技术理论、指导技术优选和方案优化提供针对性的理论指导和技术支持。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.7
【图文】：

为了进一步研究缝洞型油藏注气提高采收率技术的适应性，本章采用数值模拟软件建立简化的典型缝洞型油藏数值模型，探究缝洞型油藏单井注气吞吐和多井连续气驱两项技术的适应性界限，并明确影响各自增产效果的主控因素，为缝洞型油藏注气提高采收率技术矿场试验提高理论支撑和技术支持。1.3.2 技术路线借助一维耐压缝洞模型进行注气吞吐实验，从闷井压力变化规律、生产动态特征和介质运移特征三方面探讨不同气体介质吞吐增油机理，并讨论四种主要因素对单井吞吐增产效果的影响。同时，设计二维可视化缝洞模型和三维物理模型，研究复杂缝洞结构中单井吞吐增油规律，并借助三维数值模型表征气体介质在复杂缝洞结构中的运移特征。利用可视化模型和三维物理模型，分析水驱过程水窜特征、氮气驱过程气窜特征和氮气泡沫驱过程延缓气窜特性。最后，建立三类典型缝洞结构的概念模型，结合物理模拟实验，总结归纳缝洞型油藏注气吞吐技术和连续气驱技术适应性界限。全文技术路线如图 1.1 所示：

（a）PVT 装置实物图 （b）PVT 界面操作图图 2.1 高温高压 PVT 装置Fig. 2.1 PVT device with high temperature and pressure图 2.2 高压物性参数测试实验流程

【参考文献】

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1 苑登御;侯吉瑞;宋兆杰;罗e

本文编号：2721122