气驱提高采收率技术.ppt

气驱提高采收率技术 气驱主要机理和分类目前技术现状气驱室内实验研究气驱技术展望 一 气驱主要机理和分类 气驱是继水驱 聚合物驱 蒸汽驱之后迅速发展起来的提高采收率方法 目前 在国外仅次于热采成为第二大提高采收率的方法 按气源分类 按驱油机理分类 一 气驱主要机理和分类 1 非混相驱 通过注入气与地层油的良好互溶性和对地层油轻烃的强烈抽提作用 有效增强地层油的流动性 增加可动油 降低界面张力 2 混相驱 通过注入气与地层油的接触达到动态混相 使CO2与原油之间的界面张力降到零 从而最大限度地提高原油采收率 3 适用范围广 低渗透油藏 常规稠油油藏和高含水油藏均有成功的现场试验 气驱效果图 一 气驱主要机理和分类 1 最早公开发表的论文或著作1950年 1956年 Whorton等人研究了高压蒸发气驱的过程1957年 Koch Hall等人研究了一次接触混相的过程1956 1967年 Stone Kehn等人研究了凝析气驱的过程 2 最早的工业性试验烃类气驱1950年 美国德克萨斯州的Block31油田最早开展烃类高压蒸发混相驱的矿场试验 20世纪50 60年代 主要是一些烃类混相驱矿场试验 在此期间 美国和加拿大共开始了150多个工程项目 大量的是一些单井或井组试验 也有部分大型矿场试验 目前在国外 特别是加拿大 烃类混相驱仍是最主要的气驱方式之一 二 目前技术现状 CO2气驱1958年在德克萨斯州的DollarhideDevonian油田开始实施了第一个CO2混相驱的矿场试验 进入七十年代中期 随着美国大量天然CO2气藏的发现和实验研究的重大进展 开始了大量的 大规模的矿场试验 包括CO2混相驱 CO2非混相驱 CO2吞吐等 目前在国外 特别是美国 CO2气驱仍是最主要的气驱方式之一 CO2的主要来源 天然CO2气藏 氨厂 电厂等烟道气 合成天然气厂的副产品及目前兴起的煤变油的副产品等 二 目前技术现状 N2气驱N2资源丰富 不受地域限制 且无腐蚀 无污染 易于推广 自20世纪70年代中期以来 特别是1985年美国制造出首套利用空分膜技术的制氮设备以来 N2的成本大幅下降 使N2驱得到了迅速发展 截至到1985年已投入N2驱开发的油田有近40个 其中 美国30多个 加拿大3个 目前 在国外有6个油田正在实施N2驱开发 单一N2难以实现混相驱 开始主要用于重力稳定驱和保持地层压力 后来 在一些条件非常好的深层 低渗 稀油油藏进行了混相驱 另外 在部分油田利用添加前置易混相气体段塞来降低混相压力 也实现了混相驱 二 目前技术现状 在国内 有关气驱的室内研究起步于20世纪70年代中期 但曾经一度停止 后于上世纪90年代末期又开始研究 无论从研究深度 还是从矿场应用范围和应用效果都远远落后于国外 胜利油田起步较早 曾在滨南进行过小规模的矿场试验 但由于发生一次意外事故而终止 随后于1997开始重建气驱实验室 开展了CO2 N2 富气等气驱研究 但一直未进入矿场 1990年以来 大庆油田 江苏油田 华东分公司相继开展可CO2混相驱和非混相驱的矿场试验 中原油田 吐哈葡北油田开展了烃气驱矿场试验 江汉油田开展了N2驱试验 其它许多油田也进行了CO2吞吐矿场试验 二 目前技术现状 二 目前技术现状 表11998 2006美国EOR项目变化表 二 目前技术现状 表11998 2006美国EOR项目变化表 二 目前技术现状 表21998 2006美国EOR日增油量变化表 m3 d 二 目前技术现状 开展注气项目渗透率分布图 二 目前技术现状 开展注气项目的深度分布 二 目前技术现状 开展注气项目原油密度分布 二 目前技术现状 开展注气项目原油粘度分布 二 目前技术现状 注氮气项目注入压力分布 二 目前技术现状 国内气驱现状 正在开展的研究项目目前 胜利油田 大庆油田 吉林油田 中原油田 江汉油田 吐哈油田 西南石油大学 中石油勘探院等单位均在开展注气提高采收率的室内研究工作 包括CO2混相驱 烃气混相驱 N2非混相驱等 其中包括国家973项目 省部级项目和省部级重大专项等 中国国家科技部于2006年批准 温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存 973国家重大基础研究发展计划 中国石油于2007年设立重大科技专项 温室气体CO2资源化利用及地下埋存 中国石油于2007年设立重大矿场试验 吉林油田CO2提高采收率及地下埋存现场试验 三 气驱室内实验研究 1 注入气和地层油的最小混相压力研究 2 地层油与注入气的相特性研究 3 长岩心物理模拟实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 三 气驱室内实验研究 1 最小混相压力研究 长细管法 界面张力法 升泡法等 长细管为100 200目玻璃珠填充 基本消除了粘性指进 扩散 非均质等不利于驱油效率的影响 最大限度的突出了相特性对驱油效率的影响 因此其驱油效率基本上只与地层油的性质有关 与多孔介质无关 1 实验方法 长细管模型参数 三 气驱室内实验研究 1 最小混相压力研究 2 实验程序 三 气驱室内实验研究 1 最小混相压力研究 3 最小混相压力确定方法 利用长细管混相仪等设备 在油藏温度下 选取油藏压力附近至少5个压力点 进行驱油效率测试 根据不同压力下气体注入量为1 2PV时的驱油效率来确定最小混相压力 三 气驱室内实验研究 1 最小混相压力研究 以F124为例 长细管实验研究表明 F124的最小混相压力为25 9MPa 与当时地层压力相当 可以实现CO2的混相驱 25 9MPa 94 2 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 地层油的复配及其基础PVT物性研究 注入气对地层原油的膨胀与降粘实验 注入气与地层油的多次接触实验 研究内容 认识注入气溶解于地层油后对地层油相态的影响 确定气驱的机理 为数值模拟中状态方程的建立和调整提供整套的相态基础参数及变化规律 研究目的 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 实验方法 膨胀降粘实验 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 实验方法 多次接触实验 向前 蒸发气驱 注入气与地层油是多次接触混相 在驱替前沿 注入气和新鲜地层油接触 一部分溶解于地层油 一部分与从地层油中萃取的轻烃组分形成注入气的富气相 注入气的富气相继续前进与新鲜地层油接触 并萃取出更多的烃组分 使气相不断富化 富化到一定程度和地层油混相 向前多次接触实验就是模拟注入气驱替前沿 使注入气不断与新鲜地层油接触 研究气 液平衡后气 液两相组成变化的特征 从而认识驱替前沿的相态特征和混相机理 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 实验方法 多次接触实验 向后 凝析气驱 富气与地层油是多次接触混相 在驱替后缘 注入新鲜气和地层油接触 富气中部分轻烃被凝析于地层油中 是地层油富化 变贫的注入气继续向前运移 随后注入的新鲜富气继续与富化后的地层油接触 并有更多轻烃组分凝析于地层油中 使地层油富化 富化到一定程度和新鲜注入富气混相 向后多次接触实验就是模拟注入气驱替后缘 使注入新鲜富气不断与地层油接触 研究气 液平衡后气 液两相组成变化的特征 从而认识驱替后缘的相态特征和混相机理 三 气驱室内实验研究 2 注入气与地层油相特征研究 实验方法 多次接触实验 向前 三 气驱室内实验研究 3 长岩心物理模拟实验研究 长岩心物理模拟流程 长岩心物理模拟是使用现场实际地层油 实际地层岩心 实际地层水 在油藏温度 油藏压力下进行的驱油实验研究 可以研究 注入速度 注入量 注入方式 注入时机 不同周期 地层倾角 不同压力等对气驱效果的影响等 三 气驱室内实验研究 3 长岩心物理模拟实验研究 实验程序 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 在CO2驱油过程中 随着CO2注入储层 油藏流体的组成及体系的热力学条件会发生改变 致使地层原油中的石蜡 沥青质等有机物不稳定而沉淀析出 有机固相沉淀会吸附于岩石表面 导致渗透率降低 润湿性反转等 从而伤害地层 另外 还会导致井筒 分离设备 运输管线等发生堵塞 给生产带来严重的影响和危害 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 沥青质的结构沥青质是含O S N以及Ni V等元素的极性多环重质碳氢化合物 分子量介于几百到几千之间 结构非常复杂 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 原油组成变化 轻质组分的增加有利于沥青沉积压力变化 饱和压力以上时 压力下降有利于沥青沉积温度变化 温度升高有利于沥青沉积原油中的SARA 饱和烃 芳烃 胶质和沥青 的分布 沥青沉积的影响因素 电动效应其他因素 含水 pH值等等 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 溶液理论 认为沥青溶于原油中 原油以真溶液形式存在 沥青的溶解度决定其在原油中的溶解程度 一旦饱和 即会产生沥青沉积 胶体理论 认为沥青质以分散胶体的形式存在于原油中 胶束的核心是沥青分子团 沥青分子团外围附着的是胶质 由此构成胶束分散于原油体系中 胶质作为胶溶剂是沥青质能够分散在原油体系中的关键介质 如果体系中胶质含量不足 不能形成胶束或者胶束的溶剂化层厚度不够 沥青分子会进一步缔合形成更大的分子团 从而产生沥青的絮凝和沉积 沥青的沉积理论沥青沉积机理的研究尚需完善 目前主要有两种理论 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 沥青沉积预测最早是基于溶液理论建立的溶解度模型和固体模型 目前普遍认为胶体理论更能反映沥青沉积的微观机理 出现了一些描述沥青质沉积的胶体模型 但是由于沥青质的结构组成十分复杂 沉积机理尚未研究透彻 这些模型应用于石油体系时 预测沥青沉积的效果还不理想 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 激光法测试固相沉淀偏光显微镜法测试固相沉积点超声波测试固相沉积点电导法测试固相沉淀差示扫描量热仪法测试固相沉淀高温高压显微镜法测试固相沉淀 有机固相沉淀的实验研究技术 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 SDS高温高压固溶物沉淀测试系统 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 单相油气藏流体对激光具有确定的透光率 体系条件不变 激光的透光强度PTL PowerofTransmittedLight 稳定不变 只要不发生相态变化 温度 压力 组成等改变时 PTL的变化比较平缓 不会发生突变 一旦发生相态变化 如出现固相颗粒时 体系除了对激光产生吸收外 固相颗粒将会导致激光光束散射 PTL会明显下降出现拐点 检测并处理PTL的变化能准确确定固相析出点 激光法测试固相析出点的原理 三 气驱室内实验研究 4 注气过程中沥青质伤害研究 实验程序 四 气驱技术展望 气驱在国外已经是非常成熟的提高采收率方法 大量的矿场试验已充分证明气驱 特别是混相驱是成功率最高的EOR方法 可大幅提高原油采收率 未来必将仍是EOR的主流方向 特别是国际上环境保护 温室气体排放的巨大压力 迫使相关部门急待加强各种废气中CO2分离和利用的研究 届时 CO2的供应量和价格将非常有利于CO2混相驱的大面积推广 据1999年我国提高石油采收率潜力评价结果表明 初步估计适合注CO2驱提高采收率的储量为总地质储量的13 2 另外 新发现低渗油藏储量63 2亿吨中 有50 以目前成熟技术不能有效开发 可通过注CO2气驱使得这些新发现低渗油藏得到有效开发 将回收的CO2注入油气藏 不仅可以长期储存CO2 履行温室气体减排义务 而且还可以更好地提高原油和天然气的采收率 取得巨大经济效益 因此 气驱的前景是非常广阔的 四 气驱技术展望 近年来 国内各方也充分认识到了气驱的巨大优势和重要性 投入大量的人力 物力 财力加强气驱研究和矿场试验 为气驱的发展提供了有利的保障 主要事件有 1 投资近3亿元的中国石油重大科技专项 吉林油田含二氧化碳天然气开发和二氧化碳埋存及资源综合利用研究 项目于2007年正式启动 主要目的是集中力量尽快攻克吉林油田含二氧化碳天然气开发和二氧化碳埋存及综合利用的瓶颈技术 为吉林油田含二氧化碳气藏的安全高效开发和二氧化碳埋存及利用二氧化碳资源有效动用低渗难动用储量 提高石油采收率等提供强有力的技术支撑 四 气驱技术展望 2 科技部973重大专项 温室气体的地下埋存及在提高油气采收率中的资源化利用 于2006年正式启动 重点研究以下问题 A CO2非混相驱和混相驱提高采收率的关键技术 B 气驱中相态问题的研究 C 气驱中渗流机理及数值模拟的研究 D 气驱中有关物理化学效应的研究 E 腐蚀等科学问题的研究 3 胜利油田也将于2007年开展纯梁油田高89块的CO2混相驱先导试验和樊29块的N2非混相驱先导试验 四 气驱技术展望 四 气驱技术展望 胜利CO2资源展望 地下资源 地上资源