顶部注气稳定重力驱技术有效应用探讨

顶部注气稳定重力驱是所有注气非混相驱中提高采收率幅度最高的最新开发方式,对影响顶部注气稳定重力驱关键因素及应用到国内油田现场需考虑的因素进行了重点研究。研究认为,气油界面稳定性是顶部注气稳定重力驱实施成功与否的关键,地质因素的地层倾角、储层非均质性（韵律性、隔夹层、高角度裂缝等）和开发因素的临界注气速度、区域注采比是影响气油界面稳定性的关键因素;通过量化由于特殊的生产工作方式造成的初期产量阶段损失,为油田现场选择最佳实施顶部注气稳定重力驱时机提供可靠依据,并以中国西部某油藏为例,提出“注采兼顾、分区控压限产”的注气采油新开发技术政策,为国内其他类似油藏实施顶部注气稳定重力驱技术提供抛砖引玉的作用。     

人工气顶稳定气驱条件及其影响因素

为了开发倾斜断块油藏构造高部位的剩余油,提出了人工气顶稳定气驱(artificial gas cap stableflooding, AGCSF)方法。在明晰人工气顶稳定气驱机理的基础上,以注N_2形成人工气顶(artificial gas cap, AGC)为例,运用油气两相渗流理论和Dietz模式几何关系,明确了倾斜油藏人工气顶稳定气驱的条件,建立了保持气驱前缘界面稳定运移的临界速度模型。研究认为,气顶气驱速度小于临界速度是人工气顶稳定气驱的前提条件;重力、浮力、毛细管力、黏滞力和多相流动中所产生的各种附加阻力是人工气顶气驱前缘界面气油界面稳定的主要力学机制;原油相对渗透率、地层原油黏度、地层原油密度、地层次生气顶气(N_2)密度是影响临界速度的主要因素,且原油相对渗透率、地层原油密度越大,地层原油黏度、地层次生气顶气(N_2)密度越小,稳定气驱速度越大,越有利于人工气顶稳定气驱油。实例验证结果表明:新模型考虑的影响因素全面,且更为科学、合理、可靠;Y47X28断块古近系沙河街组二段1砂组油藏人工气顶稳定气驱速度小于其次生气顶气侵临界速度1.07×10~3m~3/d时可以实现稳定气驱。研究成果与认识可为倾斜油藏人工气顶稳定气驱开发关键技术的研发,为倾斜断块油藏阁楼油的高效开发提供理论基础和技术指导。     

气顶油藏顶部注氮气重力驱数值模拟研究

针对江苏油田欧北区块的地质条件和开发现状，建立了顶部注氮气重力驱数值模型。从生产井和注入井的控制条件及地质条件出发，分析了影响气顶油藏顶部注氮气重力驱开发效果的各种因素，在此基础上对各种方案的开发指标进行计算对比，并对该区块提高采收率的潜力进行评价，提出了适合同类气顶油藏的开发模式。研究结果表明，气顶油藏顶部注氮气重力驱可以有效地提高采收率，达到降水增油的效果；提高采液速度并不能改善顶部注氮气重力驱的开发效果；注气速度对开发效果以及气顶边缘推进速度有很大的影响，并且存在最佳和临界注气速度。研究区块的最佳注气速度为12500～17500m^3／d，临界注气速度为30000m^3／d。     

气顶油藏顶部注氮气重力驱数值模拟研究

针对江苏油田欧北区块的地质条件和开发现状,建立了顶部注氮气重力驱数值模型.从生产井和注入井的控制条件及地质条件出发,分析了影响气顶油藏顶部注氮气重力驱开发效果的各种因素,在此基础上对各种方案的开发指标进行计算对比,并对该区块提高采收率的潜力进行评价,提出了适合同类气顶油藏的开发模式.研究结果表明,气顶油藏顶部注氮气重力驱可以有效地提高采收率,达到降水增油的效果;提高采液速度并不能改善顶部注氮气重力驱的开发效果;注气速度对开发效果以及气顶边缘推进速度有很大的影响,并且存在最佳和临界注气速度.研究区块的最佳注气速度为12500～17500 m3/d,临界注气速度为30000 m3/d.     

溶解气驱过程中的分形生长模型

临界气体饱和度是溶解气驱过程的重要参数,尖不同的领域内它的定义不同,因此,不加说明易产生混淆。应用气体气泡的生长过程确定了临界气体饱和度,从宏观和微观的结合上来理解溶解气驱的机理。建立了分形生长过程的偏微分方程模型（ＰＤＥ）,并给出相应的定解条件,将分形生长过程问题归结为具有移动边界的自由边界值问题。在一定的条件下,这个方程的自由边界值问题可应用拟静态近似分解为一系列稳定问题来求解。在渗滤网络上应     

溶解气驱过程中的分形生长模型

临界气体饱和度是溶解气驱过程的重要参数,在不同的领域内它的定义不同,因此,不加说明易产生混淆。应用气体气泡的生长过程确定了临界气体饱和度,从宏观和微观的结合上来理解溶解气驱的机理。建立了分形生长过程的偏微分方程模型（ＰＤＥ）,并给出相应的定解条件,将分形生长过程问题归结为具有移动边界的自由边界值问题。在一定的条件下,这个方程的自由边界值问题可应用拟静态近似分解为一系列稳定问题来求解。在渗滤网络上应用拟静态近似对气泡的生长进行了模拟计算,分析了单集团生长和多集团生长过程中生长构型的分形特征,研究了过饱和度和核化分数等对气驱过程中气泡生长的影响。     

低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算

针对低渗透油藏流体渗流存在启动压力梯度,基于达西定律的常规采收率计算方法难以适用的问题,结合非达西渗流理论,采用油藏工程方法,提出了考虑启动压力梯度的低渗透油藏弹性驱和溶解气驱采收率计算新方法.介绍了该方法的基本原理和计算过程,并进行了算例分析.研究结果表明:低渗透油藏启动压力梯度的存在降低了弹性驱和溶解气驱采收率,加密井网是提高弹性驱和溶解气驱低渗透油藏开发效果的有效途径.提出的计算方法拓展了非线性渗流理论的应用,可用于低渗透油田的开发设计.     

低渗透油藏气驱注采压力系统诊断模型

注采压力系统对注气驱油效果影响很大。根据流场速度分布,提出气驱注采压力系统分析应首先关注主流线上的压力分布情况,实现\"三维化一维\";根据井间压力分布,明确游离态注入气尚未到达的油水两相共渗区为注采压力系统研究目标区,实现\"三相化两相\"。基于微分方程叠加原理提出并推导\"拟单相\"渗流压力扩散方程,进而建立气驱注采压力系统诊断数学模型,即\"带移动定压外边界拟单相渗流\"定解问题。首次区分\"注入气-地层原油\"体系和\"注入气-油墙油\"体系最小混相压力差异,即\"两级混相\"现象。应用新方法研究了井底流压对二氧化碳驱地层压力的影响,论证了增压见效阶段降低采油速度对实现混相驱的必要性,以及油墙集中采出阶段油井井底流压略高于\"油墙油\"泡点压力有利于维持混相的观点。研究成果对于矿场注气混相驱注采井工作制度的制定有指导作用。     

稠油水平井溶剂辅助重力驱数学模型

以热力学相平衡理论和多孔介质流体渗流方程为基础,考虑溶剂对流弥散和沥青结晶效应的影响建立溶剂和稠油体系多组分数学模型,系统描述溶剂抽提稠油"稀释油"泄油机制。结果表明:模型能够反映溶剂腔发育过程;扩展阶段合理泄油速度是影响溶剂辅助重力驱储层伤害的关键因素,在抽提初期溶剂注入速度对腔体发育和泄油量贡献是有限的;该模型可应用于溶剂辅助重力驱效果预测及矿场试验可行性研究。     

气驱油藏动态预测方法

本文运用物质平衡及渗流力学原理,提出一种气顶和溶解气综合驱动油藏的动态预测计算方法,并编制了工程软件。应用该软件对油藏在压降条件下的综合指标进行预测,也可以计算储量和气顶大小。实例计算表明,气顶大小对原油采收率有着重要的影响。     

气驱开发油藏井网密度数学模型

井网密度对气驱开发效果有决定性影响。首次提出了考虑当前采出程度和混相程度的气驱采收率计算公式。以气驱采收率计算为基础,从技术经济学观点考察了注气项目在评价期内的投入产出情况,建立了气驱井网密度与净现值之间联系。利用驻点法求极值方法得到了气驱开发油藏的经济最优井网密度和经济极限井网密度的数学模型。本文研究成果对于注气潜力评价和油藏注气开发实践有重要指导意义。     

油藏气驱开发规律研究

掌握气驱开发整体规律,尤其是产量变化规律是准确评价气驱潜力和科学编制注气方案的前提。以气驱采收率计算公式为基础,利用采出程度,采油速度和递减率之间的内在微积分关系,推导出气驱采油速度、产量递减率和气驱含水率、气油比等主要生产指标遵循的变化规律。首次给出气驱增产倍数的严格定义和乙型气驱规律曲线。研究成果为解释油藏气驱生产动态提供了理论依据,对油藏注气决策有重要指导意义。     

输电塔气弹模型气动阻尼试验

为研究气动阻尼对输电塔的风致效应影响,设计了1:40的输电塔气弹模型,分别在B类地貌风场和台风风场中开展了气弹模型的风洞试验,获得了单塔与塔线体系下的风致加速度响应时程数据。综合采用EMD分解、HHT变换与RDT法,识别了输电塔线结构的动力特性与气动阻尼。研究结果表明,该方法能较好地识别结构的动力特性;两类风场下气动阻尼随风速的提高而增大,气动阻尼亦随来流湍流的增大而增大;挂线后结构模态频率降低,气动阻尼与总阻尼增大。     

非参数判别模型

提出了一类新的判别分析方法,主要思想是将非参数回归模型推广到判别分析中,形成相应的非参数判别模型.通过实例与传统判别法相比较,表明非参数判别法具有更广泛的适用性和较高的回代正确率.     

注气驱油藏新型气驱特征曲线推导及应用

针对传统气驱特征曲线未能有效描述地层中实际渗流的流体（注入气）和被驱替原油的关系,在分析油藏注气开发驱替过程基础上,分别描述了混相驱和非混相驱油气渗流特征。基于稳定渗流理论,推导出了地层中实际渗流流体（注入气）和被驱替原油的关系式,即累积注气量累积产油半对数关系,命名为新型气驱特征曲线,分析了该曲线的适用条件。应用实例,研究了注采井网和驱替机理变化对气驱曲线形态特征的影响。在已知注气量的条件下,利用该曲线可实现长期及阶段产量预测,且在注气开发较早阶段便可应用。     

气驱点滴水改变渗流阻力驱油实验研究

低渗透油藏注气开发极容易发生气窜,导致采收率降低。本文研讨一种新型驱替方法,在注入气体的同时,点滴注入水,从而增大驱替相的渗流阻力,减少气窜。随气液比的降低,压力上升无量纲值增加。点滴频率越快,压力上升无量纲值越大,即渗流阻力越大。     

单井蒸汽辅助重力驱启动过程动态预测模型

利用物质平衡和能量守恒原理,建立了裂缝性稠油油藏水平井蒸汽吞吐动态预测解析解模型,模型分为注蒸汽加热动态计算、油藏平均压力计算及产量计算三个部分,可以对单井蒸汽辅助重力驱的启动过程进行动态预测。以克拉玛依某油田为例进行了计算,结果表明,该模型能用于裂缝性稠油油藏单井蒸汽辅助重力驱启动过程的动态预测。     

气体辅助重力驱油（GAGD）研究进展

我国注气驱油提高采收率技术发展较晚,气体辅助重力泄油作为新发展起来的提高采收率技术具有广泛的商业前景。对国内外GAGD技术研究进展进行了分析。研究了岩石润湿性、铺展系数、重力分异和储层非均质性的影响,以及注气过程中影响油气界面的稳定性因素,合理控制注气速度和采油速度。尽管国外对GAGD的理论研究及现场应用取得了很大的进展。由于国内地层条件、油品性质与国外较大差异,GAGD工艺需要经过改进论证后才能应用到国内油田。     

重力火驱软卡原因分析及解决方案

针对重力火驱生产过程中因火线控制不当造成非烃(胶质/沥青质)沉积导致油层软卡无法生产的难题,进行了实验研究。对软卡原因进行了分析;并提出解决方案。实验结果表明:温度和空气油比是影响非烃沉积的主要因素,实验原油的自燃点为257.9℃,原油氧化到点燃可分为3个阶段,在90~170℃阶段,随着空气油比的增加,非烃含量增加,原油黏度增加,尾气CO_2含量增加,但无非烃沉积;在190~240℃阶段,非烃沉积量急剧增大,CO_2含量接近0;当温度超过自燃点时,由于原油与氧发生高温氧化裂解,非烃含量降低,原油黏度降低,尾气CO_2含量急剧增加。结合实验结果,分析认为现场软卡的主要原因是火线扩展慢造成地层大范围处于200℃左右的低温氧化,而且生产过程中尾气的无限制外排,促进了非烃的沉积,对此,从优化井网/井距、优化注气量、合理控制尾气外排和降黏辅助四个方面提出了解决方案。