特超稠油油藏复合驱替机理研究

论文摘要

对于原油粘度大于100000mPa.s的特超稠油油藏,由于其粘度过高,国内外尚没有成熟的开采技术,其驱替方法的攻关实验及理论研究更是鲜有报道,然而随着国内石油能源形势的日益严峻以及特超稠油类型油藏的不断被发现,对这类油藏进行驱替机理研究,进而探索其合理的开采方法显得日益重要。本论文以稠油热采油藏工程理论为基础,通过建立相关的物理模型,采用室内实验的方法,特超稠油开采的相关驱替机理进行了研究。首先,针对特超稠油油藏特殊流体物性,进行了流变特性及热采驱替机理研究;第二,通过截取不同碳链,不同碳分子组合、不同官能团与其它添加剂复配形成复合油溶性降粘剂,并研究了这种降粘剂对特超稠油的降粘作用及机理,油溶性降粘剂分子借助强氢键能作用进入胶质和沥青质片状分子之间,拆散平面重叠堆积而成的分子聚集体,从而有效降低稠油体系的粘度;第三,研究了CO2对特超稠油开采的作用机理,研究表明CO2在特超稠油中不发生混相,其降粘机理主要是溶解降粘;第四,重点研究了油溶性复合降粘剂(Dissolver)、二氧化碳(Carbon dioxide)和蒸汽(Steam)三者结合,对特超稠油进行复合驱替的机理。油溶性复合降粘剂和CO2的先期注入,使降粘剂的溶解、稀释、分散作用与CO2的溶解、降粘、破乳作用相辅相成,大幅降低超稠油粘度,降低注汽启动压力2～3MPa,降低注汽过程中的注汽压力1.5MPa以上。采用油溶性复合降粘剂、二氧化碳和蒸汽对特超稠油进行复合驱替可提高驱替效率10%以上。研究成果在现场进行试验并成功取得突破,这种方法与水平井工艺相结合,创新形成了开采特超稠油的特有技术—HDCS强化采油技术,是一种采用油溶性复合降粘剂及CO2辅助水平井蒸汽吞吐的特超稠油开采技术;最后以室内实验成果为指导,建立数值模拟模型,对该技术相关的开发技术政策进行了优化。该技术在胜利油区矿场试验取得成功,已动用地质储量392万吨,建成产能10万吨。该成果的对胜利油区近7000万吨的特超稠油油藏陆续投入开发创造了条件

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 稠油原油流变性研究
• 1.2.2 稠油启动压力梯度研究
• 2 对原油的作用机理研究'>1.2.3 CO₂对原油的作用机理研究
• 1.2.4 稠油复合驱替研究现状
• 1.3 研究内容与方法
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 特超稠油油藏储层及流体特征
• 2.1 特超稠油油藏储层特征
• 2.1.1 储层岩性特征
• 2.1.2 储层沉积特征
• 2.1.3 储层物性特征
• 2.1.4 储层粘土矿物与敏感性分析
• 2.1.5 储层润湿性评价
• 2.1.6 储层微观特征研究
• 2.1.7 储层非均质性研究
• 2.1.8 温压系统及油藏类型
• 2.2 特超稠油油藏流体特征
• 2.2.1 原油物性研究
• 2.2.2 原油成分分分析
• 2.3 特超稠油粘温特性研究
• 2.4 特超稠油流变特性研究
• 2.4.1 特超稠油流变特性
• 2.4.2 特超稠油的牛顿流体转化温度点
• 2.5 本章小结
• 第3章 特、超稠油开发渗流机理
• 3.1 室内实验
• 3.1.1 室内实验原理
• 3.1.2 实验设备
• 3.2 稠油渗流特征
• 3.3 稠油在多孔介质渗流规律
• 3.3.1 稠油启动压力梯度
• 3.3.2 影响稠油启动压力梯度因素
• 3.3.3 启动压力梯度计算公式
• 3.4 本章小结
• 第4章 二氧化碳对特超稠油的作用机理研究
• 4.1 二氧化碳的物理性质
• 4.2 二氧化碳与驱油有关的特性
• 4.2.1 降低原油粘度
• 4.2.2 原油体积膨胀
• 4.2.3 溶解气驱作用
• 4.2.4 提高地层渗透率机理
• 4.2.5 对原油的抽提作用
• 4.3 二氧化碳对特超稠油的作用机理研究
• 4.3.1 实验相关的仪器及材料
• 4.3.2 PVT 实验步骤
• 4.3.3 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 特超稠油复合驱替机理研究
• 5.1 高温蒸汽对特超稠油的作用机理
• 5.1.1 加热降粘作用
• 5.1.2 改善油相渗透率的作用
• 5.1.3 流体及岩石的热膨胀作用
• 5.1.4 蒸汽膨胀的驱动作用
• 5.1.5 溶剂抽提作用
• 5.2 油溶性降粘剂对特超稠油的作用机理
• 5.2.1 油溶性降粘剂的研制
• 5.2.2 油溶性降粘剂对特超稠油的作用机理
• 5.2.3 油溶性降粘剂对特超稠油的降粘效果
• 2 对特超稠油作用机理'>5.3 CO₂对特超稠油作用机理
• 2 及蒸汽复合驱替机理'>5.4 油溶性降粘剂、CO₂及蒸汽复合驱替机理
• 5.4.1 复合降粘作用
• 5.4.2 混合传质作用
• 2 及蒸汽复合驱替实验'>5.5 油溶性降粘剂、CO₂及蒸汽复合驱替实验
• 5.5.1 单管物模试验
• 5.5.2 双管物模研究
• 5.6 本章小结
• 第6章 特超稠油复合驱替数模优化及现场应用
• 6.1 特超稠油复合驱替数值模型得建立
• 6.1.1 地质模型的建立
• 6.1.2 原油粘温曲线
• 6.1.3 油溶性复合降粘剂降粘规律研究
• 6.1.4 相渗曲线的确定
• 6.2 复合驱替热采开发技术界限数模优化
• 6.2.1 蒸汽吞吐复合驱替开发技术界限研究
• 6.2.2 蒸汽吞吐转汽驱优化研究
• 6.2.3 区块复合驱替热采规划方案部署
• 6.3 复合驱替热采开发技术现场试验及应用效果
• 6.3.1 单井及井组复合驱替现场试验
• 6.3.2 复合驱替开发技术在特超稠油区块推广应用情况
• 6.3.3 推广应用前景及预测效益
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介