致密油藏CO2吞吐开发具有提高原油采收率和封存CO2的双重效果。目前,对致密油藏CO2吞吐驱油和封存研究中,鲜有学者将CO2封存量相关参数作为评价指标。以鄂尔多斯盆地延长组长7段某致密油藏典型储集层为例,利用数值模拟技术分别选取吞吐时机、注气速度、注气时间、焖井时间、生产时间和吞吐轮次为注采参数,以换油率、CO2滞留系数及驱油-封存协同综合系数为评价指标,采用单因素控制变量法和多因素正交试验设计,结合极差分析方法,分析了6个注采参数对3个评价指标的敏感性。结果表明:当注重CO2驱油时,建议注气时间为30~60 d,注气速度为0.001 0~0.003 0 PV/d,吞吐时机小于0.5年;当注重CO2封存时,建议生产时间为30~230 d,注气速度为0.007 5~0.010 0 PV/d,注气时间为145~180 d;当CO2驱油和封存协同优化时,建议注气时间为30~65 d,吞吐时机为6个月前,焖井时间为10~20 d。
针对番禺油田群稠油油藏采出程度低、隔夹层发育、剩余油预测难等问题,亟需提高储集层构型解剖和预测精度。利用地质、地震和测井资料,采用自然伽马回返率和大数据统计技术,识别储集层3级、4级和5级构型界面,研究各级次夹层的分布模式,定量表征储集层构型单元砂体内部结构以及夹层的展布形态,分析剩余油赋存模式及其主控因素,厘清构型界面对剩余油的控制作用。研究结果表明:储集层中发育的3级斜交型前积夹层能延缓流体垂向渗流,4级叠置型水平夹层能阻止流体垂向窜流;剩余油运移能量和方向主要受3级夹层、4级夹层及韵律差异控制。利用低产低效井侧钻10口调整井,初期总产量为680.00 m3/d,侧钻后日产油量为侧钻前的5倍。
多层非均质油藏在合注合采开发时,受储集层岩性、物性、地层压力、流体性质等因素影响,层与层之间相互干扰。早期开展的并联驱替室内实验,无法有效地模拟油藏多层合采时各层间的流体交换,且所定义的干扰系数的物理内涵与注水开发渗流过程不符。为此,建立串并联组合驱替实验模型,模拟储集层层内岩性的变化。通过研究串并联驱替实验下不同渗透率岩心的产油量、含水率以及采收率,对干扰系数进行验证和再认识。研究结果表明:层间干扰的实质是不同储集层渗流阻力随着时间的变化,导致储集层流量分配发生改变;储集层非均质性是多层合采过程中形成优势渗流通道的主要因素。研究结果为后续开展层间干扰相关实验设计和非均质油藏合理高效开发提供了参考依据。
春风油田新近系沙湾组一段稠油油藏油水关系复杂,运用传统油水界面观点难以解释,影响该油田勘探开发进程。以油水关系矛盾突出的P601-20区块为例,开展地震-地质综合研究及成藏动力学研究,结合油藏开发动态资料,分析春风油田沙湾组一段稠油油藏油水关系及其成因。研究认为:该油田油水关系复杂是由于油藏存在倾斜油水界面,其油藏类型仍然为构造-岩性油藏,并且存在边底水;储集层物性、断层、地层压力、构造运动等方面,形成倾斜油水界面的主要原因是构造运动导致油藏调整,原油稠化和地层构造平缓加剧了油水界面调整滞后,该油藏属于非稳态油气藏。
为确定大庆SN油田东部过渡带油水界面,综合钻井、测井、地震资料,结合岩心含油产状分析和老井油水层二次解释,基于双相介质理论的叠后属性油气检测以及基于叠前地震波形指示反演的流体识别等技术,探讨构造油气藏外扩区油水边界的综合确定方法。研究区油水边界具有以下特征:岩心含油产状为油斑以上;测井解释外推为油层或油水同层;叠后属性低高频能量比大于0.85;叠前反演预测含水饱和度小于75%。因此,以“井点定深度、地震定边界、动态来验证”为原则,从“点—线—面—空”,经过综合分析,确定最终油水边界位置。研究成果有效指导了研究区外扩评价部署,对同类型构造油田油水边界研究具有参考意义。
为提高稠油油藏蒸汽驱后期开发效率,聚焦“双碳”背景下CCUS-EOR(碳捕集利用和封存体系提高采收率)技术的应用,以克拉玛依油田J6区为研究对象,通过对CO2作用前后的稠油四组分分析,测试饱和压力、膨胀系数、黏度和密度变化情况,探究CO2对稠油物性的调控效果;通过并联岩心物理模拟实验研究CO2辅助蒸汽驱提高采收率效果。研究结果表明:稠油黏度主要受胶质和沥青质含量影响,稠油随着CO2溶解气量的增加,饱和压力由2.08 MPa上升至11.11 MPa,膨胀系数总体呈上升趋势,上升7.6%;同时,黏度降低30.5%,密度减小3.5%。表明CO2在提高饱和压力的同时,通过优化膨胀系数、黏度和密度,有效改善了稠油物性。此外,采用CO2辅助蒸汽驱后,在CO2溶解降黏、破乳的作用下,稠油采收率从38.55%提高至46.46%,相比纯蒸汽驱提高了7.91%。为CO2辅助蒸汽驱提高稠油采收率的应用提供了理论和实验基础,可为同类型稠油油藏提高采收率提供借鉴。
受原油性质的影响,稠油自乳化水驱开发与常规水驱开发不同,传统的稀油水驱理论不适用于稠油水驱开发。以中国某稠油自乳化水驱油藏流体参数为基础,通过室内实验和数值模拟,研究自乳化水驱开发规律,揭示自乳化水驱机理和主要影响因素。采用新的数值模拟方法揭示自乳化水驱的稳定驱替阶段为类“活塞式”驱油模式,开发全过程可分为4个阶段,即纯油阶段、过渡阶段、平台阶段和水油比快速上升阶段。渗透率级差和原油黏度是影响自乳化水驱含水率的主要因素,其次是渗透率和注水速度。
在Ⅱ类广义水驱特征曲线的基础上,引入了地下含气水率概念,类比建立了Ⅱ类广义气水混驱特征曲线。此类曲线对应的含气水变化规律数学模型在n、m取不同数值时,不仅可以转化为S型含气水变化规律,而且也可以转化为描述凸型、S-凸型、S-凹型、凹型等不同形态的含气水变化规律,丰富了气水混驱油藏开发效果评价方法。给出了Ⅱ类广义气水混驱特征曲线通式及其对应的含气水变化规律数学模型的求解方法,并分别评价了葡北油田三间房组油藏气水交替混相驱和锦州油田S31油藏气顶+边水混驱的开发效果,拟合精度较高,可供其他油藏开发借鉴。
陆相油藏储集层非均质性强,长期注水开发容易形成优势渗流通道,导致油井快速水淹,驱油效率降低,开发效果变差。以柳赞油田古近系渐新统沙河街组为例,综合分析测井岩电响应、储集层非均质性、注采特征、储集层孔隙特征等,描述柳赞油田多层砂岩优势渗流通道特征,确定了该区优势渗流通道形成条件,通过建立优势渗流通道喉道体积的计算方法,明确了油藏下一步调驱剂用量,达到了有效封堵优势渗流通道的目的,研究成果可为油田下一步稳油控水提供技术支撑。
塔河油田托普台南区块断溶体油藏开发初期产量高,后期暴性水淹和快速见水井多,产量递减快,针对此类特征,目前尚未建立较好的模拟方法。结合断溶体油藏岩溶特征、地震特征、实钻井井储关系以及三带结构提出断溶体油藏栅状断片结构,根据此认识,通过融合断层自动提取技术和蚂蚁体属性,得到断裂指示因子,用以刻画栅状断片储集体,利用张量属性刻画溶蚀孔洞型储集体,建立双重介质组分模型,开展数值模拟研究。结果表明:栅状断片结构是断溶体油藏的主要导流通道;断裂指示因子比断层自动提取技术和最大似然更适合表征栅状断片结构,并在通水源处与张量属性匹配度高,在其他区域匹配性差;与单重介质模型相比,基于栅状断片结构的双重介质模型拟合精度更高,更能反映断溶体油藏生产动态特征。
概述了美国科恩河油田多层砂岩稠油油藏的特征和开发历史,重点讨论了强化热采油藏管理提高采收率的实践。科恩河油田为水动力圈闭的单斜油藏,蒸汽驱开采后期,碳氧比能谱测井、四维时移热采动态及注采井动态监测结果,孤立单河道砂体识别、追踪,全油田三维地质建模及数值模拟研究为识别剩余油和提高采收率提供了依据。人工智能、蒸汽泡沫驱、双油管完井分层注蒸汽等措施扩大了蒸汽驱波及体积。加密井、水平井钻井及浅部油藏侧钻水平井可大幅度增加可采储量,水平井产量达到相邻直井的3倍以上。为开采油藏下倾部位油水界面附近未动用的“冷油藏”,在下倾部位水层钻产水井泄压,使蒸汽驱得以有效波及到该部位剩余油。
准噶尔盆地吉木萨尔凹陷、四川盆地南部等地区页岩水平井的微地震侧视数据云图中均出现了平行于层理方向数据点的密度与扩展程度都远远大于垂直方向的现象,与传统的水力压裂裂缝几何形态解释结果矛盾,但是目前没有明确的三维水力压裂裂缝几何形态对这种现象做出解释。建立微地震数据反演方法,并对反演结果进行了二次重构,给出了页岩水平井三维水力压裂裂缝几何形态,并通过真三轴压裂物理模拟实验对裂缝形态以及微地震数据反演方法进行了验证。研究结果表明:反演得到的裂缝在三维空间中主要呈现出1条主裂缝与多条次生裂缝相互交错的形态,结合真三轴压裂物理模拟实验结果,说明了页岩水平井水力压裂裂缝几何形态呈水平垂直交错;通过对比声发射实验结果和吉木萨尔凹陷露头样品真三轴压裂物理模拟后呈现出的裂缝形态,验证了微地震数据反演方法的可靠性以及页岩水平井水力压裂裂缝的复杂性。
鄂尔多斯盆地临兴气田致密砂岩气藏是陆上天然气开发的重点对象,由于构造条件复杂、物性致密以及气水关系复杂,压裂后多数气井持续产水,且井间产水量差异大,研究压裂后束缚水饱和度变化原因,对制定合理的控水采气措施、提高气井采收率具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地临兴气田典型致密砂岩样品,通过气驱法研究了储集层物性、生产压差及压裂液对束缚水饱和度的影响。结果表明:Ⅰ类储集层基质与裂缝间的束缚水饱和度之差为13.32%~18.36%,Ⅱ类储集层为28.28%~34.19%,Ⅲ类储集层为39.10%~48.15%,水力压裂缝网显著提高了储集层水相渗流能力;水力压裂缝网使得水相渗流通道增多,生产压差增大、渗流压耗降低及水湿程度减弱是导致储集层束缚水能力减弱、压裂后气井产水的主要机理。可从控制压裂改造规模、优化生产制度、调整助排剂加量及注入时机等方面来提高高含水致密砂岩气藏压裂后控水采气效果,延缓气井见水时间,减小产水规模。
针对气顶底水窄油环油藏易气窜水锥、剩余油分布复杂的生产难题,在渤海矿区逐渐探索出利用水平井开发的井位优化与挖潜策略。基础井网阶段:水平井段垂直构造线穿多层来提高储量动用程度,并匹配智能滑套分采管柱以缓解层间矛盾;基础井网平行于流体界面,部署于油水界面之上1/3油柱高度避气控水。综合调整阶段:通过油藏数值模拟研究,油田开发进入中—后期,剩余油平面上主要富集于井间滞留区,纵向上后期水体能量驱动逐渐发挥主要作用,剩余油主要富集于油层上部。对比井间侧钻、气顶注气和屏障注水方案增油量指标,当前剩余油挖潜策略以井间侧钻与气顶注气为主。井间侧钻通过低产低效井平面侧钻至井间,纵向高部位部署挖潜剩余油,单井净增油量为3.4×104~4.2×104 m3;气顶注气通过采气井转天然气回注,补充气顶能量,气驱水平井上部剩余油,提高原油采收率,预测净增油量为5.2×104 m3。
为明确辫状河储集层隔夹层对剩余油分布的控制作用,以大港油田刘官庄地区馆陶组三段Ⅱ砂组为例,利用岩心、测井、录井、开发生产等资料,建立了研究区目的层段隔夹层定量识别标准,确定了隔夹层层次结构、成因及对剩余油分布的影响。研究区隔夹层可划分为砂组间隔层、单砂体间夹层和单砂体内夹层,分别发育在7级、8级和9级砂体构型界面附近。砂组间隔层与泛滥平原泥岩和粉砂质泥岩有关,厚度多为几十厘米至数米,对油气的垂向分隔作用强,开发过程中边水沿着地层优先推进,导致边部水淹严重,剩余油多分布在远离注水井的复合心滩坝及辫状河道的上部。单砂体间夹层与废弃河道和冲沟中的细粒沉积有关,厚度一般为0~2 m,局部阻碍流体垂向运移,侧向上控制着不同砂体间的剩余油分布,主要形成废弃河道控制型和冲沟控制型2种剩余油分布模式。单砂体内夹层主要与侧积泥岩、落淤层和河道间泥质沉积有关,层内夹层厚度可达几十厘米,可形成侧积泥岩控制型、落淤层控制型及河道间泥岩控制型3种剩余油分布模式。
油井压裂后,流体在地层中的流动不再是简单的线性流或径向流,流场变得复杂,无法直接运用解析方法求解。为了求解压裂直井的产量公式,将地层中的复杂流场进行了分解,划分成外区径向流、中间线性流和裂缝线性流3个简单流形;对简单流形分别进行求解,并采用水电相似原理和等值渗流阻力法,解析求解得到压裂直井的产量公式。该公式不仅可以计算和预测油井产量,还可以确定压裂裂缝的长度及压裂效果。
剩余油聚集度是评价高含水期油藏开发效果及开发潜力的重要指标。通过剩余油储量丰度,确定油藏优势储量区;利用单块面积、分布密度和形状指数,通过熵权法确定各指标的权重,最终形成剩余油聚集度的表征。研究表明,对于一个稳定开发的油藏,开发过程中剩余油的离散与聚集可分为一次离散阶段、迅速分离阶段、波动聚集与离散阶段和二次离散阶段。利用表征指标对大港油田港东开发区二区七断块Nm3-4-1小层进行评价,该小层剩余油聚集度随着开发的进行稳步下降,现阶段由于注采结构和井网调整,剩余油聚集度开始上升。
塔里木盆地顺北油气田断溶体气藏凝析气井地层压力波动明显,与基于地层压力不变的传统系统试井解释方法不适配;由于含水和高含凝析油,常规气井无阻流量的评价结果偏差较大。为实现顺北油气田凝析气井产能评价,利用试井阶段弹性产率修正了系统试井资料,提出了含水和高含凝析油的凝析气井产能评价方法。通过实例验证,该评价方法适用于顺北油气田凝析气井无阻流量的产能评价,为顺北含水高含凝析油凝析气井产能定量认识提供了依据。
综合分析顺北油田超深断控缝洞型油藏地质与开发特征,确定了天然能量不足是目前导致顺北1号断裂带弱挥发性油藏产量快速递减及地层原油脱气的主要原因。采用数值模拟方法,明确了注水补能是目前最佳开发方式。研究结果表明:顺北油田超深断控缝洞型油藏注水重力分异作用是主要注水机理,注水能有效恢复地层能量;断裂带拉分段的水驱连通程度和能量平衡能力明显强于挤压段;超深断控缝洞型油藏注水开发具有沿断裂带快速水窜和水驱波及体积小的特征。通过注水,油藏地层压力平均恢复14.78 MPa,区块年递减率从48.6%降低到15.9%,阶段累计增油13.10×104 t,取得了较好的开发效果。
为了研究缝洞型油藏一井多靶分段压裂开发效果,基于离散缝洞模型,建立了考虑基质—裂缝渗流和溶洞自由流耦合的缝洞型油藏油水两相流动模型及数值模拟方法,分析了天然裂缝发育程度、底水及压裂簇数对开发效果的影响。结果表明:在无底水条件下,天然裂缝发育程度仅影响采油速度,对累计产油量影响很小;在有底水条件下,底水沿天然裂缝上升会驱替溶洞中原油,产油量会随天然裂缝密度增大而升高;溶洞尺寸和压裂裂缝对缝洞型油藏产能具有显著影响;当天然裂缝发育程度较高时,每段一簇和多簇压裂裂缝开发效果差异明显减小,即采用一簇压裂裂缝便可控制整个缝洞甜点区域。