發(fā)布時(shí)間：2020-08-15 17:20

【摘要】：在邊底水?dāng)鄩K油藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中,邊底水的侵入會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)井見(jiàn)水時(shí)間短、無(wú)水采油期短,見(jiàn)水后油井含水上升快、油井暴性水淹等生產(chǎn)問(wèn)題,嚴(yán)重影響了油藏的開(kāi)發(fā)效果。向邊底水?dāng)鄩K油藏注入CO_2、N_2、混合氣(CO_2+N_2)、泡沫等氣體介質(zhì)可以起到控水增油的作用,但其控水增油的相關(guān)機(jī)理及適用界限目前尚未明晰。以冀東油田典型的邊底水?dāng)鄩K油藏為研究對(duì)象,借助室內(nèi)注氣高壓物性實(shí)驗(yàn)(PVT)、一維和三維邊底水物理模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬等手段開(kāi)展了CO_2、N_2、混合氣、化學(xué)復(fù)合注氣(泡沫+氣體、凝膠+氣體)等注氣控水增油相關(guān)實(shí)驗(yàn)及理論分析,研究CO_2、N_2、混合氣、泡沫復(fù)合注氣、凝膠復(fù)合注氣等技術(shù)的儲(chǔ)層適用條件,并探討其控水增油的相關(guān)機(jī)理。PVT注氣高壓物性分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CO_2、N_2以及混合氣對(duì)地層油體積系數(shù)和粘度的影響表現(xiàn)為CO_2混合氣N_2,而對(duì)飽和壓力的影響則表現(xiàn)為N_2混合氣CO_2。CO_2與N_2相比具有更好的降粘和膨脹效應(yīng),混合氣則介于純CO_2與純N_2之間�；诨旌蠚庵蠧O_2和N_2的組成比例建立了氣體-地層油體系飽和壓力、體積系數(shù)和粘度的計(jì)算公式。通過(guò)高壓物性實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)歸納與分析,明確了注入氣體在純油相、純水相以及油水混合體系中的溶解規(guī)律,即不同類型氣體在液相中的溶解能力表現(xiàn)為CO_2混合氣N_2,同種氣體在不同液相中的溶解能力則表現(xiàn)為純油相油水混合物純水相。根據(jù)氣相和液相的組成比例建立了注入氣體與儲(chǔ)層流體的溶解度計(jì)算公式,進(jìn)而可計(jì)算CO_2、N_2和混合氣在任意油水比例條件下的溶解度,為揭示注氣控水增油技術(shù)的相關(guān)機(jī)理提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。注氣控水增油物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,儲(chǔ)層條件下注入氣體以油相溶解氣、水相溶解氣和自由氣三種形式存在。注入氣體的控水效果是水相溶解氣溶解和自由氣增能的綜合效應(yīng),而注入氣體的增油效果則是由油相溶解氣的降粘、膨脹以及自由氣置換等作用所致。在含水率為98%的中高含水階段,利用CO_2控水增油,水相溶解氣的占比可達(dá)40%~50%,其溶解作用對(duì)氣體控水增油的影響不容忽視;N_2氣體微溶于水相和油相,其控水和增油的機(jī)理分別依靠于自由氣的增能和置換作用�；旌蠚饪厮鲇偷臋C(jī)理是CO_2和N_2的綜合效應(yīng),在優(yōu)化混合氣配比和注入方式的基礎(chǔ)上,可充分發(fā)揮CO_2的溶解、降粘、膨脹作用和N_2的增能、置換作用改善注氣控水增油的效果。對(duì)于中高滲儲(chǔ)層可采用純CO_2或CO_2:N_2=9:1的混合氣實(shí)現(xiàn)控水增油,而對(duì)于已脫氣的低滲透儲(chǔ)層則可采用純N_2或CO_2:N_2=1:1的混合氣實(shí)現(xiàn)控水增油。三維水平井組控水增油物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在明確單井CO_2、N_2、混合氣等控水增油機(jī)理的基礎(chǔ)上,注入氣體在井間還可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),即揭示了水平井組協(xié)同注氣(HSGI)和水平井組注混合氣(HMGI)控水增油的相關(guān)機(jī)理,通過(guò)合理注氣類型、注氣模式和注入量分配方式的選擇,向油藏中注入氣體,依靠重力作用、邊底水驅(qū)、次生輔助氣驅(qū)等多重作用驅(qū)替和置換原油,實(shí)現(xiàn)井間剩余油的合理有效動(dòng)用。數(shù)值模擬結(jié)果表明,注氣量及其分配方式、注氣時(shí)機(jī)、井組距邊底水距離、井距等為注氣控水增油的主控因素。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出了井組注氣控水增油技術(shù)的儲(chǔ)層適用界限,即井組協(xié)同注氣技術(shù)適用于中高滲、高傾角、薄差層等油藏,而井組注混合氣技術(shù)可適用于中高滲和低滲透油藏,且在低滲透油藏控水增油方面更具優(yōu)勢(shì)。針對(duì)裂縫性油藏,揭示了水平井組化學(xué)復(fù)合注氣(HCAGI)控水增油的相關(guān)機(jī)理及適用界限。即先采用泡沫、凝膠等化學(xué)劑對(duì)裂縫等優(yōu)勢(shì)通道進(jìn)行封堵,延緩邊底水的突進(jìn),再后續(xù)注入氣體,擴(kuò)大注入氣的波及體積。根據(jù)優(yōu)勢(shì)通道級(jí)別可選擇泡沫復(fù)合注氣(HFAGI)和凝膠復(fù)合注氣(HGAGI),分別適用于滲透率突進(jìn)系數(shù)小于等于30的裂縫性油藏和突進(jìn)系數(shù)大于30的裂縫性油藏。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE357.45
【圖文】：

為原生水；油藏開(kāi)發(fā)以后，由于地層壓力平衡被打破導(dǎo)致邊水、底水或頂層水向油井突進(jìn)，這些來(lái)水稱之為次生水。圖1.1 油藏邊水、底水、頂部水示意圖Fig.1.1 Picture of edge water/bottom water/top water in the reservoir此后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)邊底水油藏見(jiàn)水規(guī)律及影響因素開(kāi)展了大量的研究。在1960 年之前，由于研究方法有限，大多采用理論研究的手段開(kāi)展邊底水油藏見(jiàn)水規(guī)律研究及影響因素分析。1931 年，Wright H.[12]對(duì)美國(guó)俄克拉荷馬州部分邊底水油藏進(jìn)行了產(chǎn)液能力分析，認(rèn)為邊底水能量對(duì)油田采收率的貢獻(xiàn)巨大，同時(shí)也指出邊底水的水侵速度過(guò)快會(huì)嚴(yán)重影響天然能量的開(kāi)發(fā)效果。1935 年，Muskat M.和Wycokoff R.[13]提出了經(jīng)典的水錐理論，即由于油水密度差的影響，在生產(chǎn)井井底會(huì)形成一個(gè)錐形水體，且水錐對(duì)壓力梯度極其敏感。1946 年

（1）沿高滲層或高滲通道選擇性侵入；（2）邊底水沿油藏底部的舌進(jìn)；（3）生產(chǎn)井井底的水體錐進(jìn)。圖1.2 單斜邊底水油藏邊底水侵入機(jī)理Fig.1.2 Encroachment mechanisms of edge-bottom water in monoclinic oil reservoirs1960 年以后，隨著室內(nèi)物理模擬技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)邊底水油藏見(jiàn)水規(guī)律和影響因素有了更為深入的認(rèn)識(shí)。1961 年，HenleyD.和 OwensW.[17]根據(jù)相似理論建立了底水驅(qū)物理模型，研究了井距、流度比、產(chǎn)液速率、重力和毛管力、油井導(dǎo)流能力和完井方式等因素對(duì)底水驅(qū)開(kāi)發(fā)的影響，并重點(diǎn)指出重力在底水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中具有不可忽視的作用。1962 年，CoatsK.[18]建立了底水驅(qū)油藏的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了無(wú)因次壓力降與無(wú)因次時(shí)間的關(guān)系，可用于預(yù)測(cè)底水驅(qū)油藏的壓力以及水侵速度。1965 年

圖2.1 ST-PVT儀器圖Fig.2.1 Picture of ST-PVT analysis system圖2.2 7890B型氣相色譜儀設(shè)備圖 圖2.3 VISCOlab PVT粘度計(jì)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2794416