胜利油田低渗透油藏CO2驱提高采收率技术及应用宋

胜利油田低渗透油藏CO2驱提高采收率技术及应用胜利油田勘探开发研究院二零一五年十一月汇报提纲二、二氧化碳驱提高采收率技术三、矿场试验进展及效果分析一、概况胜利油田低渗透油藏已探明地质储量11.6亿吨（动用7.6亿），其中特低渗透油藏3.45亿吨，占40.0%，是下一步提高采收率的重要阵地。特低渗透油藏占比例%5.811.038.150.003060九五十五十一五十二五（一）技术研发背景弹性开发采收率低(8%左右)、注水难度大（注入压力30MPa）。面临的困难：特低渗透油藏没有好的能量补充方式（一）技术研发背景超临界CO2是优越的驱油剂，可大幅度提高特低渗透油藏采收率。压力（兆帕）（一）技术研发背景（一）技术研发背景CO2-EOR是我国现阶段规模化CO2利用封存有效途径二氧化碳驱油利用特点提高采收率幅度大同步实现封存利用潜力大已开展多项实践•国外：100多项，40年•国内：开展多个先导试验•胜利油区可实施CO2的低渗资源4.19亿吨。•在EOR过程中，40％-60％CO2封存于地下•CO2驱油技术能够有效提高采收率7-20％注入能力好•相同条件下，CO2注入压力远低于注水压力（1/2左右）（二）国内外CO2驱应用情况1、国外CO2驱应用情况2、国内CO2驱应用情况（二）国内外CO2驱应用情况3、胜利油田注CO2提高采收率技术2007-2011高89-1块CO2驱先导试验2012-大规模CO2液化提纯、输送、驱油封存技术研究及工程应用矿场实践阶段1997-2000CO2吞吐室内及现场试验2001樊124块CO2混相驱室内实验室内实验阶段1967CO2驱提高稠油采收率的室内实验1978CO2混相驱实验研究，列入石油化学工业部“六五”科技攻关项目（二）国内外CO2驱应用情况基础研究建立CO2驱室内系统评价方法形成了CO2驱提高采收率油藏工程方案优化设计技术明晰了影响CO2驱开发效果的主控因素机理研究适应性评价标准注采工艺先导试验捕集工艺大规模应用CO2与原油相互作用机理(产出气回注对驱油效果影响)CO2与储层相互作用机理建立了CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准，评价了资源潜力CO2驱免压井安全注气管柱及多功能采油管柱CO2腐蚀控制技术CO2驱气窜控制技术地面工程齐鲁石化首站—高青末站管道及液化提纯高89地区CO2驱注入及采出液地面处理技术CO2驱产出气回收工艺发明了回收低分压CO2的复合胺溶剂开发了热泵式低能耗CO2捕集工艺推进高89-1块CO2驱先导试验编制《高89-樊142地区特低渗透油藏CO2驱工业试验方案》一、概况汇报提纲二、二氧化碳驱提高采收率技术三、矿场试验进展及效果分析一、概况二、二氧化碳驱提高采收率技术（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理（四）研制了CO2驱免压井安全注气管柱及多功能采油管柱（五）探索了CO2驱气窜控制技术（一）建立了CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准（三）形成CO2驱提高采收率油藏工程优化设计技术（一）驱油与封存选址技术1、影响驱油与封存效果的主控因素研究利用室内物理模拟、数值模拟和数理统计方法，研究了CO2驱效果影响因素，其中混相能力与油藏渗透率是主要影响因素。2、混相能力与驱油效率的关系0204060801000.50.60.70.80.91.01.11.21.3混相能力驱油效率(%)混相能力与提高驱油效率关系曲线图0204060801000.50.60.70.80.91.01.11.21.3混相能力驱油效率(%)0204060801000.50.60.70.80.91.01.11.21.3混相能力驱油效率(%)混相能力与提高驱油效率关系曲线图非混相驱近混相驱混相驱混相能力=地层压力混相压力混相能力=地层压力混相压力（一）建立了CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准通过CO2驱油实验，建立了启动压力与储层渗透率的关系，CO2驱渗透率下限为0.5mD。01020304001234567891011渗透率10-3μm2启动压力MPa/100m注二氧化碳注水0.5油粘度：1mPa.s渗透率范围：0.1～10mD岩心尺寸：1.5cm×7cm3、CO2注入能力评价——渗透率下限确定（一）建立了CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准评价标准≧1（混相驱）0.8～1（近混相驱）渗透率,mD0.5油藏条件下原油粘度,mPa.s12油藏条件下原油密度,103kg/m30.8762剩余油饱和度，%25单储系数，m3/（km2.m）39000油层深度，m2000地层温度，℃145评价参数参考参数关键参数混相能力CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准表（Q/SDY1200-2012）实现了CO2驱油藏适应性的多因素定量评价。（一）建立了CO2驱提高采收率油藏适应性评价标准（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理长岩心物理模拟流程长细管混相仪油气相态分析仪和有机质沉淀测试系统建成功能齐全的CO2驱实验室，总资产2000多万元。设备名称模拟条件主要功能长细管混相仪温度：180C；压力：70MPa混相压力和混相组成研究长岩心物理模拟流程温度：180C；压力：70MPa双岩心夹持器3.8cm200cm2.5cm200cm驱油效果评价、注气参数优化、注入能力评价、流度控制研究等。油气相态分析仪和有机质沉淀测试系统温度：180C压力：100MPa气驱相态特征测试、气驱机理研究、有机质沉淀析出研究等。气相色谱仪油、气组分分析高温高压界面张力仪温度：180C；压力：70MPa高温高压条件下油水、油气界面张力测试。气驱非均质长岩心物理模拟流程：技术指标及功能达世界领先水平•温度：180C；•压力：70MPa；•双岩心夹持器：3.8（2.5）200cm；•模拟地层倾角：0°~90°技术指标主要功能•注气参数优化；•注气对储层物性影响；•非均质性对气驱影响；•抑制气窜及流度控制方法优化；•地层倾角对气驱的影响；•采出气组分在线分析。价格为同类进口产品的1/2双岩心驱替实验装置流程示意图气体增压泵2三相计量三相计量54油泵气体流量计加稀泵水泵电磁阀油泵加稀泵水泵电磁阀3电磁阀色谱仪气体流量计电磁阀色谱仪电磁阀电磁阀非均质长岩心物理模拟流程技术指标主要功能（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理1、CO2与原油相互作用机理CO2与地层油相特性实验表明：CO2具有膨胀降粘、降低界面张力、改善流度比和强烈的抽提作用，是一种高效驱油剂。改善油水粘度比膨胀降粘作用降低界面张力0.00.30.60.91.21.50.0012.3839.9758.4276.26111.28132.33CO2溶解度膨胀系数0.00.51.01.52.02.5粘度膨胀系数粘度强烈的抽提作用0.400.600.801.001.201.401.600.01.02.03.04.0累积CO2注入量，PV油相体积系数Vi/Vo1次抽提2次抽提4次抽提3次抽提CO2多次抽提后的油相体积变化（126℃,30MPa）0.400.600.801.001.201.401.600.01.02.03.04.0累积CO2注入量，PV油相体积系数Vi/Vo1次抽提2次抽提4次抽提3次抽提CO2多次抽提后的油相体积变化（126℃,30MPa）00.511.522.533.544.51215171922262830压力/MPa界面张力/mN/m00.40.81.21.622.49121518212427压力/MPa油水粘度比（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理高89-1块CO2与原油混相压力为28.94MPa。模型参数细管长度m细管直径mm空气渗透率mD孔隙度%实验温度℃驱替速度m/h166.3510.032.251260.873不同压力下细管驱油效率与注入倍数的关系曲线驱替压力与驱油效率关系曲线0204060801000.00.20.40.60.81.01.21.4注入倍数PV采收率(%)23.9MPa26.0MPa27.9MPa30.0MPa31.9MPay=5.3286x-58.343y=1.0316x+65.58302040608010012020253035驱替压力MPa驱油效率(%)28.94，95.4%0204060801000.00.20.40.60.81.01.21.4注入倍数PV采收率(%)23.9MPa26.0MPa27.9MPa30.0MPa31.9MPa28.94，95.4%（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理1、CO2与原油相互作用机理CO2沥青质伤害评价1、CO2与原油相互作用机理原油中固相含量测试结果实验次数实验条件转样体积/Ml测试固相含量/%质量百分比/%1未接触CO248.820.0160.044251.190.0330.086353.010.0200.051452.740.0240.062554.870.0300.0736接触17.5MPa5.080.0110.285735MPa3.050.0090.382在混相/非混相条件下，有微量沥青质析出，但不会对储层造成伤害。0.00.20.40.60.81.01.21.40.00.51.01.52.02.5注入倍数PV压差MPa长岩心驱替过程压力变化规律（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理1、CO2与原油相互作用机理3、CO2与储层的作用机理CO2溶于水形成碳酸水，溶解储层的灰质，改善储层渗透率。储层颗粒的脱落运移，堵塞地层，降低储层渗透率。（溶解灰质，孔隙度变大，渗透率变大)（脱落颗粒堵塞孔喉，渗透率变小)CO2在地层水中溶解度（m3/m3）30平均碳酸盐含量（%）16CO2+H2OH2CO3H2CO3+CaCO3Ca(HCO3)2H2CO3+MgCO3Mg(HCO3)2（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理（二）明晰CO2与原油混相机理及与储层相互作用机理3、CO2与储层的作用机理（三）形成CO2驱提高采收率油藏工程优化设计技术精细三维地质建模室内试验地层模型构造模型储层模型油藏模型流体相态模型动态模型历史拟合（Eclipse）CO2驱油藏方案优化设计井距优化最优CO2驱油藏工程方案长岩心驱替混相压力测定相特性实验井网优化压力保持水平注气速度优化注气量优化注入方式制定了CO2驱提高采收率油藏工程方案优化设计流程1、精细地质研究（三）形成CO2驱提高采收率油藏工程优化设计技术形成以“频谱成像预测储层、裂缝识别与表征、CO2驱流动单元精细划分”技术为核心的精细油藏描述技术。频谱成像预测储层流动单元精细划分技术裂缝识别与表征技术古地貌分析调谐能量平面图（三）驱油与封存精细地质研究1、精细地质研究按照“主力油层以单砂体为单元，非主力油层以小层为单元”的原则。数据准备基础地质研究沉积模型的初步筛选井粗化及数据分析物性模拟地震构造解释沉积微相模拟地震与地质是否匹配储量计算地质构造建模储量预算各参数统计生产动态资料统计分析地质模型建立否地质模型优选是构造建模沉积微相模拟储层物性建模模型输出精细地质建模流程高89-1块沙四段21小层顶面构造图21小层1砂体渗透率图21小层1砂体孔隙度图模型规模：56×130×57步长:30m×30m×.5m总节点数：41,4960（三）形成CO2驱提高采收率油藏工程优化设计技术1、精细地质研究CO2混相驱的机理改善原油流动性膨胀地层原油降低界面张力形成溶解气驱萃取组分模型相态软件包2、建立流体相态模型（三）形成CO2驱提高采收率油藏工程优化设计技术原油体积系数随压力变化关系0.920.940.960.981.001.021.045,00010,00015,00020,00025,00030,00035,000压力(kPa)体积系数FinalROVInit.ROVExp.ROV拟合前拟合后实验值原油体积系数随压力变化关系0.920.940.960.981.001.021.045,00010,00015,00020,000