氧化碳驱提高采收率技术.ppt

二氧化碳驱提高采收率技术,项目来源：胜利油田有限公司2001年情报课题研究单位：设计院 地质院 采油院,第一章 概述第二章 CO2驱地质及油藏工程研究（地质院）第一节 CO2驱油藏地质特征 第二节 CO2油藏筛选标准 第三节 不同类型油藏实施CO2驱的开发程序及时机 第四节 CO2驱方案编制及优化方法 第五节 CO2驱油效果分析及评价方法第三章 CO2驱采油工艺研究（采油院）第一节 CO2驱采油工艺室内试验 第二节 CO2驱采油数值模拟技术 第三节 CO2驱井下工具和注采管柱的优化设计 第四节 CO2驱油过程及采出过程中的腐蚀机理及防腐工艺技术 第五节 CO2驱油藏伤害机理及油层保护措施（地质院、采油院）第四章 CO2驱地面工程配套技术研究（设计院）第一节 CO2气的来源 第二节 CO2运输 第三节 CO2驱采出物的处理第五章 胜利油田CO2驱应用前景（地质院、采油院、设计院）第一节 适宜胜利油田CO2驱的油藏类型、分布、储量及开发现状 第二节 胜利油田CO2气源情况分析 第三节 胜利油田开展CO2驱的技术潜力分析、经济效益分析及可行性评价,资料来源：1.PA库、中国石油文摘数据库；2.近年来的各种中、外石油技术杂志和SPE会议文集;3.涉及CO2驱技术的有关专著和书籍。检索结果 PA库有1163篇，中国石油文献库有169篇（其中多数为翻译文献）。内容涉及CO2实验研究、数值模拟、先导性试验和矿场应用等各个方面。这些文献大多发表于80年代中期以后，从内容上看，CO2驱技术作为一种成熟的三采技术，其工艺不断完善，应用领域不断扩大。本课题筛选了100多篇相关文献，并结合一些实例对国外CO2驱的应用情况、油藏地质和工程研究进行了调研。,一、国内外CO2驱的研究与应用概况,四、CO2驱矿场应用实例,五、小结,三、CO2驱油藏工程参数及优化技术,二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件,汇报提纲,国外CO2驱应用及研究概况,据美国油气杂志最新统计，目前正在实施的CO2驱项目数：,美国,64个,5个,4个,5个,加拿大,土耳其,特立尼达,国外CO2驱应用及研究概况,（104m3）,美国是CO2驱发展最快国家.自80年代以来,CO2驱已成为继蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术.目前美国的CO2驱项目已遍布13个州和墨西哥湾.美国大多数气驱方案是在20世纪80年代中期以后实施的,目前其增产油量仍呈继续上升的趋势.为了加大CO2驱技术的应用力度,美国已投巨资修建了4000多公里、跨越了四个州的CO2气输送干线.,美国CO2驱的应用情况,美国23个典型的CO2混相驱项目情况,国外CO2驱应用及研究概况,加拿大石油公司1994年对萨斯喀彻温地区的轻质和中质油（原油密度为0.8550-0.9042）油藏进行了CO2驱综合研究。1997年，该公司投资11亿美元在该地区的韦本油田进行了第一个大规模CO2混相驱。经研究，注CO2的采收率将比注水高30%-40%，生产寿命延长25年以上，至少可以再采出2000万m3原油。,加拿大和英国CO2驱的研究与应用,注CO2,注水,生产时间（年）,采收率,试验条件：采液速度3.1/年，注入速度8230m3/d，25年后相当于注入了0.75HCPV,注气采收率比注水高19.3,北海油田挪威大陆架油藏CO2混相驱可行性研究结果（据Lindeberg，组分油藏模拟软件和三维油藏模型，1993）,43.2,62.5,2口,面积,渗透率,68md,原油粘度,14mPa.s,注入井,1口,生产井,前苏联CO2驱的研究与应用,注气波及油层厚度提高30%,整个区块增产原油2.88万吨,1953年开始对注CO2技术进行研究,1967年在图依马津油田进行工业性基础试验,14km2,试验概况,井距,263m,338m,效果,注入CO20.14PV,12个月之后,一口含水从90%下降到86%,另一口井从88%下降到72%,国外CO2驱应用及研究概况,前苏联部分油田CO2驱矿场应用情况,据俄罗斯石油业杂志2000年No.1报道，俄联邦石油产量居前的乌拉尔-伏尔加和西西伯利亚两个地区的372个油田有910个层系渗透率不超过0.05，其中的355个层系已建议使用CO2气驱。研究和试验还证实，高含水和深层油藏等难采储量也是CO2驱技术的目标。,国外CO2驱应用及研究概况,加拿大有许多重油油藏不适合热采,据加拿大研究,这些油藏在不大于10-12MPa的压力下注入CO2即可达到降粘的目的,从而增加10%-15%的采收率.,渗透率低,CO2驱的另一个重要应用领域是开采重质油,土耳其实施CO2非混相驱的4个重油油田,Bati Raman,Ikiztep,Camulu,Amurlu,油藏地质特点,油层薄,埋藏深,含油饱和度低,重油CO2驱的研究与应用,国内CO2驱研究及应用概况,国内（大庆、胜利等油田）在70年代末就对CO2驱技术进行过室内研究，20多年来对CO2的驱油机理、相态特征等取得了比较成熟的认识。混相驱研究与先导试验：1990-1995年大庆油田率先在萨南地区进行了CO2混相驱先导性试验，1998年江苏油田在F14块进行了CO2混相驱先导性试验，1999年中原油田进行了文184块CO2混相驱的可行性研究，胜利油田也进行了樊124块CO2混相驱先导试验的研究。尽管已进行的先导试验都存在一些问题，但研究及试验结果均表明，CO2驱能够较大幅度提高原油采收率。CO2吞吐：国内部分油田（吉林、胜利等）也陆续实施了许多CO2吞吐项目，如滨南采油厂在一些油井进行CO2吞吐后，原油产量大幅提高。经测算，投入产出比为1：4。证实CO2吞吐作为单井增产措施，效果显著。,一、国内外CO2驱的研究与应用概况,四、CO2驱矿场应用实例,五、小结,三、CO2驱油藏工程参数及优化技术,二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件,汇报提纲,1.适于CO2驱的油藏类型,非混相驱：*重油或高粘油油藏*压力衰竭的低渗透油藏*高倾角、垂向渗透率高的油藏,混相驱：*水驱效果差的低渗透油藏*深层、轻质油藏*水淹后的砂岩油藏,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,15个砂岩油藏中,4个在一次采油之后就开始CO2驱,其余的在水驱之后,且有相当一部分处于高含水阶段.,美国目前正在实施的64个CO2混相驱工程项目中：,50md以下的占90%30md以下的占80%,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,CO2驱在高含水油田的应用呈上升趋势 Postle油田发现于1958年，1970年产量达到高峰为3498m3/d。注CO2前平均产油量仅318m3/d，含水高达98%。1996年实施CO2气水交替注入。到2000年产量比注CO2前增加5倍，达到1590m3/d，预计油田生产期将延长5年，提高采收率10%14%。,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,油层非均质性对CO2驱的影响油层非均质性是影响气驱效果的一个非常复杂的因素。不利方面：油藏的纵向非均质会使CO2优先进入高渗透层，从而使其在低渗透层中收效甚微。有利方面：若层间连通，由于流动势能差，可引起层间CO2与原油的交渗流动，也可取得很好的驱替效果。,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,渗透率 应用实例表明，CO2混相驱在不同渗透率的油藏都取得了较好的效果。油藏渗透率低可提供充分的混相条件，减少重力分离。另外，由于注入CO2有一部分溶解于地层水中形成碳酸后，可有效改善渗透率。,Slaughter油田41井产液中碳酸氢盐含量和212井注入能力的变化曲线,CO2溶于地层水形成碳酸后，溶解了碳酸盐胶结物（方解石、菱铁矿等），产液中碳酸氢盐含量增高，注入能力略有提高，表明随CO2的注入，渗透率有所提高。,二、CO2 驱适合的油藏类型及地质条件,混相驱要求的原油流体条件,一、国内外CO2驱的研究与应用概况,四、CO2驱矿场应用实例,五、小结,三、CO2驱油藏工程参数及优化技术,二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件,汇报提纲,三、CO2驱油藏工程参数与优化,CO2驱油藏工程参数,最小混相压力定义 最小混相压力就是CO2与原油达到混相的最小压力.普遍采用的定义:细管驱替试验中,注入1.2PV的CO2时驱替出95%-98%的油时的压力.,1.经验预测,最小混相压力预测方法,2.细管试验,预测方法很多，如粗略预测最小混相压力的NPC法、图板预测、公式预测法等。预测方法通常只用于CO2混相驱项目初选时最小混相压力的粗略估算。,细管试验法是最小混相压力精确测定方法。国外在设计CO2混相驱方案时，均以该方法测定的最小混相压力为基准。,三、CO2驱油藏工程参数与优化,CO2驱油藏工程参数,实施CO2驱，注入压力越高,驱油机理发挥的越充分,采收率提高幅度越大.但是,注入压力必须小于油层破裂压力.CO2驱油时,井口允许的最大注气压力等于油层允许的最大压力加上井筒摩擦阻力损失的压力减去井筒气柱压力:Pi=Pmax+PfPg,三、CO2驱油藏工程参数与优化,CO2驱提高采收率幅度随CO2用量增加而增大,但CO2达到一定量后,采收率提高幅度越来越小.通常,注气量根据油藏特性和驱动类型,通过室内试验确定.美国大西洋富田公司研究中心分析了许多矿场试验并经过数值模拟认为,CO2混相驱的合理用量一般为0.150.3PV.,CO2驱油藏工程参数,注入量与采收率的关系（据Claridge，油藏物理模型）,1.油带与水区流度比为0.12（有利），段塞与油带的流度比为2.5（不利）,2.油带与其前方水区流度比为49，段塞与油带的流度比为2.2,在流度比低的情况下0.2PV的段塞合理在流度比高的情况下0.26PV的段塞合理,0.10.15PV的CO2注入量是最佳注入量。,CO2注入量，PV,增产油量，104m3,美国SACROC油田单元CO2混相驱模拟计算的CO2注入量与增产效果的关系,三、CO2驱油藏工程参数与优化,注气速度的高低，影响重力分异作用及气体粘性指进。注入速度下限计算公式：薄油层和均质厚油层，需要克服重力分异的影响，注入速度较高；非均质正韵律厚油层，要充分利用重力分异作用使气体上升，驱替油层顶部层段的原油，要求的注入速度较低。,CO2驱油藏工程参数,三、CO2驱油藏工程参数与优化,CO2驱多采用水气交替注入方式，气水比一般为1:1。在生产中，为控制产气量，逐渐将气水比调整到1:2或1:3。如美国的凯利森德油田，开始阶段的气水比为2:1，当CO2累积注入量达0.016PV时，发生气窜。此后将气水比调整为1:1，为进一步控制气窜，气水比调整到1:2，最后达到1:3。,CO2驱油藏工程参数,产油量曲线,产气量曲线,注气量曲线,三、CO2驱油藏工程参数与优化,CO2驱基本可分为两种驱动方式：重力驱和水平驱。在倾斜油层中，把CO2注到构造上倾部位，并以低速驱替，利用重力维持CO2与原油混合，抑制指进，从而提高波及效率。在水平层状油藏，采用面积布井方式，可减少油气的重力分离，并易于对开发进行适当的调整。,CO2驱油藏工程参数,井网对采收率的影响（据Claridge，油藏物理模型）,1.油带与水区流度比为0.12（有利），段塞与油带的流度比为2.5（不利）,2.油带与其前方水区流度比为49，段塞与油带的流度比为2.2,流度比低时，9点井网好流度比高时，5点井网优于其它井网,三、CO2驱油藏工程参数与优化,美国CO2驱井网密度的参考标准是0.26km2/井。从对国外24个CO2驱油矿场应用的统计来看，井网密度从不到0.1km2/井到0.7km2/井均有较好的效果。美国大多数CO2驱的井网密度为0.30.4km2/井。,CO2驱油藏工程参数,CO2驱油藏工程参数的优化技术,三、CO2驱油藏工程参数与优化,实验技术,物理模型预测,岩心驱替试验,组分模型,数值模拟技术,黑油模型,流管模型,混合参数模型,三、CO2驱油藏工程参数与优化,实验技术,物理模型预测,岩心驱替试验,组分模型,数值模拟技术,黑油模型,流管模型,混合参数模型,三、CO2驱油藏工程参数与优化,一、国内外CO2驱的研究与应用概况,四、CO2驱矿场应用实例,五、小结,三、CO2驱油藏工程参数及优化技术,二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件,汇报提纲,四、CO2驱矿场试验及应用实例,1.高含水油田CO2驱提高采收率实例,2.低渗透油田CO2混相驱开发实例,3.稠油油田CO2非混相驱开发实例,油藏特征：Wilmington油田发现于1936年，油藏分为七个油层组，深度从2300到4800英尺（7001460m）。油藏断层发育，地质情况复杂。注CO2前，多数油层的采收率为30%。,1.高含水油田CO2非混相驱提高采收率实例：Wilmington油田,Wilmington油田剖面图,四、CO2驱矿场试验及应用实例,Wilmington油田，Tar层CO2驱油藏参数,原油中CO2溶解量随压力的增高而增加。CO2的溶解作用明显改变了原油的粘度，当CO2压力在1080磅/英寸2（7.4MPa）时，粘度从283mPa.s降到18mPa.s。,CO2溶解量和原油粘度与压力的关系,粘度,CO2溶解量,地层体积系数,CO2溶解量,粘度,地层体积系数,试验区工程参数：注入压力：8.3MPa注气速度：2.83104m34.25104m3/天/井注水量：197m3/天/井 气水比：1：2,CO2驱试验井网构造图,产油量：从28b/d（4.5m3/d）升至170b/d（27m3/d）含水：从98%降至84%先导试验后，CO2驱使用规模逐步扩大到整个Tar层，到1987年，采收率达到11%。,200,160,120,80,40,100,90,80,70,1981,1982,1983,含水,产油量b/d,采油速度和累积油产量,1981年3月开始CO2驱,生产效果,1地质及油藏描述 Rangely Weber油田地质储量为2.9108m3。是落矶山脉地区最大的油田。储集层由一系列风成砂岩、河成粉砂岩和泥岩交互而成。油藏被5个泥岩层分成6个产油层，每个产油层内有许多小的泥岩层段。东北至西南走向的主断层在该油田的东半部延伸约4.8km。该断层在Weber地层的断距达15m，局部地影响着水和CO2的注入。除油田主断层外，出现了其他局部天然裂缝区域，天然裂缝造成了水和CO2方向性突破趋势。,2低渗透油田CO2混相驱开发实例1：Rangely Weber砂岩油藏,四、CO2驱矿场试验及应用实例,Rangely Weber砂岩油藏储层和流体特性,CO2驱动态及效果,注入参数：注入量：0.3PV WAG注入比：1:1项目实施：注CO2前，通过注水给油藏增压。把油藏压力从18.6MPa增加到最小混相压力20.0MPa之上。效果：1986年10月开始注CO2。到1993年12月的7年间，产水量明显下降，增产原油440万m3，约占原始地质储量的1.8%。,3.稠油油田CO2非混相驱开发实例：BatiRaman油田油藏特征：地质储量：0.3108m3 原油粘度：592mPa.s，岩性：白垩系礁源岩和石灰岩，平均深度：1300m 平均孔隙度：18%渗透率范围：10100md,四、CO2驱矿场试验及应用实例,生产效果,1986年开始注CO2时，油藏压力已从原来的12.4MPa降至2.8MPa。1992年5月该油田原油日产量从注CO2前238.5m3上升到2067m3。到1998年1月，油田增加产量540104m3。累计原油产量在10年内翻了一番。,4.小断块油藏CO2吞吐提高单井产量 CO2吞吐采油法适合于不能进行大面积CO2驱油的小型断块油藏。,四、CO2驱矿场试验及应用实例,美国独立石油公司80年代在路易斯安那州和肯它基州的14个油田106口井实施CO2吞吐作业。其中，97口井产油量显著增加，获得成功。另外9口井中，8口井由于注CO2期间发生机械故障，1口井由于CO2运输中断而失败。Monger（蒙格）等人对80个CO2吞吐项目分析后得出，CO2段塞越大，增产的原油越多，最佳浸湿周期为2-3周。注CO2能明显降低产水量。,一、国内外CO2驱的研究与应用概况,四、CO2驱矿场应用实例,五、小结,三、CO2驱油藏工程参数及优化技术,二、CO2驱适合的油藏类型及地质条件,汇报提纲,CO2驱能大大提高石油产量和延长油田开采寿命,CO2驱成本较低,CO2驱技术及经验均已成熟,尽早实施CO2驱，否则大量剩余油将永远不能采出,实施CO2驱不要太迟,Lambert-Implementing CO2 Floods：no more delays,胜利油田实施CO2驱的前景,（1）低渗透稀油油藏CO2混相驱,（2）常规稠油油藏CO2非混相驱,（3）小断块油田CO2吞吐,37个适合CO2混相驱的油田或区块，合计地质储量为9.7865 亿吨。按提高采收率10%计算，将增加可采储量近1亿吨。,四个整装常规稠油油田的动用地质储量为11.6亿吨，且都已进入高含水开发阶段，可实施CO2非混相驱，按提高采收率幅度8%计算，将增加可采储量近1亿吨。,胜利油田小断块油田为数众多，CO2吞吐法提高原油产量和采收率技术在这类油藏有广阔的应用前景。,关于胜利油田实施CO2驱的看法,W.A.Flanders等人曾对许多油田规模CO2驱项目进行了详细的分析和评价。认为不同类型、不同规模的CO2驱提高原油采收率和增产效果具有相似性。,（一）尽快实施CO2混相驱先导试验,（二）建议开展CO2非混相驱研究与试验,（三）将CO2吞吐作为小断块油田的单井增产措施,