二氧化碳采油配套技术研究进展与下步工作

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油充分反应,造成CO2浪费;但焖井时间过长,会消耗CO2
的膨胀能,且CO2还会从原油中分离出来,降低利用率。
数值模拟表明焖井时间大于30天以后对增产效果影响
不明显,现场焖井时间一般为15~30d。
(二)配套注入工艺研究成果
2、地面注入工艺优化结果 二氧化碳吞吐施工流程图
容积:25m3 最高耐压:2.2MPa 运输CO2(1.8~2.0MPa) 最低耐温:-100℃ 运输CO2(-17℃) 350采油树 额定压力:35MPa 温度级别:-29 ~ 121℃ 材料级别:DD
胶皮发生明显的膨胀变形
(二)配套注入工艺研究成果
损坏的螺杆泵定子胶皮(胶皮变脆、碎裂)
CO2能够渗入胶皮内部,使胶皮膨胀变形。
(二)配套注入工艺研究成果
橡胶溶胀机理
橡胶在超临界二氧 化碳中于90℃、11Mpa 的条件下溶胀20min、 40min、120min后电镜 扫描对比图。可以看出
二氧化碳侵入后留下圆
y = 0.0087x 3 - 0.4998x 2 + 16.28x + 484.81
480m
实测最低温度绘制一条温度曲 线。根据曲线看出,冰点在 480m附近。
(二)配套注入工艺研究成果
(3)注入管柱优化
①光油管正注
作业下入光油管,注入CO2,焖井放喷后,下泵生产。 CO2
优点: 油管注入,保护套管,防止冻裂、 卡泵等情况发生。 不足: 单独下泵对吞吐效果造成影响,
较好
15-20 0.9-0.95 70-90 12-20 45-50 100-1000 0.8-0.89 25-30 0.5-0.55
中等
10-15 0.85-0.9 90-110 5-12 40-45 1000-3000 0.89-0.96 15-25 0.55-0.6
较差
8-10 0.8-0.85 110-130 3-5 35-40 3000-5000 0.96-0.99 10-15 0.6-0.7
b—长轴,二氧化碳横向作用半径,根据油藏渗透率、剩余油饱和度确 定作用半径:
高渗透油藏:8-10米;中等渗透油藏:5-8米;低渗油藏:3-5米
注入体积经验系数的确定: 根据地层压力和亏空程度综合判断,一般采用0.2-0.4。
(二)配套注入工艺研究成果
(2)注入速度的确定 分析国内外CO2吞吐经验,在低于破裂压力的前提下, 较快的注入速度可取得更好的吞吐效果;但过快的注入速
GP3井下各处温度变化曲线
垂深--温度 变化曲线
-20 0 20 40 60
温度°C
GP3吞吐过程中在井下300m、 500m、900m、1000m、1700m、 2000m处放臵6个温度计,根据
80
0 200 400 600
垂深 m
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Sw
(一)油藏工程研究成果
(2)吐阶段形成泡沫贾敏效应及降低水相渗透率
CO2进入地层后会有一部分溶解于水中,在吐阶段压 力下降时,CO2从水中溢出形成泡沫水流,泡沫水流由于 贾敏效应会起暂堵作用。另外,在油水两相渗流过程中, 极少气相的存在就能使水相渗透率大幅减小,从而起到良
好的控水作用。
(一)油Fra Baidu bibliotek工程研究成果
度可能导致井口刺漏及邻井气窜,一般取3-8t/h。
根据数值模拟结果,提高注入速度可以提高CO2在油层
中的运移速度,扩大波及体积。
现场实施过程中,参考设备能力,设计CO2注入排量为 3-5t/h。
(二)配套注入工艺研究成果
(3)焖井时间确定
焖井的主要作用为使注入的CO2相态趋于稳定,不断
溶解、溶胀和萃取。若焖井时间过短,CO2没能与地层原
62351 2400 16588 15296
102104 5005 32353 36679
808557 67285 400866 220700
176 139 207 253
1.2 1.5 1.7 1.6
2.9 2.5 3.6 3.8
2013
120
110
91.7
28067
28067
119706
106
0.8
2.2
汇 报 提 纲
一、二氧化碳采油技术应用现状 二、二氧化碳吞吐配套技术研究成果 三、二氧化碳吞吐技术下步工作意见
(一)油藏工程研究成果
1、明确了CO2吞吐增油的主要机理
(1)CO2对原油的溶胀效应
室内实验表明:当CO2注入比例达到35%时,溶解气油比由注入前 的33.8m3/m3提高到105m3/m3, 可使原油体积膨胀11%。
杆式泵示意图 管式泵示意图
管式泵
技术参数: ∮38mm/∮44mm,阀总 成为碳化钨(防腐型), Ⅱ级间隙,双固定球座, 泵体承压28MPa,有效 冲程6m。 适用范围: 日产液5-20方、泵深小 于2300m、井斜小于 25°深层油井。
(二)配套注入工艺研究成果
5、复合吞吐技术
(1)强堵体系 封堵高渗通道,扩大CO2波及体积,改善吞吐效果。 适用范围:
地层
作业费用增加。
(二)配套注入工艺研究成果
②杆式泵正注
吞吐前上提抽油杆将杆式泵脱离支撑密封接头,通过杆式泵与油
管内环形空间正注CO2,焖井放喷结束后,下放抽油杆使杆式泵与支撑 密封接头对接生产。
CO2
优点:
油管注入,保护套管,缩 短施工周期,降低作业成本。 目前共应用杆式泵47井 次,未出现油管冻裂现象。
地层
地层
用2万元。
目前共实施反替防冻液20井次,其中已开井17口,有效16口,有效率94.1%。
(二)配套注入工艺研究成果
4、举升工艺优化
(1) CO2对螺杆泵定子胶皮的影响试验
实验目的:了解CO2对橡胶的影响,评价螺杆泵举升方式的适应性 实验过程:截取螺杆泵定子橡胶加工成短节,加装在CO2注入管线上
油藏压力 /MPa
压力 系数
油藏温度 /℃
目的层厚度 /m
含油饱和度 /%
粘度 /mPa·s
密度 /g.cm-3
孔隙度 /%
储层 非均质性
0.12
0.12
0.12
0.12
0.14
0.08
0.06
0.12
0.12
(二)配套注入工艺研究成果
1、方案设计优化
(1)注入量设计
A 水平井设计模型 二氧化碳气体在目的油层的作用范围看作椭圆柱体模型
③ 含水上升快,但累计产液量不高油井。
油田2010-2013年CO2吞吐效果统计表
年度 实施 井次 有效 井次 有效率 (%) 年度 增油 (吨) 累计 增油 (吨) 阶段 降水量 (方) 平均单井阶段 有效期 (天) 换油率 (吨/吨) 投入产出比
总计 2010 2011 2012
266 11 63 72
243 10 57 66
91.4 90.9 90.5 91.7
额定压力:31.5MPa 注入排量:5m3/h 最低耐温:-25℃
二氧化碳罐车
撬装式注入泵 井口
(二)配套注入工艺研究成果
3、注入管柱工艺优化
(1)问题的提出
(井次) 20 16 12 8 4 0 0-150米 不同深度油管破裂井数及比例
18/71.4%
4/14.3%
4/14.3%
150-300米
(二)配套注入工艺研究成果
通过系列试验,取得如下认识:
一是:CO2对螺杆泵定子胶皮有溶胀作用; 二是:低温CO2影响电泵电缆,并对电缆胶皮有溶胀作用。 根据试验结果,优化采用抽油泵举升方式。
(二)配套注入工艺研究成果
杆式泵
技术参数: ∮38mm/∮44mm,Ⅲ级 间隙,双密封方式,泵 体承压28MPa,有效冲 程7m。 适用范围: 日产液5-20方、泵深小 于1800m、井斜小于 20°浅层油井。
支撑密封接头
地层
上提抽油杆进行CO2正注
(二)配套注入工艺研究成果
③反替防冻液套管注入
不动管柱反替防冻液,套管注入CO2吞吐 防冻液 CO2
优点: 套管反替防冻液,可以
实现不动管柱套管注入CO2,
缩短了施工周期,减少了因 作业对吞吐效果的影响。 不足: 漏失量大油井防冻液不 易反替进入油管。 防冻液平均单井增加费
2、研究了CO2吞吐选井选层标准
通过参数敏感性分析,确定了复杂断块边底水油藏二氧化碳吞吐候选
油井的评价指标及等级划分。
选井参数及评价范围量化
选井参数
地层压力 压力系数 油藏温度/℃ 目的层厚度/m 含油饱和度/% 粘度/mP·s 密度/g/cm3 孔隙度/% 非均质性

>20 >0.95 50-70 >20 >50 <100 <0.8 30-35 <0.5
二氧化碳采油配套技术 研究进展、需求分析与下步工作意见
油田作业区 2013年12月


2010年二氧化碳吞吐控水增油技术在X油田试验成功,并 逐步得到推广,成为主要的增油措施之一。四年来,经过持 续的研究与试验,明确了增油机理和选井方法,形成了方案 设计、注入工艺、举升工艺、防腐治理等配套技术,并不断 完善,为二氧化碳吞吐采油技术的规模应用提供了理论保障。 下面我简要汇报四年来的研究成果,不足之处请领导和专家 批评指正。
吞吐前后含油饱和度剖面对比图
吞吐前
1 0.8
吞吐前后相渗关系对比
Krw Kro
数 值 模 拟 研 究
“排水压锥”
0.6
Kro
0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Sw
1
So显著上升
Krw
0.8
Kro
0.6
Sor下降
Kro
0.4 0.2
吞吐后
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
①经过多轮吞吐,存在水窜通道水平井;
②轨迹靠近油水边界,投产初期含水高的水平井;
③累计产液量高,存在强水洗通道的水平井。
(二)配套注入工艺研究成果
(2)暂堵体系 通过堵剂暂时封堵高渗通道,使注入二氧化碳能够进 入低孔、低渗地带溶解驱替其中剩余油。 适用范围: ①多层合采油井;
②水平井多井段,产液不均匀;
汇 报 提 纲
一、二氧化碳采油技术应用现状 二、二氧化碳吞吐配套技术研究成果 三、二氧化碳吞吐技术下步工作意见
CO2吞吐应用效果
截止目前,实施CO2吞吐266井次,有效243井次,有效率91.4%,累计
增油10.2万吨,累计降水81万方,平均单井阶段有效期176天,换油率 1.2吨/吨,考虑吨油操作成本计算投入产出比1:2.9。
式中: V1——地层条件下的CO2气体体积,m3
Φ——孔隙度
Pv——经验系数
a,b——以水平井轨迹为中心的椭圆体长短
轴处理半径,m H——油层厚度,m
(二)配套注入工艺研究成果
模型中:
单井注入量根据油藏渗透率、模拟油藏范围、处理半径、油层孔隙度、
经验系数等参数决定。 作用半径的确定:
a—短轴,取油藏厚度的一半
300-500米
2010-2012年实施140口,油管破裂26井次,比例18.6%。
根据油管破裂位臵统计,油管破裂集中在500米以上位臵且越
接近井口破裂比例越高。
(二)配套注入工艺研究成果
二氧化碳吞吐开井后不产液,检泵发现第7根油管破裂。
(二)配套注入工艺研究成果
(2)原因分析
井筒温度测试结果分析
CO2注入比例与原油物性变化的关系
1.2 120 100 1.1 膨 胀 系 数 、 1.0 体 积 系 数 0.9 膨胀系数 0.8 0 5 10 15 20 25 30 35 CO2注入量,mol% 密度 体积系数 气油比 0
80 溶 解 气 油 比
60
40
20
(一)油藏工程研究成果
CO2对原油的溶胀效应体现在: 提高了近井地带的含油饱和度,增加了油相的分相流量。 溶解CO2的油滴会将水挤出孔隙空间,创造了有利的油流动环境。 油层中的残余油与膨胀系数成反比,有效降低了残余油饱和度。
V 1 PV abH
式中:
V1
——地层条件下的CO2 气体体积 ——孔隙度 ——经验系数(0.2-0.4) ——处理半径,m ——生产段长度,m

PV
a, b
H
(二)配套注入工艺研究成果
B 定向井设计模型
二氧化碳气体在地下的扩散范围看作椭球体来计算
V 1 4 PV ab / 3
2

<8 <0.8 >130 <3 <35 >5000 >0.99 <10 >0.7
(一)油藏工程研究成果
运用层次分析法把复杂问题中的各个因素通过划分为相互联系的有序层
次,并把数据、专家意见和分析者的主客观判断直接而有效地结合起来,利
用数学方法确定表达每一层次全部要素的相对重要性权值。
选井参数权重比例
形空腔。
溶胀后橡胶电镜扫描对比图
(二)配套注入工艺研究成果
(2)CO2对电泵电缆耐温耐腐蚀试验
实验目的:了解CO2对电泵电缆及电缆卡子胶皮的影响,评价电泵举 升方式的适应性。 实验过程:在注入管柱中优选4个位臵放臵电缆和电泵卡子胶皮,待 吞吐井焖井结束后起出并对比分析。
实验用电泵电缆及卡子胶皮
取出后的电缆测试无绝缘; 电缆铜芯绝缘胶皮发生溶胀。
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