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超稠油油藏三元复合吞吐技术研究

作　者: 陶磊
导　师: 李兆敏
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 三元复合吞吐技术超稠油油溶性降粘剂 CO2 蒸汽
分类号: TE345
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前胜利油田原油粘度超过10×10⁴mPa·s的超稠油储量5159×10⁴t,占未动用稠油储量的38%,是胜利油田主要的未动用资源之一,粘度大、埋藏深、储层薄的特点是导致这类油藏难以动用的主要原因。胜利油田通过开展油溶性降粘剂、CO₂、蒸汽三元复合吞吐技术在深薄层超稠油开采方面取得了一定的突破。深入研究三元复合吞吐单体及协同作用对超稠油物理化学性质的作用机理,完善三元复合吞吐技术,对更加高效的开发深薄层超稠油油藏具有重要意义。论文从研究胜利油田超稠油性质出发,实验测量了超稠油的密度、粘度、沥青质分子形态,四组分含量及分子量。根据胜利油田超稠油特性研制了超稠油油溶性复合降粘剂。针对降粘率在描述超稠油降粘效果方面的不足提出了新的评价参数-降粘倍率。室内实验表明超稠油油溶性复合降粘剂在低含水和中高含水条件下均能实现降粘,降粘效果随温度和含水升高而增强。推导了CO₂立方型状态方程,与PR和RSK状态方程相比,该方程计算结果稳定,精确度高。通过PVT仪和落球粘度计进行了CO₂对超稠油的溶胀、降粘实验。研究结果表明CO₂能够溶解于超稠油且使其体积膨胀,油包水乳状液含水越高溶解CO₂的能力越弱,溶解CO₂后膨胀能力越差,超稠油溶解CO₂后粘度急剧降低,且原油含水越高CO₂降粘效果越好。降粘剂、CO₂、加热三个元素两两之间的协同作用改善超稠油流变性能实验表明协同效果优于各个元素单独作用的效果。通过高温高压釜反应和回采油样分析研究了三元复合吞吐技术对超稠油化学性质的影响,实验结果表明三元复合吞吐技术能够实现超稠油大分子的解聚,使超稠油饱和分、芳香分含量增加和胶质、沥青质含量减小,使超稠油沥青质分子量明显减小。根据胜利油田郑411超稠油油藏地质特征、多组分流体相态拟合生成的流体组分数据,结合超稠油油溶性复合降粘剂解聚和降低界面张力的作用,建立了三元复合吞吐数值模型。研究了高效降粘剂、CO₂、蒸汽对开发效果的影响,并对三元复合吞吐注入参数进行了优化。三元复合吞吐技术在胜利油田得到成功运用,文中阐述了该技术的应用效果和应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章前言  12-21
  1.1 研究目的与研究意义  12-13
  1.2 超稠油分布及技术现状  13-19
    1.2.1 超稠油的分布  13-14
    1.2.2 相关技术开采超稠油现状  14-19
  1.3 研究内容  19-21
第二章胜利油田超稠油性质研究  21-39
  2.1 胜利油田超稠油物理性质研究  22-29
    2.1.1 胜利油田超稠油的密度  22-23
    2.1.2 胜利油田超稠油粘度特性研究  23-27
    2.1.3 胜利油田超稠油沥青质分子形态研究  27-29
  2.2 胜利油田超稠油化学性质研究  29-38
    2.2.1 胜利油田超稠油的族组成研究  30-33
    2.2.2 胜利油田超稠油平均分子量研究  33-38
  2.3 小结  38-39
第三章超稠油油溶性复合降粘剂研制及降粘特性研究  39-56
  3.1 油溶性降粘剂应用现状  39-41
    3.1.1 国内外油溶性降粘剂的发展概况  39-40
    3.1.2 常规油溶性降粘剂降粘机理  40-41
  3.2 超稠油油溶性复合降粘剂研发  41-46
    3.2.1 活性剂的选取  42-43
    3.2.2 高聚物的配置  43-46
  3.3 超稠油油溶性复合降粘剂产品测试及表征  46-48
  3.4 超稠油降粘效果评价参数  48-49
  3.5 超稠油油溶性复合降粘剂效果评价  49-55
    3.5.1 不同降粘剂降粘效果对比  49-51
    3.5.2 降粘剂浓度对降粘效果影响  51-53
    3.5.3 不同含水条件下降粘效果  53-54
    3.5.4 不同矿化度条件下降粘效果  54-55
  3.6 小结  55-56
第四章 CO_2特性及对超稠油作用规律  56-84
  4.1 CO_2 提高采收率现状  56-60
    4.1.1 国外CO_2 提高采收率研究与应用情况  56-59
    4.1.2 国内CO_2 提高采收率研究与应用情况  59-60
  4.2 CO_2 的性质和驱油特性  60-62
    4.2.1 CO_2 的性质  60-61
    4.2.2 CO_2 与驱油有关的特性  61-62
  4.3 CO_2 状态方程研究  62-71
    4.3.1 气体的非理想性  63-64
    4.3.2 CO_2 立方型状态方程研究  64-71
  4.4 CO_2 在超稠油中的溶解特性研究  71-83
    4.4.1 实验设备  72-73
    4.4.2 测试样品  73
    4.4.3 测试条件  73
    4.4.4 实验结果及分析  73-83
  4.5 小结  83-84
第五章三元复合吞吐协同作用效果研究  84-94
  5.1 超稠油油溶性复合降粘剂和CO_2 的协同作用研究  84-86
  5.2 CO_2 和加热协同作用研究  86-89
    5.2.1 CO_2 和加热协同降粘作用  86-87
    5.2.2 CO_2 和加热协同传质作用  87-88
    5.2.3 CO_2 和加热协同提高热效率作用  88-89
  5.3 超稠油油溶性复合降粘剂和加热协同作用研究  89-90
  5.4 三元复合吞吐协同开发超稠油分析  90-92
    5.4.1 注降粘剂和CO_2 阶段  91
    5.4.2 蒸汽注入阶段  91-92
    5.4.3 回采阶段  92
  5.5 小结  92-94
第六章三元复合吞吐技术改善超稠油结构研究  94-105
  6.1 蒸汽对超稠油化学性质影响  94-96
  6.2 CO_2 对超稠油化学性质影响  96-97
  6.3 油溶性降粘剂对超稠油化学性质影响  97
  6.4 超稠油性质影响因素实验分析  97-100
    6.4.1 实验部分  97-98
    6.4.2 实验结果及分析  98-100
  6.5 试验井回采原油性质跟踪分析  100-103
    6.5.1 回采原油族组成变化分析  101
    6.5.2 回采原油胶质沥青质分子量分析  101-103
  6.6 小结  103-105
第七章超稠油三元复合吞吐技术数值模拟  105-133
  7.1 流体相态特征拟合  105-111
    7.1.1 原始流体组成及相态特征  105-106
    7.1.2 流体相态特征拟合过程  106-108
    7.1.3 流体相态特征拟合结果  108-111
  7.2 三元复合吞吐数值模拟模型建立  111-114
    7.2.1 地质模型  111-112
    7.2.2 流体模型  112-114
  7.3 三元复合吞吐数值模型注入组分作用研究  114-121
    7.3.1 数值模型降粘剂组分作用研究  114-116
    7.3.2 数值模型CO_2 组分作用研究  116-120
    7.3.3 数值模型蒸汽组分作用研究  120-121
  7.4 三元复合吞吐注入参数敏感性分析  121-128
    7.4.1 常规蒸汽吞吐数值模拟  121-122
    7.4.2 高效油溶性降粘剂对开发效果的影响  122-124
    7.4.3 CO_2 对开发效果的影响  124-127
    7.4.4 蒸汽对开发效果的影响  127-128
  7.5 三元复合吞吐注入参数优化  128-132
  7.6 小结  132-133
第八章三元复合吞吐技术在超稠油油藏的应用  133-139
  8.1 三元复合吞吐技术应用效果  133-137
    8.1.1 三元复合吞吐技术应用效果整体评价  133-134
    8.1.2 三元复合吞吐技术开发超稠油油藏动态特征  134-135
    8.1.3 三元复合吞吐技术典型区块应用-郑411 块  135-137
  8.2 三元复合吞吐技术的价值  137-138
  8.3 小结  138-139
结论  139-142
参考文献  142-152
附录  152-163
攻读博士学位期间取得的研究成果  163-164
致谢  164-165
作者简介  165

超稠油油藏三元复合吞吐技术研究

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