CO2驱微观可视化技术在超低渗储层中的应用可行性研究:以鄂尔多斯盆地为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.04.22

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (04): 911-918.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.04.22

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CO₂驱微观可视化技术在超低渗储层中的应用可行性研究:以鄂尔多斯盆地为例

李明¹(), 朱玉双¹(), 李文宏², 袁国伟², 杜朝锋²

1.大陆动力学国家重点实验室,二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心,西北大学地质学系,陕西西安 710069
2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710018

收稿日期:2018-01-05 修回日期:2018-05-10 出版日期:2019-08-20 发布日期:2019-09-05
通讯作者: 朱玉双
作者简介:朱玉双,女,博士生导师,教授,1968年出生,石油与天然气地质专业,主要从事油气田开发地质、油藏描述与剩余油挖潜方面的研究教学工作。Email: yshzhu@nwu.edu.cn。
李明,男,硕士研究生,1994年出生,矿产普查与勘探专业,主要从事油气田开发地质与提高采收率技术方面的研究。Email: geoliming@163.com。
基金资助:
中国石油天然气股份有限公司重大科技专项(2014E3601);二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心资助项目

Feasibility Study on Applying CO₂-flooding Micro-visualization Technology in Ultra-low Permeability Reservoirs: A Case Study in Ordos Basin

LI Ming¹(), ZHU Yushuang¹(), LI Wenhong², YUAN Guowei², DU Chaofeng²

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics/National & Local Joint Engineering Research Center for Carbon Capture and Storage Technology/Department of Geology, Northwest University, Xi’an,Shaanxi 710069, China
2. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company, Xi’an,Shaanxi 710018, China

Received:2018-01-05 Revised:2018-05-10 Online:2019-08-20 Published:2019-09-05
Contact: ZHU Yushuang

摘要/Abstract

摘要：

CO₂驱油是提高特低渗、超低渗油藏驱油效率的重要途径,但目前由于匮乏CO₂驱油微观可视化实验技术,制约了CO₂驱油微观机理研究及驱油效果评价。本研究提出特低、超低渗油藏高温高压下CO₂驱油微观可视化实验技术,为该类油藏CO₂驱油机理研究提供良好的研究手段。以鄂尔多斯盆地超低渗储层为例,利用首次研制成功的高温、高压、防暴真实砂岩模型,成功进行了CO₂驱油微观可视化实验研究,首次镜下观察不同相态CO₂在超低渗储层复杂孔喉中驱替原油的动态现象,重新认识超低渗油藏注CO₂驱油时不同孔喉结构中CO₂赋存状态和渗流规律。结果表明,储层微观孔喉结构,尤其是孔喉大小分布的均匀程度,对CO₂驱油效率的重要影响超出预期,直接决定着CO₂能否进入储层以及其后的渗流路径。CO₂驱油微观可视化实验技术可有效进行CO₂驱油微观机理研究及驱油效果评价研究,并为后期进行油藏矿场试验提供指导意见。

关键词: 超低渗储层, CO₂驱油, 微观可视化技术, 孔喉结构, 驱油效率

Abstract:

CO₂-flooding is an important way to improve oil displacement efficiency in extra-/ultra-low permeability reservoirs. However, the microscopic mechanism of CO₂-flooding and oil displacement effect evaluation are hampered by the lack of micro-visualization technology. In this study, we suggested that micro-visualization experiments of CO₂-flooding in extra-/ultra-low permeability reservoirs under high temperature and pressure can satisfactorily reveal the CO₂-flooding mechanism.Ultra-low permeability reservoirs in the Ordos Basin are taken as examples, and micro-visualization experiments of CO₂-flooding were newly and successfully carried out by using the high temperature, high pressure and anti-riot real sandstone model. Dynamic phenomena of the different CO₂ phases (in crude oil displacement) in the complex pore throat of the ultra-low permeability reservoirs were simultaneously observed under the microscope, and the occurrence and seepage of CO₂ in the different pore throat structures were obtained. The pore throat structure, especially the uniformity of pore throat size distribution (critical for the CO₂-flooding efficiency), directly determines whether the CO₂ can enter the reservoir and the subsequent seepage path. The micro-visualization experiment of CO₂-flooding can not only effectively reveal the microscopic mechanism of CO₂-flooding and evaluate the oil displacement effect, but can also provide guidance for later-stage reservoir analyses.

Key words: ultra-low permeability, CO₂-flooding, micro-visualization, pore throat structure, oil displacement efficiency

中图分类号:

TE348

李明, 朱玉双, 李文宏, 袁国伟, 杜朝锋. CO₂驱微观可视化技术在超低渗储层中的应用可行性研究:以鄂尔多斯盆地为例[J]. 现代地质, 2019, 33(04): 911-918.

LI Ming, ZHU Yushuang, LI Wenhong, YUAN Guowei, DU Chaofeng. Feasibility Study on Applying CO₂-flooding Micro-visualization Technology in Ultra-low Permeability Reservoirs: A Case Study in Ordos Basin[J]. Geoscience, 2019, 33(04): 911-918.

图/表 9

表1 岩心样品高压压汞测试结果统计

Table 1 Results of mercury injection test for core samples

样品编号	井号	孔隙度 /%	气测渗透率/ 10^-3μm²	中值半径 /μm	中值压力 /MPa	排驱压力 /MPa	分选系数	均值	歪度	最大 S_Hg/%	退汞效率/%
Y1	Y34-87	11.9	0.356	0.213	3.452	0.783	2.153	11.388	0.519	87.12	43.38
Y2	Y26-94	7.0	0.064	0.030	24.740	1.852	1.813	13.509	-0.188	90.97	39.28
Y3	Y29-100	12.0	0.306	0.085	8.685	0.505	2.234	11.981	0.123	86.35	39.25
Y4	Y34-87	10.0	0.198	0.102	7.204	0.505	1.830	12.296	0.302	92.16	31.66
H1	H177	11.1	0.493	0.294	2.499	0.400	1.877	11.163	0.574	91.63	25.55
H2	H207	9.2	0.151	0.114	6.434	1.509	1.699	12.686	0.589	91.05	18.44

图1 高压压汞孔喉分布曲线

Fig.1 Pore throat distribution curves of pressure-controlled mercury intrusion

图2 微观可视化驱替实验装置示意图

Fig.2 Schematic diagram of the micro-visualization displacement experimental device

图3 高温、高压、防暴CO2驱油真实砂岩微观模型示意图

Fig.3 Schematic diagram of high temperature, high pressure, anti-riot real sandstone micro-model for CO2-flooding

图4 实验模型在实验不同阶段中的局部视域图(驱替方向从左向右) (a)H1模型饱和地层水结束局部视域图;(b)H1模型饱和油结束局部视域图;(c)H1模型气驱局部视域图(P=5.1 MPa);(d)H1模型气驱局部视域图(P=7.8 MPa);(e)H1模型气驱局部视域图(P=14.9 MPa);(f)H1模型气驱结束卸压后局部视域图(P=6.6 MPa);(g)H1模型气驱结束卸压局部视域图(P=6.0 MPa);(h)H1模型气驱结束卸压局部视域图(P=5.5 MPa);(i)H2模型气驱结束后卸压局部视域图(P=6.5 MPa)

Fig.4 Diagram showing a partial view of the model in the different experimental stages (displacement from left to right)

图5 非均质储层CO2驱后残余油的分布情况(驱替方向从左向右)

Fig.5 Distribution of oil remnants after CO2-flooding in a heterogeneous reservoir (displacement from left to right)

图6 CO2驱与水驱效率对比图

Fig.6 Diagram comparing the efficiency of CO2-flooding versus waterflooding

图7 孔喉分选系数与CO2驱油效率之间的关系

Fig.7 Relationship between pore throat separation coefficient and CO2-flooding efficiency

图8 渗透率与CO2驱油效率之间的关系

Fig.8 Relationship between permeability and CO2-flooding efficiency

参考文献 25

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