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1、 中国石油大学(华东)毕业设计(论文)超低渗油藏注气开发数值模拟研究学生姓名： 学 号： 专业班级：石油工程 指导教师： 摘 要超低渗透油藏注水开发困难、井况较差、油井产量低。注气开发是国内外低渗透油藏开发最为有效的开采方法之一。本文调研了国内外超低渗油藏注气开发的研究现状和气驱油理论的数学模型。针对超低渗油藏的地质特征，研究了不同注气开采方案，运用数值模拟器论证了不同井数、不同井网、不同注入气体及人工压裂对油藏开发指标和开发效果的影响。研究结果表明：该油藏通过注气开采，能大幅度提高原油采收率；不同井网、不同注入介质对增油和提高采收率效果明显；采取人工压裂，也可大幅度增加原油产量。关键词：超低
2、渗；注气；数值模拟；产油量；采收率ABSTRACTThe reservoir simulated in this paper is Ultra-low permeableThese reservoirs have difficulty in water injection，poor well condition，and low productionGas injection is one of the most efficient recovery method for lowpermeability reservoirs at home and abroadThe paper investi
3、gates the research status of gas injection at home and abroad and the mathematical model of gas flooding theory .In accordance with the geological features and development actuality，the recovery schemes of gas injection are studied by using numerical simulator，the effect of such factors like differe
4、nt wells，different well pattern，different injected gas，and artificially fracture are demonstratedThe result of the study indicates，for these reservoirs，gas injection can obviously affect the oil production and the oil recovery factor；different well pattern and injection material can obviously improv
5、e the oil production；adding artificially fracture can dramatically enhance the oil production and improve the oil recovery factorKey words：Ultra-low permeable reservoir；gas injection；numerical simulation；oil production；recovery factor目录第1章 前 言1第2章 超低渗油藏注气开发数值模拟研究现状32.1 超低渗透油藏的特征32.2 超低渗注气开发的适应性32.3
6、国内外超低渗油藏注气开发的研究现状42.4 油藏数值模拟技术发展现状6第3章 气驱油理论的数学模型103.1 常用注入气体介绍103.2 气驱提高采收率原理113.2.1 注CO2采油增油的几个主要机理113.2.2 注N2气驱主要机理123.2.3 烃类气体气驱机理133.2.4 其他原理153.3 气驱油理论的数学模型15第4章 注气数值模拟研究234.1 油藏模拟模型的建立234.1.1 模拟区域的确定234.1.2 平面网格划分和模拟层的建立234.1.3 地质模型的建立244.1.4 油藏模型初始化254.1.5 流体及岩石的物性参数264.2 注气开采案设计294.2.1 注入介质
7、研究294.2.2 井网井距研究314.2.3 注气时机研究334.2.4 人工裂缝研究344.2.5 注气方式结果比较及评价36第五章 结论和认识38致谢39参考文献40第1章 前 言随着油气田勘探开发的深入，低渗油田占的比重越来越大，在我国约为50%，至2006年底，在我国特低渗透以下的储层中，探明储量有40多亿吨，其中难动用储量占30多亿吨，要有效地开发这部分储量，就应对特低渗储层进行合理的分类评价。中国陆上已开发油田的地质储量其中特低渗透油藏储量约占10%已探明未动用储量中有一半以上是特低渗透储量，因此开发动用好特低渗透油田对我国石油产量自给水平的提升有着十分重要意义。可见低渗透油田的
8、合理高效开发显得越来越重要。低渗透油田的显着特点就是储层渗透率低，自然能量不充足，靠自然能量开采，弹性能量衰竭快，很快转变为效益低、周期长的溶解气驱开发阶段，油井产量递减快，开发水平低，因此对低渗透油田的研究具有重要意义1。我国东部地区大部分为特低渗油藏，注水开发问题较大，住不进，采不出；注水压力高，套损严重；经济井距下建立不起来有效的驱动压力梯度，使人们考虑到了注气，东部地区虽然天然气资源不很发育，但各油田也加大了天然气的勘探力度，将来用注气开采低渗透储层也必将有新的发展。我国西部原油密度小、粘度低、大多数属于挥发油，且埋藏深，具有注气混相驱的有利条件，同时西部天然气资源非常丰富，近几年陆续
9、发现了一批大型气田，这为中国西部地区开展注气开采带来很好的前景2。21世纪是天然气的世纪，近年来我国气田储量和开发急剧上升，为注气开发提供丰富的气源。目前注入的气体有烃类气(干气、富气)、氮气(直接制氮)、二氧化碳(包括烟道气)，一些油田正在考虑用空气。气体具有流动容易，又有降粘、体积膨胀、扩散、降低界面张力的作用，且质量轻可用作重力驱，不受地层温度和矿化度的影响等优点，故在解决低渗透油藏开发方面表现出独特的优势。对于超低渗岩心实验分析表明气驱比水驱效果好，注气具有所需压力低于注水，注气的最小合理井距较大等优越性。但是，油气水三相共存时，气体并不是想象的那幺容易流动，且对于超低渗注气的机理研究
10、尚不深入，有必要进行全面的分析研究。因此，进一步研究超低渗透油藏的注气开发具有确实的现实意义。本文分析了国外现执行的低渗透油藏注气项目情况，总结了其渗透率及采收率等特点，说明了国外注气的主要对象是低渗透油藏；分析了我国低渗透油藏特点。针对超低渗油藏，利用数值模拟器模拟了不同开采方式下的油藏开采效果，并且分析了其中的原因。总结了目前国内外低渗透油藏注气的实施情况，分析讨论了低渗透油藏注气过程中应当考虑的技术问题，根据我国部分油田的实施与研究情况说明了注气在低渗透油藏开发中的巨大潜力，对指导我国低渗透油藏注气开发有直接的指导意义。第2章 超低渗油藏注气开发数值模拟研究现状2.1 超低渗透油藏的特征
11、(1)储层物性差，非均质性强储层沉积物颗粒细，分选差，导致物性变差，非均质性强。(2)孔隙结构复杂，排驱压力高在沉积、成岩双重作用控制下，超低渗储层孔喉细小，孔隙结构复杂。油藏开发过程中，需较大的生产压差才能通过喉道，驱替孔隙中的流体。而超低渗储层岩性致密，岩石破裂压力较小，微裂缝发育；当井底流压超过岩石破裂压力，储层裂缝系统张开，注水开发易引起水淹。(3)可动流体饱和度低超低渗储层由于物性差，可动流体饱和度低，储层可采储量较低。(4)启动压力梯度高，难以建立有效压力系统34流体在特低渗多孔介质中流动时，由于低渗透砂岩储集层的孔隙结构(喉道细小)和表面物理性质极为复杂，导致固体内表面附近流体性
12、质的改变，流体的渗流特征不再符合达西定律，存在较高启动压力梯度，即需要克服某一压力梯度值，流体才能流动。由于启动压力梯度的存在，低渗透油藏流体渗流过程变成非达西渗流。(5)应力敏感性强国内外的研究均表明，低渗透油藏在开发过程中随着油气的开采具有较强的应力敏感性(也称之为压敏效应)，存在介质变形现象。2.2 超低渗注气开发的适应性(1)与注水相比，低渗透储层注气压力较低，吸气能力强，容易实现注采平衡，而且有利于原始含水饱和度较高，注水开发效果不理想油藏的开发。(2)虽然低渗透储层孔隙细小，易受注人流体伤害，但注入的气体多属烃类气体或二氧化碳，不会和地层水、岩石和粘土矿物反应，造成储层伤害。(3)
13、注入的烃类气体或二氧化碳在地层条件下易溶于石油中，降低了石油粘度，有利于开采。(4)若在地层条件下能实现混相或者半混相，则能大大减小毛管力的不利影响，有利于提高驱油效率。这一点对孔隙孔道细小，毛管力作用强烈的低渗透油田十分有利。(5)大多数低渗透储层较薄，可减小气窜的可能性。(6)注气工艺流程简单。注气开发低渗透油田也有其不利的一面。复杂的储层条件会影响注气效果。气体粘度很小，与石油的流度比很大，在驱油的过程中，极容易造成气窜。对油田开发构成威胁。气体过早在油井突破，影响波及效率和采收率。因此，对于非均质性严重的储层和裂缝性储层，不宜实施注气开发。根据油田具体条件，可选择不同的开采方式5。2.
14、3 国内外超低渗油藏注气开发的研究现状油田的注气开发技术已有一百年的发展历史。在这项技术的发展发展过程中，从室内实验研究到先导性矿场试验，再到工业性推广等各个阶段都取得了巨大的发展。从注气开采机理到动态预测数值模拟，再到注气开采工艺等各个方面也都形成了系统的理论和较完善的技术。目前世界上已有上千个注气工程，美国的注气采油量占总产量的百分之四十。美国石油总产量的约37%来自一次采油，而约51%的最大份额则是由注水和注气等二次采油贡献的，约12%的石油产量来自三次采油，即EOR。全球EOR的产量约占世界石油总产量的3.7%。目前，注气采油工艺较之其他EOR技术仍然具有明显优势，特别是在美国和加拿大
15、。原因很简单，因为这两个国家都拥有大量的气源可以充分利用，尽管资源的类型不同。美国有大量高品质天然的CO2资源，而加拿大拥有气驱所需要的大量的天然，伴随油气田勘探工作的深入，原油中难采低渗透储量发现所占比例越来越大。与国外相比，中国的注气开发技术起步较晚，发展很慢。1965年首次在大庆油田开展二氧化碳驱先导试验。1998年在长庆静安油田开展了注天然气现场试验。由于渗透率低，一方面注水和其它提高采收率方法使用受到限制，另一方面气源大量发现，给注气提高采收率提供了可能，并显示出突出的优势。通过分析低渗透油藏的特点和国内外低渗透油藏注气实例，针对我国实际情况，提出了一套评价低渗透油藏注气可行性的技术路线和内容，以及注气中应当注意的问题和建议，对低渗透油藏开发可行性评价有很好的指导意义。由于低渗透油质轻，又加之气易流动的特点，使注气变得更具吸引力。关于注气机理的论述很多，总体上可分为一次接触混相、多次接触混相和非混相驱三种，而多次接触混相又分为蒸发气驱混相和凝析气驱混相两种。总的说来注气都是降低界面张力，达到更高的驱油效率，提高油田开发整体经济效益6。在国外，投入开发的低渗透油田的渗透率一般高于数十毫平方微米。我国投入开发的低渗透油田渗透率范围已扩展到几个毫平方微米，甚
