Numerical simulation study on miscible EOR techniques for improving oil recovery in shale oil reservoirs

页岩油藏混相提高采收率技术数值模拟研究

摘要：北美地区的哈勒 formations（如巴肯、尼奥布拉拉和鹰福特）拥有巨大的原位石油储量，仅巴肯地区就达1000-9000亿桶。然而，预测的一次采收率仍低于10%。因此，在这些复杂油藏中寻求提高采收率技术势在必行。尽管该领域的大多数先前研究建议CO₂是提高这些油藏采收率的最佳强化采油（EOR）技术，但现场规模的先导试验表明，天然气体的性能明显优于CO₂。本文整合了两种不同方法，以研究三种不同混相气体（CO₂、贫气和富气）的可行性。首先，将组分模型的数值模拟方法与水力裂缝的局部网格细化相结合，以模拟这些混相气体在页岩储层条件下的性能。同时，在LS-LR-DK（对数间距、局部细化和双重渗透率）模型中实施了分子扩散模型。其次，通过匹配北达科他州、蒙大拿州和南萨斯喀彻温省巴肯油藏中进行的一些EOR先导试验的性能，模拟了不同混相气体的摩尔扩散率，以确定现场规模的扩散水平。模拟的页岩储层情景证实，在这些非常规储层中，扩散是所有流动机制中占主导地位的流动方式。此外，由于注入贫气、富气和CO₂气体而获得的额外采收率证实了预测的流动机制。通过单孔隙度和双重渗透率模型案例验证了扩散实现的影响。然而，一些CO₂先导试验与模拟中注入CO₂与储层原油之间摩尔扩散率较低的情况吻合良好。因此，富气和贫气在这些致密储层中提高采收率方面的表现更优。不过，富气需要较长的浸泡时间，贫气则需要注入较大体积才能获得更理想的效果。此外，huff-n-puff循环次数对所有注入气体的性能影响较小；但浸泡时间有显著影响。本研究项目展示了如何根据现场候选条件和操作参数选择最适合提高非常规储层采收率的混相气体类型。最后，从物理和数值角度讨论了先导试验中天然气体成功而CO₂失败的原因。