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中国石油大学(北京)石油工程学院

复杂油气藏采收率实验室(COGR)

Laboratory of Enhanced Oil & Gas Recovery in Complex Reservoir, CUPB

COGR实验室长期致力于提高油气藏采收率理论与技术的超前和创新研究。自2001年开始,本实验室负责人主持中国石油大学(北京)油气田开发学科提高采收率方向的建设,建设了从本科生、硕士生到博士生的提高采收率课程体系,形成了稳定的科研方向。2002年,组建了中国石油大学(北京)提高采收率研究中心;2009年创建了现在的花园式复杂油气藏采收率实验室。

在低渗油藏提高采收率、油藏深部调剖、化学驱和气驱理论与技术等方面,承担了10余项国家重大科研项目。形成了提高采收率基础理论创新与应用技术研发相结合、微尺度渗流和驱油机理与宏观渗流和驱油特性相结合、油气开采物理模拟与数值模拟相结合的研究特色。近5年获省部级科技进步一等奖3项、二等奖2项,获国家发明专利3项、实用新型专利2项;在国内外重要学术期刊和国际会议发表学术论文200余篇,SCI收录20余篇、EI收录50余篇、ISTP收录10余篇。

 

长期稳定的研究方向 Research Fields

1.低(超低)渗油气藏提高采收率理论与技术 EOR Theory and Tech in Low (Ultralow) Permeability Reservoir

自1995年开始进行低渗透油藏提高采收率方法的探索(1995年,国家科技攻关项目“榆树林油田低频波采油实验研究”;1996年,中国石油天然气总公司中青年创新基金项目“电动-水力驱油机理及电场采油新方法研究”)。在长期探索的基础上,2002年,以国家重点基础研究(973)前期专项“低渗透油藏提高采收率基础研究”为标志,率先开展低渗油藏提高采收率理论和技术的研究。

(1)主要研究内容 Work Targets

① 特低渗油藏提高采收率基础理论与方法

Fundamental theory and methods of EOR for ultra-low permeability reservoir

创建了基于微尺度效应的低渗油藏渗流和驱油机理研究方向。从微尺度流动和微尺度物理化学效应入手,揭示油气水在低(特低)渗透油藏中特殊渗流和驱油现象的微观机理;探索低(超低)渗透油藏开采的基本规律和主控因素;初步建立了基于物理模拟实验的低(超低)渗透油藏表征方法及提高采收率技术适应性评价方法;根据基础研究成果建立的技术思路,研发低(超低)渗透油藏提高水驱采收率技术和水驱后提高采收率技术。

② 低(超低)渗透油藏气驱理论与技术

Gas flooding theory and tech for ultra-low permeability reservoir

研究低(超低)渗透油藏中气体驱油的机理;影响气体微观驱油效率和宏观波及效率的主控因素;根据基础研究成果,研发提高气体驱油效率的方法,研发抑制和治理气窜的新技术;基于物理模拟与数值模拟相结合的方法,优化气驱方案和工艺参数。

(2)低(超低)渗油气藏提高采收率方向的标志性重大项目 Major Projects

★ 国家科技攻关项目“榆树林油田低频波采油实验研究”,1995年;

★ 国家重大基础研究(973)前期研究专项“低透率油藏提高采收率基础研究”,2002年,项目编号:2002CCA00700;

★ 中国石化集团公司项目“特低渗储层表征方法及开采技术适应性评价” ,2008年;

★ 国家重大专项“注水开发后期低渗透油藏提高采收率技术”,2009年,课题编号:2009ZX05009-004。

★国家自然科学基金重点项目“致密油储层提高采收率关键理论与方法研究(项目批准号:51334007)”

(3)低(超低)渗油气藏提高采收率方向的主要成果 Achievements

★“特低渗油藏非线性渗流与开发技术”2010年11月获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖;

★“特低渗储层表征方法及开采技术适应性评价”2011年12月获中国石化集团公司科技进步二等奖;

★“低渗砂岩油藏渗流机理及提高采收率技术”2013年10月获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖;

★“低渗砂岩油藏渗流机理及提高采收率技术”2014年1月获中华人民共和国教育部科学技术进步奖一等奖。

★ “一种检测泡沫稳定性的多孔介质模拟装置以及检测装置”,实用新型专利,专利号 ZL 2010 2 0666027.2(2012年1月4日)

★相关成果在国内外主流刊物上发表学术论文50余篇。

 

2. 油藏深部调驱技术 Deep Profile Control and Displacement Tech

(1)主要研究内容 Work Targets

① 低渗油藏深部调驱技术

Deep profile control and displacement for low permeability reservoir

针对非均质油藏、裂缝性油藏和长期水驱后形成窜流通道的油藏,研究水窜机理和基本规律;研究影响水窜的主控因素;根据基础研究成果,研发治理水窜、提高波及效率的油藏深部调驱技术;研发了调驱剂在油藏中性能评价的实验方法;基于物理模拟与数值模拟相结合的方法,优化油藏深部调驱方案和工艺参数。

② 水淹水平井出水规律与治水方法

Theory and treatment to water flooded horizontal well

研发出边底水油藏水平井开采过程模拟装置与实验方法;基于物理模拟实验,并与数值实验相结合,研究水平井开采过程中油水运移和油井水淹规律,初步形成了油井水淹的预测方法;开展水平井堵水调剖技术研究,水平井开采工艺优化,为形成了油井水淹水平井的治理技术奠定了基础。

(2)油藏深部调驱方向的标志性重大项目 Major Projects

近年来,在“油藏深部调驱技术”方向主持完成的重大科研项目6项。

★国家“十五”科技攻关项目“低渗非均质砂岩油藏深部封堵与改造关键技术研究”,2004年;

★冀东油田项目“冀东油田边底水油藏水平井化学堵水技术研究”,2006年;

★国家科技重大专项专题“海上油田聚合物—泡沫复合调驱技术研究”,2008年”;

★大庆油田项目“水平井区中高含水期改善开发效果方法研究”,2009年;

★冀东油田项目“南堡陆地浅层边底水油藏水平井开发油水运动规律与治理对策”,2010。

(3)油藏深部调驱方向的主要成果 Achievements

★ 获得了2项国家专利

“原位聚合插层型复合凝胶材料及其制备方法与应用”,发明专利,专利号ZL 2008 1 0102339.7(2010年8月11日)

“一种多季铵盐型粘土层间修饰剂及其制备方法”,发明专利,专利号ZL 2008 1 0102231.8(2010年6月2日)

★在《Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology》和《Colloids and Surfaces A:Physicochem》等国内外重要刊物上发表论文30余篇。

★油藏深部调驱成果在大庆、吉林、长庆和辽河等油田应用取得了显著应用效果和经济效益。

3. 化学驱理论与技术 Theory and Tech of Chemical Flooding

(1)主要研究内容 Work Targets

在化学驱理论与技术方面,对于化学驱油机理、化学驱技术评价方法、复杂油藏化学驱技术、化学驱油剂的研发与评价、化学驱方案及工艺参数优化等的研究取得了具有创新性的成果。

(2)化学驱方向的标志性重大项目 Major Projects

★ 国家重点基础研究发展计划973专题“化学复合驱过程中的乳化及其对采收率的影响机理”,2005年;

★ 国家自然科学基金项目“聚合物溶液微尺度流动探索研究”,2006年,项目批准号:50574060;

★国家自然科学基金项目“油水在油藏孔喉中的流动和乳化机理研究”,2009年。

★中海研究中心项目“活化聚合物驱油体系性能及驱油效果研究”,2008年;

★大庆油田项目“龙虎泡油田二元复合驱配方体系优选”,2009年;

★大港油田项目“南部中低渗油藏化学驱物理模拟试验研究”,2010年。

(3)化学驱理论与技术方向的相关成果 Achievements

★“强化采油复杂渗流理论和开发方法及工业化应用”2011年10月获中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖

★ “高温高盐耐腐蚀储层模拟装置”,实用新型专利,专利号 ZL 2011 2 0286033.9(2012年3月28日)

★ “油膜驱替特性模拟装置及系统”,发明专利,专利号ZL 2010 1 0523283.X(2014年4月16日)

★相关成果在国内外主流刊物上发表学术论文100余篇。

实验技术与装置 Experiments Tech & Equipment :


中国石油大学(北京)石油工程学院“复杂油气藏采收率实验室”具备驱油剂和调剖剂性能评价、新型驱油剂和调剖剂研发、驱油和渗流模拟实验等仪器设备。除了购置的先进仪器设备外,实验室还具有如下自主研发的特色实验技术和装置:

1. 油气储层仿真模型 Reservoir Model Development Tech and Equipment

中国石油大学(北京)石油工程学院复杂油气藏采收率实验室具有完备的储层模型制作设备。

本实验室研发的油气储层仿真模型突破了天然矿物胶结剂的模拟、润湿性控制、超低渗模型制作等关键性技术难点,具备如下特点:

(1)储层矿物胶结剂的模拟 (cementing agent)。作为油气储层仿真模型的核心技术之一,自主研发出可模拟储层中天然胶结物主要特性的矿物胶结剂。现正在申报国家发明专利。

(2)储层润湿性的模拟 (wettability)。采用本实验室研发的润湿性控制剂,可根据油藏条件和研究的需要,制作亲水和弱亲油的储层模型。

(3)储层渗透率和孔隙度的模拟 (permeability and porosity)。突破了超低渗储层模型制作的技术难点,可制作出0.1mD~5000mD的储层模型。

(4)储层矿物组成的模拟 (mineral components)。可根据目标储层的矿物组成和研究的需要,制作含不同粘土组分的储层模型。

(5)储性水敏性的模拟 (water sensitivity)。可制作具有水敏性的储层模型。

(6)储层孔隙结构的模拟 (pore structure)。可根据特殊的需要,制作与实际储层孔隙结构相似的储层模型。

(7)储层非均质性的模拟 (heterogeneity)。①微观非均质储层模型;②纵向非均质储层模型;③平面和三维非均质储层模型。

(8)储层中定向裂缝的模拟 (fracturing in specific direction)。可制作含定向裂缝的储层模型。

(9)井组井网的模拟 (well pattern)。在制作的储层仿真模型上,可根据研究的需要布置各种直井和水平井井网。

(10)储层仿真模型的尺寸规格。①Φ2.5×10~30cm;②4.5×4.5×30cm;③4.5×4.5×80cm;④30×30×4.5~10cm;⑤80×80×4.5~15cm;⑥其他特殊规格。

(11)具有很好的耐温性。与环氧树脂胶结岩心相比,新一代油气储层仿真模型的耐温可达500℃,可适用于高温油藏和热力开采油藏的各类模拟实验。

4.5×4.5×30~80cm的一维均质和纵向非均质储层模型,可测沿程压力分布和各层含水饱和度动态分布。

80×80×4.5~15cm大型三维均质和非均质储层模型,可模拟井网,测井网中压力动态分布、含水饱和度三维动态分布。

2. 油气藏微尺度实验装置

Reservoir Microscale Equipment

利用该装置可开展油气水在低(超低)渗油藏微孔缝中流动、扩散和界面等微尺度效应的模拟实验。实验用微管内径范围为2~300微米。 

3. 高温高压气体粘度计

HTHP gas viscometer

该装置可准确测量高温高压条件下CO2、N2、天然气及各种混合气体的粘度,测试温度高于100℃, 最高测试压力可达30MPa。

4. 储层模型中油水饱和度动态分布测试仪

Tester of oil and water saturation distribution

该系统利用电阻率测试原理和方法,可实时监测储层模型中含水饱和度动态分布。

5. 边底水油藏水平井开采模拟装置 Horizontal well production in edge-bottom water reservoir simulator

该装置可以模拟水平井开采水驱前缘运移过程,用于研究水平井出水规律、油水饱和度动态分布、水平井中出水位置、开采动态。

 

6. 高温高压防腐储层模拟装置(实用新型专利:ZL 2011 2 0286033.9)  

HTHP corrosion-resistant formation simulator

该装置在高温高压条件下耐CO2腐蚀,可模拟油藏岩石所受的轴向压力,进行含水饱和度分布的测试,可实现分层分区测量气、液量。

7. 长岩心模拟装置

Long Core Simulator 

模拟岩心长度可根据实验要求在0.5~40m范围内调整。研究驱油剂、调剖剂性能在油藏中的变化,研究阻力系数、残余阻力系数等在油藏中的动态分布。

8. 多测点CO2驱混相压力实验装置

Multi-measuring Point CO2 Miscible Pressure Simulator 

模型尺度可在1~50m调节,压力分布测试,每个实验点后可重新填充,渗透率可调控,沿程物性均匀、稳定。 

9. 高温高压三维储层模拟装置 

HTHP 3-D formation simulator 

30×30×4.5~10cm,可进行井网驱油、调剖过程的模拟,测量井网中压力和含水饱和度动态分布。

10. 模拟抽油机

Pumping Unit Simulator 

为研究抽油机开采过程中压力和流量波动对水平井生产动态和出水特征的影响,研制了与储层模型相匹配的抽油机模拟器,可以调节冲程、冲次,模拟不同生产参数条件下的开采动态。 

11. 储层中泡沫稳定性评价装置

Evaluation Equipment of Foam Stability in Reservoir

该装置根据储层中的泡沫稳定机理与连续空间中的本质差异而研制,可以作为研究泡沫在多孔介质中的运移机理、稳定性、驱油和调剖特性等的基础测量方法。该装置获实用新型专利“一种检测泡沫稳定性的多孔介质模拟装置以及检测装置”,实用新型专利,专利号 ZL 2010 2 0666027.2(2012年1月4日)。

12. 油膜驱替模拟装置

Oil Film Flooding Simulator 

13. 储层中油水乳化特性评价装置

Evaluation equipment of oil and water emulsion properties in Reservoir

该装置模拟驱油剂在储层中的剪切流场和孔喉结构等条件,可观测油滴在模拟孔隙中的乳化过程;测取外相流场、原油性质、驱油剂性质与乳化临界条件的关系;评价储层中驱油剂与原油的乳化能力。   

14. 储层中凝胶性能测试装置  

Testing Equipment of Gel Performance in Reservoir

该装置是根据凝胶在油藏孔隙中的受力状态和调剖机理而研制的。通过测取凝胶体积应变与压力的关系曲线,确定调剖用凝胶的弹性极限、破裂极限和封堵强度。

15. 驱油剂和调剖剂中试车间

Manufacturing works for Displacing and Profile Control Agent

除了具备常规的实验装置外,实验室还具有如下特色实验技术和装置

(1)储层模型研制技术与设备

在储层模型胶结剂的研发方面取得了突破性进展,自主研发出可模拟实际储层胶结物矿物组成的矿物胶结剂。

可根据实际油藏物性资料制作均质、纵向非均质、平面非均质和裂缝性储层模型,模型的渗透率范围为0.1~5000mD。

(2)含水饱和度动态分布监测系统

该系统利用电阻率测试原理和方法,对开采过程储层模型中含水饱和度动态分布进行监测。可用于水驱、化学驱、气驱和深部调剖开采过程中实时监测储层模型中含水饱和度的动态分布,研究波及效率和剩余油的动态分布。

(3)微尺度流动与驱油实验系统

在长期的研究中,形成了一些关于调剖驱油基础理论研究的新思路,本实验系统就是为实现这些思路而研制的,包括复杂体系在油藏微孔隙中的流变与流动行为的模拟;调剖剂在油藏孔隙中运移和封堵特性的模拟与评价。实验用最小微管内径可达2微米。

(4)高温高压气体粘度计

该装置采用特殊的测量原理和结构设计,可准确测量高温高压条件下CO2、N2、天然气及各种混合气体的粘度,其测量精度远高于国内外同类仪器。测试温度高于100℃, 最高测试压力可达30MPa。由于采用振动原理测量气体粘度,可以消除在利用流动方法测试过程中因压力分布不均、气体压缩性和相态分布不均所导致的误差,尤其重要的是可以明确区分气体在常规尺度下的粘度变化与气体微尺度流动效应对流动的影响。

(5)长岩心渗流与驱油模拟实验装置

该装置实验模拟岩心长度可根据实验要求在1~50m范围内调整。可模拟水驱、化学驱、气驱、深部调剖的动态特性,研究各类驱油剂、深部调剖剂组分、基本性能在注采井之间的动态分布。

16. 高温高压可视化反应釜 High Temperature High Pressure Visible Reaction

 研究团队:


COGR实验室有教授1人、副研究员1人、讲师1人、实验员2人、科研助理1人;在读博士研究生8人、硕士研究生25人。截止目前,已培养硕士研究生100余人、博士研究生40余人,在职工程硕士100余人。

 

 

人才培养 Research Group


岳湘安教授作为博士生和硕士生导师,因势利导,注重研究生综合素质的培养,效果优良,共培养学生100余名。2006年10月,岳湘安教授的博士研究生吕鑫作为唯一一位来自石油高校的博士研究生代表我校参加了“全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)”,并作了“淀粉-烯丙基单体接枝共聚水基凝胶化学材料的研制以及矿场调剖应用”的学术报告,受到了广泛关注。博士生王斐、徐绍良、侯永利的博士论文分获中国石油大学(北京)2011、2009年优秀博士学位论文。

作为一名高校教师党员,岳湘安教授对这份职业充满着热爱。同时也深深地懂得为人之师所承载的责任与使命。每每回顾自己的求学经历,留在他记忆最深处。最崇敬的老师都是那些师德高尚、学术严谨、对学生严格要求、负责任的老师。因此无论是在讲台上授课、指导研究生,还是作为本科生的班级导师,岳湘安教授都在尽着自己的最大努力,他希望学生学到的不仅仅是知识和学问而且还有做人的道理和准则。每当他把曾经沉迷于网络游戏的学生从网吧里拉回来时.每当学生有了苦恼和迷茫而向他倾诉之时.岳教授都会深切地体味到教师在学生心目中的位置和教师的言行对学生的影响力之大。为此,他感受到了作为一名教师的责任之重.同时也增添了一份深深的欣慰和成就感。

主讲课程:

本科生课程:《提高采收率基础》。

硕士生课程:《提高采收率原理与方法》。

博士生课程:《提高采收率科学与技术进展》。

优秀教材奖 Awards for Textbook:

主编的教材《提高石油采收率基础》获北京市精品教材(2008年)、获2004-2009中国石油高等教育优秀教材奖(2009年)。

优秀研究生论文Excellent Graduate Thesis:

优秀博士学位论文

① 王斐,《气体和聚合物溶液的微尺度流动及其对渗流的影响》获中国石油大学(北京)2011年优秀博士学位论文,导师:岳湘安。

② 徐绍良,《几类液体的微尺度流动及其对渗流和驱油效率的影响》获中国石油大学(北京)2009年优秀博士学位论文,导师:岳湘安。

优秀硕士论文

①侯永利,《CO2驱油过程中封窜体系及实验方法研究》获中国石油大学(北京)2009年优秀硕士学位论文,导师:岳湘安、赵仁保。

 

 

实验室风光:


 
 
 
 
 
 
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