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由于泡沫油现象的存在,新疆、吐哈以及海外合作开发的委内瑞拉Orinoco等油田部分稠油油藏冷采开发过程中,出现了优于常规溶解气驱油藏的生产特征。但随着油藏的开发,泡沫油现象逐渐消失,使得冷采后期开发效果变差。考虑到油田产出气成本低,注入后具有膨胀原油,降低原油粘度等因素,论文从注气形成二次泡沫油的角度出发,研究注气改善泡沫油油藏冷采后期开发效果的理论与方法。首先,采用能够反映泡沫油特征的非常规实验方法,确定泡沫油拟泡点压力、体积系数等PVT参数随压力的变化关系。之后,通过泡沫油溶气特性实验,详细揭示天然气在泡沫油、活油和脱气原油中的溶气过程和溶解能力,并依此建立气体扩散数学模型确定天然气在泡沫油中的扩散系数,并与天然气在活油以及脱气原油中的扩散系数进行对比分析。此外,通过一种新的实验方法评价注气后泡沫油膨胀能力,分析评价注气二次泡沫油形成的可能性及其作用机理。此后,在注气沥青质沉淀评价实验研究的基础上,以压力衰竭实验结果为参照,对比注气吞吐、注气驱(连续气驱及间歇气驱)等开发方式开发冷采后期泡沫油油藏效果。最后,以岩心压力衰竭实验为依据评价黑油模型、泡沫油4组分模型和5组分模型对泡沫油流模拟的适应性,建立完整的泡沫油注气数值模拟模型,分别研究泡沫油油藏冷采后期天然气吞吐及天然气驱开发过程,揭示不同注气方式下二次泡沫油形成机理以及提高采收率可行性、明确注气速度等参数对二次泡沫油形成以及注气开发效果的影响。研究表明,委内瑞拉Orinoco稠油具有明显的泡沫油特征。与脱气原油和活油相比,泡沫油累积溶气体积最小,累积含气量最大,注入气可以大量溶于泡沫油,使得原油粘度降低,体积膨胀,重组分变轻,并形成二次泡沫油。泡沫油中气体扩散系数小于脱气原油和活油中气体扩散系数,且随着压力的增加而线性增加。与冷采开发相比,实验多轮次天然气吞吐提高采收率7.77%,平台天然气吞吐模拟计算增油14.7%,具有提高采收率潜力,而连续与间歇气驱实验及模拟计算采收率均低于压力衰竭开发采收率,因此,不宜作为泡沫油油藏冷采后期接替技术,且注气过程存在沥青质沉淀风险。