低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素，基于毛细管束模型，开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响；基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型，给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系；构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版，将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献，为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

致密油藏孔喉分布特征对渗吸驱油规律的影响

自发渗吸是致密油藏中一种重要开发机理,构建准确的渗吸驱油数学模型对明确致密油藏渗吸驱油规律具有重要意义。基于毛管束模型,考虑束缚水和残余油饱和度,利用二维高斯分布函数拟合从高压压汞测量得到的致密砂岩孔喉分布,构建岩心尺度致密砂岩基质渗吸驱油数学模型,并通过致密砂岩渗吸实验对数学模型进行验证,开展渗吸规律影响因素分析,明确孔喉分布、润湿角、界面张力等因素对渗吸驱油速率的影响。结果表明,致密砂岩微纳米孔喉分布在半对数图中呈二维高斯分布特征;在自发渗吸初期,渗吸驱油速率主要取决于大孔分布特征,岩心渗透率越高,渗吸驱油速率越大;在自发渗吸中后期,渗吸驱油速率主要受纳米孔喉分布影响;渗吸驱油速率随润湿角降低、油水界面张力增大、原油黏度降低而增大。明确致密储层孔喉分布特征能够准确预测致密油藏渗吸驱油速率,对致密油藏开采制度的确定具有一定的指导作用。     

鄂尔多斯盆地裂缝性低渗透油藏渗吸驱油研究

裂缝性低渗透油藏储层岩性致密,裂缝发育,非均质性强,注水开发效果差,利用水的自发渗吸作用驱油是一种经济有效的开发手段。文中利用鄂尔多斯盆地延长油田西区采油厂的天然露头岩心,通过自发渗吸实验,研究了边界条件、润湿性、温度、原油黏度、界面张力及渗透率等因素对渗吸驱油作用的影响。实验结果表明:润湿性、黏度、界面张力及渗透率是影响渗吸驱油的主要因素,岩石越亲水,原油黏度越低,渗吸驱油效果越好。对于亲水岩心,渗透率相近时,界面张力为0.04 m N/m时渗吸效果最佳;岩石渗透率差异明显时,渗透率为2.94×10~(-3)μm~2时渗吸效果最佳。实验结果为鄂尔多斯盆地裂缝性低渗透油藏渗吸驱油提供了重要的指导作用。     

特低渗油藏启动压力梯度新的求解方法及应用

对长庆油田三叠系油藏25块不同渗透率岩心(渗透率为0．022～8．057mD,多数小于1mD)进行室内驱替实验,获得实测启动压力梯度。依据考虑启动压力梯度后的一维非达西定律,对实验数据进行回归分析,获得了低渗透岩心的启动压力梯度与地层平均渗透率的幂函数关系式,绘制了启动压力梯度与渗透率关系的双对数坐标理论图版。利用实验得到的回归关系式和求解启动压力梯度的理论图版,结合低渗透油田实际,得到不同生产压差下确定极限注采井距的双对数坐标理论图版,可为低渗透油田开发确定合理井网密度提供理论依据。图3表1参10     

低渗透致密砂岩储层孔隙结构对渗吸特征的影响

为深入研究低渗透致密储层中不同孔隙结构的渗吸机理及对渗吸过程的影响,以邦德系数、无因次时间下的自吸驱油效率为评价指标,通过压汞、扫描电镜和核磁共振等多种实验手段,在对鄂尔多斯盆地东部X区长6段低渗透致密砂岩储层孔隙结构分类的基础上,研究不同孔隙结构对渗吸特征和自吸驱油效率的影响。结果表明:低渗透致密砂岩储层可以分为中大孔型和微孔缝型2种孔隙组合。不同孔隙结构组合的岩心中,中大孔喉的比例决定自吸驱油效果,残余油主要滞留在微孔喉中。中大孔型岩心中大孔喉比例高,地层水和表面活性剂中自吸驱油效率高,自吸过程受到毛管力作用较弱,表面活性剂改善驱油效果和渗吸方式明显;微孔缝型岩心中大孔喉比例小,毛管阻力影响大,地层水和表面活性剂中自吸驱油效率低。表面活性剂可以明显改变渗吸方式,提高自吸驱油效率,但仍有一部分残余油滞留束缚在微小孔喉中。     

致密储层静态渗吸规律对提高采收率的影响

通过对水磨沟油区长8段致密储层岩心渗透率、边界条件及岩心长度对岩样渗吸采出程度与采出速率的影响研究，发现研究区储层岩心致密，渗透率相对较高的也仅为0.2mD左右，随着渗透率（0.02～0.2mD）增加，孔喉间连通性增强，故渗吸采出程度增加；渗流空间方向不同，导致渗吸速率不同，相同渗透率条件下，随着接触面积增大，岩心在渗吸方面表现越优，在致密油藏注水开发中，提高体积压裂时效将有效改善注入水与储层直接接触面积，将会使渗吸效果增强，从而提高采收率。     

延长油田特低渗油藏适度温和注水方法与应用

为解决裂缝性特低渗油藏注水开发水窜、水淹问题,提高水驱开发效果,以延长油田南部地区长8油藏为研究对象,建立了裂缝-基质动态渗吸室内实验评价方法,确定了制约渗吸效果的关键因素,获得了渗吸速度的数学表达式,建立了考虑渗吸-驱替双重作用的渗流数学模型,确定了研究区最佳注采参数。研究表明,水驱油过程存在使渗吸驱油效率达到最高的最佳驱替速度,且随着渗透率的降低最佳驱替速度变小;储集层品质指数和岩石水相润湿指数越大,渗吸驱油效率越高,而初始含水饱和度、油水黏度比越大,渗吸驱油效率越低;延长油田南部长8特低渗油藏最佳注采比为0.95,含水率95%时预测的水驱采出程度为17.2%,较常规注水(注采比1.2)增加2.9个百分点。充分发挥渗吸-驱替双重作用的"适度温和"注水技术可显著提高裂缝性特低渗油藏注水开发效果。     

低渗透裂缝性油藏自发渗吸渗流作用

裂缝和基质中流体渗吸作用是低渗透裂缝性油藏注水开采依据的重要机理。通过自发渗吸实验研究低渗透裂缝性油藏在不同渗透率级别下岩心的渗吸驱油机理,结果表明,该类油藏的油层渗吸体系因毛细管力较高,其渗吸过程为毛细管力支配下的逆向渗吸,毛细管力在吸渗过程中可作为驱油的动力;渗吸早期产油量高,约50 h后产油量明显降低,最后基本不产油。低渗透裂缝性油藏岩心自发渗吸采出程度平均为12%,其自发渗吸采出程度随渗透率的增大而增大,当渗透率大于2×10-3μm2时,自发渗吸采出程度的增加并不明显,孔隙结构越好越有利于自发渗吸作用发生。由于岩心和油藏储层尺寸存在差异,因此对实验结果进行等比例关系处理,使实验值可以用来预测实际油田开发指标。     

致密砂岩油藏动态渗吸驱油效果影响因素及应用

渗吸驱油作为致密砂岩油藏高效开发的一项重要技术措施,近年来受到越来越多的关注。致密砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素较多,以鄂尔多斯盆地某区块致密砂岩储层为研究对象,通过岩心动态渗吸驱油实验,评价了渗吸液类型、渗吸液浓度、渗吸液注入量、驱替流速、反应时间以及岩心渗透率对储层岩心动态渗吸驱油效果的影响。结果表明：渗吸液中加入非离子表面活性剂HYS-3能够显著提高动态渗吸驱油效率;渗吸液中表面活性剂的浓度越高、渗吸液注入量越大、反应时间越长、岩心渗透率越高时,动态渗吸驱油效率越高;随着驱替流速的增大,岩心动态渗吸驱油效率呈现出先增大后减小的变化趋势;动态渗吸驱油实验最优参数为：驱替流速为0.2 mL/min,渗吸液为0.5% HYS-3,渗吸液注入量为1.0 PV,反应时间> 48 h。矿场应用试验结果表明,实施注水吞吐动态渗吸驱油方案措施后,S油田5口井的日产油量是措施前的2倍多,含水率明显下降,增油效果显著。     

致密储集层渗吸影响因素分析与渗吸作用效果评价

为了探索如何有效发挥裂缝与基质之间的渗吸作用、提高致密储集层开发效果,采用高压大模型物理模拟系统和核磁共振等技术,建立了不同尺度岩心渗吸物理模拟实验方法,研究了致密储集层渗吸过程的影响因素,并构建了水驱油时渗吸作用的定量评价方法。研究表明:逆向渗吸过程中,渗透率越低,油滴析出越晚,渗吸平衡时间越长,采出程度越低;裂缝可有效扩大致密基质与水接触的渗吸面积和渗吸前缘的范围,减小油排出的阻力,提高渗吸速度和采出程度;岩石越亲水,岩样的渗吸速度和采出程度越高。顺向渗吸过程中,渗透率越低,渗吸作用越明显;驱替采出程度与渗透率呈正相关,而渗吸采出程度与渗透率呈负相关。注水吞吐的渗吸距离要大于单纯的逆向渗吸距离,渗透率和注入倍数越大,渗吸距离越大。致密储集层大规模体积压裂与改变储集层润湿性、注水吞吐相结合有利于提高致密储集层的渗吸效果。图9表2参23     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。     

致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律

为明确裂缝性致密油藏注水动态渗吸特征,解决水驱采收率低下等问题,以姬塬油田延长组长6油层组为研究对象,采用高压压汞、核磁共振T₂谱、扫描电镜和铸体薄片分析等方法研究了目标储层微观孔隙结构特征,建立了3类储层分类评价标准,并对代表性岩心开展了基于核磁共振在线扫描的动态渗吸实验,模拟了水驱过程中裂缝-基质间的动态渗吸过程,从微观孔隙尺度定量表征了不同孔径孔隙原油的动用程度,评价了8个储层物性参数对动态渗吸效率的影响程度。实验结果表明,目标储层孔隙结构可划分为3类,随着储层孔隙结构变差,孔隙类型逐渐单一化、储集性能和渗流能力不断降低,导致动态渗吸效率不断下降。Ⅰ类和Ⅱ类储层动态渗吸过程可以划分为3个阶段：大孔隙在驱替作用下采出程度快速上升阶段、微小孔隙在渗吸作用下采出程度缓慢上升阶段和动态渗吸平衡阶段;而Ⅲ类储层在实验中仅存在前2个阶段。随着储层孔隙结构变差,微小孔隙动用比例增大,渗吸作用明显,虽然对岩心总采收率贡献程度增加,但总采收率低下。渗透率、可动原油饱和度、孔隙半径、可动原油孔隙度、黏土矿物含量和润湿性是影响动态渗吸效率的主要因素,对渗吸效率的影响程度依次逐渐减弱。分选系数和孔隙度是影响动态渗吸效率的次要因素,对渗吸效率的影响程度相对较小。     

低渗透稀油油藏水驱后氮气泡沫驱适应性

吐哈油田低渗透稀油油藏注水开发进入高含水期后,水淹程度高,水驱调整措施效果较差,亟需寻找后续提高采收率方法。针对低渗透油藏注入能力差、不适合注聚合物等高黏度流体的特点,利用水驱、氮气泡沫驱和水驱后氮气泡沫驱开展室内实验研究,探讨驱油效率及其影响因素。结果表明,水驱驱油效率随渗透率的增加而升高,与渗透率呈较好的对数关系;氮气泡沫驱驱油效率为67.66%,较水驱驱油效率提高10.62%;氮气泡沫驱可在水驱的基础上提高驱油效率约9.63%。实验用泡沫的残余阻力系数大于1,表明氮气泡沫驱通过堵水调剖,提高了水驱后油藏的采收率,从机理和实验提高驱油效率程度判断,氮气泡沫驱适用于吐哈油田低渗透稀油油藏。     

脉冲渗吸水驱油机理实验研究与分析

由于裂缝性油藏储集空间物理性质的复杂性和特殊性,渗吸效果控制着低渗透裂缝性油藏水驱开发动态与开发效果,而脉冲渗吸驱油一直被认为是低渗透裂缝性油藏有效的开发方式。在室内实验研究的基础上,结合油藏工程等理论知识对脉冲渗吸驱油机理进行了研究,得出脉冲增压改善基质岩块孔隙中渗吸条件是脉冲注水方式提高渗吸驱油效率的根本原因。     

苏里格低渗致密气藏阈压效应

低渗致密气藏孔吼细小,束缚水饱和度普遍较高,气-水关系复杂,存在阈压效应。采用苏里格低渗致密储层的岩样,开展了低渗致密气藏阈压效应的研究。实验采用气泡法与压差流量法相结合测试并研究了阈压梯度及其引起的气体非线性渗流特征。通过核磁共振和恒速压汞实验测试了赋存水的分布规律和岩样孔喉结 构,分析了阈压效应产生的机理及其影响因素。实验结果表明可动水和孔喉特征是影响阈压效应的主要因素,可动水比例越高、孔喉越致密,阈压梯度越大,阈压效应越强。并得出了通过气藏的绝对渗透率和含水饱和度定量表征苏里格低渗致密气藏阈压梯度的公式,进一步建立了通过渗透率和含水饱和度预测存在阈压效应的气井产能数学模型。IPR曲线表明,阈压效应会降低气藏的储量动用程度,导致一定的产能损失,因此减少气藏含水饱和度是提高开发效果的有效途径。     

表面活性剂对特低渗油藏渗吸驱油的影响

为了促进延长油田化学渗吸驱油提高采收率的目的,以延长HZP区块长6油藏为研究对象,针对水驱波及范围小,水驱动用程度低的问题,运用室内实验测试及分析的方法,分析不同润湿性和界面张力渗吸体系的渗吸驱油效率和规律.结果表明,润湿性不同的岩心渗吸驱油速度和效率由强到弱依次为亲水性、中性、亲油性,注入水体系中,原油在亲水岩心中的...     

克拉玛依砾岩储集层微观水驱油机理

以克拉玛依油田六中区下克拉玛依组砾岩储集层为研究对象,从储集层特征分析和渗流机理研究着手,通过室内实验,研究砾岩储集层水驱油和渗吸过程中微观孔隙动用规律,分析孔隙结构与驱油效率关系,研究微观剩余油分布特征和长期水驱油对储集层孔隙结构的影响。研究表明：目前剩余油饱和度较高,但剩余油主要分布于小孔隙之中;水驱过程中,优先动用的是超大孔隙,对采出程度起主要贡献的是中大孔隙;渗吸过程中,优先动用的是小孔隙,对渗吸作用起主要贡献的是中小孔隙;孔隙结构是影响驱油效率和微观剩余油分布的关键因素;长期水驱后,孔隙中填隙物发生膨胀、分散、运移和溶蚀,大孔道增多,连通性变好,储集层微观非均质性进一步增强。图11表5参21     

边界层对致密油藏逆向渗吸的数值模拟

致密油藏开发过程中一般采用水平井多段体积压裂方法进行开采,近井基质被缝网充分切割,极大的增加了基质与裂缝的接触面积,压裂液或水通过缝网与基质发生逆向渗吸,因此无论压裂过程还是注水吞吐开发过程都不能忽视逆向渗吸作用的影响,另外由于致密储层流动规律不同于普通油藏,这导致致密油藏的逆向渗吸与常规油藏的逆向渗吸作用存在许多不同,为了准确模拟裂缝性致密储层中的渗吸作用,首先采用耗散粒子动力学的方法验证了致密储层微纳米喉道中渗吸过程中边界层的存在并得到渗吸过程中边界层厚度的变化规律,然后利用孔隙网络模型计算考虑边界层的关键渗流参数,主要包括渗透率、毛管力曲线及相渗曲线;并将计算获得的关键渗流参数应用到表征致密储层复杂缝网的数值模拟模型中,模拟结果显示边界层对渗吸作用具有抑制作用,当考虑边界层后储层的渗吸能力大幅度减弱,致密储层的渗吸采收率可能仅为不考率渗吸时的3/8而已,因此应当重视致密储层中边界层的存在,否则可能会高估储层的流动能力。