基于核磁共振技术的黏弹性颗粒驱油剂流动特征

首次通过核磁共振技术和岩心驱替实验相结合的方法,对黏弹性颗粒(B-PPG)驱油剂在岩心中的流动特征进行深入研究.驱替结果表明:B-PPG在岩心孔隙介质中以重复堵塞-变形-通过的方式运移.核磁共振横向弛豫时间(T2)图谱明确了B-PPG在孔隙介质中的调剖作用,即B-PPG首先运移进入大孔隙,然后对其进行封堵,促使液流转向较小孔隙.核磁共振图像直观揭示了B-PPG驱油剂在岩心孔隙中的流动分布状态,B-PPG驱油剂驱替前缘均匀推进,能够进入水驱波及不到的区域,具有显著的调整微观非均质性、增大波及系数的能力.渗透率、B-PPG浓度及注入速率对B-PPG驱油剂的流动特征具有显著影响.增大渗透率能够提高B-PPG在孔隙介质中注入性;增大浓度或降低注入速率有利于B-PPG堵塞大孔隙,液流转向较小孔隙,提高波及系数.     

三元复合体系乳状液渗流对采收率影响

基于对三元复合体系乳状液渗流特征和压力动态特征的深入分析,找出了乳化作用对三元复合体系驱油效果影响的控制因素,建立了描述三元复合驱乳状液形成条件和描述影响驱油效率的乳化启动、乳化携带作用的数学模型;建立了描述影响波及效率的三元复合体系非牛顿型乳状液粘度数学模型和乳状液渗流引起水相渗透率降低系数数学模型。在此基础上,根据建立的二维剖面非均质正韵律油藏模型,对乳化作用对驱替效率和波及效率的影响进行了定量研究,模拟结果表明,乳化启动、乳化携带作用提高了驱油效率,乳状液的高粘度和乳状液渗流引起的水相渗透率降低改善了中低渗层的分流量,提高了波及效率,乳化对波及效率和驱动效率的提高程度与乳化程度有关。研究结果对于三元复合驱方案设计和生产动态预测具有重要指导作用。     

两类典型非牛顿驱油剂的渗流特性

为考察不同流变性质的驱油剂在油藏中的渗流规律,基于孔喉作为实际油藏多孔介质最基本的流通单元和孔隙尺度随机分布的特点,提出了多孔介质的微观简化模型--二维随机变截面微管束.采用数值方法研究了粘弹型驱油剂和幂律型驱油剂在单个孔喉和多孔介质微观简化模型中的流动特性.结果表明,对于粘弹型驱油剂,只有当注入强度达到一定值时,粘弹效应才能明显地体现出来,渗流阻力随粘弹性的增强而增加,随孔隙尺度和非均匀程度的减小而增加.对于幂律型驱油剂,其渗流阻力随流体非牛顿性的增强而降低,随孔隙尺度和非均匀程度的变化规律与粘弹型驱油剂大体一致,但是在数值上远小于后者.对比分析驱油剂在岩心中的渗流规律发现,二维随机变截面微管束可作为多孔介质的简化模型,以此作为研究驱油剂渗流机理的基础模型可以避免岩心试验中多因素的综合作用,体现单一因素如流变性、孔隙介质结构和非均质性对驱油剂渗流特性的影响.     

稠油油藏化学驱采收率的影响因素

采用烷基聚氧丙烯醚硫酸盐和羧基甜菜碱两类两性表面活性剂与碱复配构建具有不同界面张力特点的驱油体系,通过驱油试验评价不同体系对桩西稠油采收率的影响,采用微观驱替试验研究不同体系提高采收率的机制。结果表明:界面张力与采收率没有明显的对应关系;碱通过维持油、水、固三相接触点亲油性和降低油水界面张力,减弱驱替介质沿油与岩石之间的渗入,增强驱替介质从原油中心的突进和分散,提高驱替压力和波及体积;相比于碱和原油反应产生的表面活性剂,外加的表面活性剂亲水性较强,会增强固体表面的亲水性,导致驱油剂沿孔隙壁面突进;表面活性剂-碱体系与原油形成的细分散水包油型乳状液加剧了驱油剂的窜进,不利于提高波及系数;对于稠油油藏,化学驱体系的波及系数是提高采收率的关键因素。     

两类典型非牛顿驱油剂的渗流特性

为考察不同流变性质的驱油剂在油藏中的渗流规律,基于孔喉作为实际油藏多孔介质最基本的流通单元和孔隙尺度随机分布的特点,提出了多孔介质的微观简化模型--二维随机变截面微管束.采用数值方法研究了粘弹型驱油剂和幂律型驱油剂在单个孔喉和多孔介质微观简化模型中的流动特性.结果表明,对于粘弹型驱油剂,只有当注入强度达到一定值时,粘弹效应才能明显地体现出来,渗流阻力随粘弹性的增强而增加,随孔隙尺度和非均匀程度的减小而增加.对于幂律型驱油剂,其渗流阻力随流体非牛顿性的增强而降低,随孔隙尺度和非均匀程度的变化规律与粘弹型驱油剂大体一致,但是在数值上远小于后者.对比分析驱油剂在岩心中的渗流规律发现,二维随机变截面微管束可作为多孔介质的简化模型,以此作为研究驱油剂渗流机理的基础模型可以避免岩心试验中多因素的综合作用,体现单一因素如流变性、孔隙介质结构和非均质性对驱油剂渗流特性的影响.     

波及系数对稠油化学驱采收率的影响

为了研究稠油化学驱的影响因素,通过测定碱和表面活性剂复合体系与原油的界面张力、乳化能力和油膜收缩速率,得到了具有不同性能的配方,采用岩心驱替试验评价不同体系的驱油效率.结果表明,表面活性剂与稠油虽然可以达到超低界面张力,但是采收率不高,碳酸钠体系界面张力较高,但是采收率最高.分析表明:低界面张力体系虽然可以增大毛管数,提高洗油效率,但是在驱替过程中导致水驱通道内含油饱和度低,驱油剂窜进严重,波及系数较低;碳酸钠体系虽然没有达到超低界面张力,但是其乳化能力强,油膜收缩速率低,因而具有较大的波及系数,获得了较高的最终采收率.因此对于稠油油藏,提高驱油剂的波及系数对获得较高的采收率更为重要.     

磺酸盐驱油体系在多孔隙砂岩中的滞留与吸附损耗

采用两相滴定法分别考察磺酸盐驱油剂在砂岩表面的吸附损失及在多孔隙砂岩中的驱动损耗。结果表明:磺酸盐类驱油剂在砂岩表面的吸附损失主要与砂岩的表面积正相关;在驱动过程中,多孔隙介质的孔隙体积及孔喉结构是造成驱油剂滞留损失的主要原因;在砂岩表面的吸附及在多孔隙介质中的滞留都会使驱油剂在溶液中的有效质量浓度急剧减小;通过组分间的增溶作用,增加磺酸盐驱油剂在水相中的溶解性能,减少溶液中游离分子的数量,能够降低磺酸盐驱油剂的损失。     

乳状液线性渗流启动规律研究

从实验和理论方面研究了多孔介质中乳状液渗流的规律及线性启动数学模型。在恒定压力下,通过不同乳滴的水包油型乳状液在不同渗透率的亲水性胶结岩芯中的渗流实验,得到了孔隙介质的渗透率随乳状液注入孔隙体积倍数增加而降低的变化规律;在不同的恒定压力下,通过乳状液渗流实验,得出了孔隙介质渗透率的降低幅度随着压力梯度的增加而减小的变化规律。提出了一种滞留乳滴的线性启动数学模型,采用方程积分与参数优化技术联合编程的计算方法,计算了乳状液在孔隙介质中的渗流规律,结果表明理论计算和实际测量值非常一致。     

粘弹性颗粒驱油剂渗流规律研究

为深入认识非均相复合驱油机理,指导非均相复合驱油体系设计及技术推广应用,通过物理模拟手段,并结合孤岛油田中一区Ng3单元非均相复合驱矿场见效特征,分析了粘弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的运移特征。结果表明,粘弹性颗粒驱油剂较聚合物具有更强的调整非均质能力,粘弹性颗粒驱油剂在多孔介质中以“堆积堵塞-压力升高-变形通过”的方式渗流。粘弹性颗粒驱油剂通过孔喉时,通过挤压变形和拉伸变形,局部改变驱动压差,具有深部运移、非均质调整以及交替封堵、均匀驱替的特点,能够有效扩大波及体积,从而最终提高原油采收率。     

黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的渗流规律

为深入认识非均相复合驱油机理,指导非均相复合驱油体系设计及技术推广应用,通过物理模拟手段,并结合孤岛油田中一区Ng3单元非均相复合驱矿场见效特征,分析了黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的运移特征。结果表明,黏弹性颗粒驱油剂较聚合物具有更强的调整非均质能力,黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中以"堆积堵塞-压力升高-变形通过"的方式渗流。黏弹性颗粒驱油剂通过孔喉时,通过挤压变形和拉伸变形,局部改变驱动压差,具有深部运移、非均质调整以及交替封堵、均匀驱替的特点,能够有效扩大波及体积,从而最终提高原油采收率。     

影响驱油剂洗油效率的参数分析

为了评价驱油剂的洗油效率,给出了粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子的定义,通过室内实验测定了几种化学驱油剂的接触角、界面张力和粘附功,进而计算出其3个因子值.分析结果表明驱油剂通过降低界面张力因子和润湿性因子,使粘附功因子大幅度减小;化学剂对润湿性和界面张力的影响不同,可以用界面张力因子和润湿性因子来判断驱油过程中界面张力和润湿性发挥作用的程度,对油湿转向水湿的过程,润湿性因子越小,润湿性改变越大;界面张力因子越小,化学剂对界面张力的影响越大;粘附功决定着驱油剂的洗油效率,粘附功越小,洗油效率越好.     

煤油/水体系乳状液的制备及其稳定性研究

以Span80(山梨糖醇酐油酸酯)和Tween80(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)作为复配乳化剂,利用高速剪切法制备了含油率(v/v)为5%~50%的煤油/水乳状液.以油水分层效率和乳状液液滴的粒度分布及其平均粒径(D4,3)作为乳状液的稳定性评价指标,考察了HLB值、沉降时间、含油率、乳化剂含量、搅拌时间、搅拌转速对乳状液稳定性的影响.结果表明:在Span80-Tween80-煤油-水体系中,制备水包煤油乳状液的最佳复配HLB值为12.0:提高乳化剂的含量和油水比、延长搅拌时间、提高搅拌转速均可以降低乳状液的平均粒径(D4,3),减少油水分层效率,从而提高乳状液的稳定性,其中乳化剂含量对乳状液的稳定性影响最大.     

乳状液在岩心中运移的影响因素研究

为了研究乳状液在多孔介质中运移的影响因素及运移规律,了解乳状液对提高采收率的作用,利用长岩心作为模型进行驱替实验,研究了乳状液液滴粒径、液滴密度及运移速度对其运移规律的影响.结果表明,乳状液在孔喉中的宏观运移阻力是乳状液液滴对孔喉堵塞的累积结果.大液滴的乳状液在孔隙介质中运移阻力明显大于小液滴的乳状液.注入速度对乳状液在岩心中运移阻力影响较大,在粒径孔径匹配的条件下,存在一个临界注入速度,在临界速度下乳液在岩心中才能形成明显的封堵.速度太低,乳状液破乳严重,乳状液变形通过孔喉的能力强不容易封堵孔喉;速度太高,乳状液液滴被分散破碎、粒径变小不容易封堵孔喉.     

影响驱油剂洗油效率的参数分析

为了评价驱油剂的洗油效率,给出了粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子的定义,通过室内实验测定了几种化学驱油剂的接触角、界面张力和粘附功,进而计算出其3个因子值。分析结果表明：驱油剂通过降低界面张力因子和润湿性因子,使粘附功因子大幅度减小;化学剂对润湿性和界面张力的影响不同,可以用界面张力因子和润湿性因子来判断驱油过程中界面张力和润湿性发挥作用的程度,对油湿转向水湿的过程,润湿性因子越小,润湿性改变越大;界面张力因子越小,化学剂对界面张力的影响越大;粘附功决定着驱油剂的洗油效率,粘附功越小,洗油效率越好。     

黏弹性颗粒驱油剂注入性能研究

通过填砂管驱替实验,研究了温度、矿化度、注入速度、注入浓度、孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值等因素对黏弹性颗粒驱油剂注入能力的影响。研究表明,黏弹性颗粒驱油剂以"堆积堵塞—压力升高—变形通过—压力降低"的方式在多孔介质中运移,具有良好的非均质调整能力。温度、矿化度对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较小;随着注入速度、注入浓度的增加,黏弹性颗粒驱油剂的注入压力增大;孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较大,该值在0.008~0.014时,黏弹性颗粒驱油剂具有良好的深部调驱效果。     

采油工程中节约挖潜技术探索

经某一开采阶段之后油层中末被采出的原油可分为剩余油和残余油两部分。驱油剂未波及区域内的原油为剩余油，其分布是连续的；驱油剂波及区域内残留在孔隙中的原油为残余油，其分布一般是离散的。这两类原油是提高采收率技术实施的对象与潜力所在。     

官1断块表面活性驱提高采收率矿场试验研究

官1断块位于孔东断层下降盘,为一被断层复杂化的三级背斜构造,因层间矛盾突出,经多年注水开发,水驱效率逐年变差．。表面活性驱,理论上可以降低油水界面张力,减小水驱油毛管力,增大驱替毛管教和剥离残留岩石表面剩余油。同时表面活性刺与原油形成油水乳状液,可以降低原油粘度和漉动阻力,减小油水流度比。提高水驱油波及体积和洗油效率,从而改善区块开发效果。通过矿场试验,证实了该方法对官1断块提高采收率是可行的和有效的。     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力。研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN.m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN.m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4~6)×10-4mN.m-1。与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高。     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini.石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力.研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN·m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN·m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4～6)×10-4mN·m-1.与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高.     

考虑乳化作用的三元复合驱数学模型

该模型在三元复合驱(ASP)室内研究和矿场实验的基础上,考虑到注入体系与原油在多孔介质中的就地乳化以及所生成乳状液在多孔介质中的渗流,建立了一个考虑乳化作用的三元复合驱数学模型.其中对乳化机理的数学描述包括乳状液生成判断、类型、乳化程度、乳化外相粘度修正以及渗透率修正,利用该模型可以更好地进行室内岩芯驱替拟合和矿场应用效果预测.