抗盐聚合物相渗曲线特征研究及现场应用

摘要：采用抗盐、增粘性能更好的抗盐聚合物是聚合物驱提高原油采收率的重要攻关方向之一。本文通过大量的岩心实验,测定了抗盐聚合物驱在各种不同条件下的相渗曲线,并与普通聚合物驱进行了对比。结果表明,抗盐聚合物驱与普通聚合物驱的相渗曲线具有相似的变化规律,随聚合物溶液浓度、岩心渗透率的增加,残余油饱和度明显减少;但等渗点下含水饱和度有所增大(向右移动),油水两相跨度增大。由于抗盐聚合物在分子链上引入了功能性单体,在低渗透岩心上的驱油效果要好于普通聚合物,并不是聚合物的分子量越大驱油效果越好,还与聚合物的分子构型相关。     

聚合物驱相对渗透率曲线的特征研究①

本文在研究聚合物溶液流经多孔介质时的流变性基础上,确定了聚合物溶液在多孔介质的有效粘度与分流量和相饱和度之间的关系式。从而解决了聚合物吸附/滞留及非牛顿流效应的影响,建立了稳定法测定聚合物驱相对渗透率曲线的实验技术和方法。成功地测得了油/聚合物溶液体系的相渗曲线和注聚合物段塞后的油/水体系的相渗曲线,并确定了适当的相渗曲线经验方程。讨论了聚合物驱相渗曲线的特征,分析了水相中的自由聚合物分子和岩石中吸附/滞留的聚合物对相渗曲线的影响,真实地反映了聚合物驱过程中的多相渗流规律。     

裂缝对鄂尔多斯盆地陇东地区长7致密岩心水驱渗流特征的影响

在分析鄂尔多斯盆地长7天然裂缝和体积压裂人工裂缝特征的基础上,采用等效处理岩心实验法探索裂缝对长7致密岩心水驱渗流特征的影响。实验结果表明:不论是以基质渗流或者以裂缝渗流为主的岩心,油相相对渗透率都呈现出靠椅型相渗曲线特征;同时随着裂缝与基质渗透率级差和驱替压差的增大,与基质渗流为主的岩心相比,裂缝岩心渗透率曲线等渗点左移,油水相渗透率增大,但两相共流区变窄,含水上升加快,残余油饱和度升高。在同一驱替压差下,随着裂缝与基质渗透率级差的增大,致密岩心水驱油具有低含水时间短,见水后含水上升快的特征。随着驱替压差增大,以基质渗流为主的岩心,见水提前,但无水期驱油效率和最终驱油效率都增大;以裂缝渗流为主的岩心,见水提前,无水期驱油效率和最终驱油效率都降低。     

机械振动对岩心相渗曲线的影响

研究了机械振动对岩心水驱油相渗曲线的影响,通过岩心振动相渗实验,得出了三套可对比的相渗曲线．实验表明,振动与不振动时的相渗曲线相比,油、水相渗曲线均要上抬,油的相渗曲线要右移,水的相渗曲线要左移．油、水相渗透率可提高２０％～３０％,残余油饱和度最多可降低６％,无水采收率最大可提高９％,最终采收率最大可提高１０％．说明适当特性的机械振动,可有效地提高水驱油的效果,降低油水表面张力,减弱储岩层的毛管压力,加快了油水重力分离速度,降低产油的含水率和原油粘度．     

机械振动对岩心相渗曲线的影响

研究了机械振动对岩心水驱油相渗曲线的影响，通过岩心振动相渗实验，得出了三套可比的相渗曲线。实验表明，振动与不振动时的相渗曲线相比，油、水相渗曲线均要上抬，油的相渗曲线要右移，水的相渗曲线要左多。     

疏松砂岩密闭取芯井新鲜样品和洗油样品相对渗透率曲线差异性研究

基于渤海某典型高孔高渗疏松砂岩稀油油藏密闭取岩心,对同一样品先后分别完成新鲜样品相渗实验和洗油样品相渗实验。实验结果表明:中水淹层段样品在洗油后油水相渗曲线与新鲜状态下相渗曲线各关键参数均非常接近;未水淹层段样品在洗油后状态下完成的油水相渗曲线与新鲜状态下相渗曲线相比,束缚水饱和度较高,残余油饱和度较低,两相区范围接近,最终驱油效率较高。未水淹层段岩心若采用洗油后的柱塞进行油水相渗实验,其结果将偏离真实储层渗流规律。根据水淹程度对油水相渗曲线影响的认识,重构了考虑水淹影响的"全寿命"油水相对渗透率曲线。矿场数值模拟结果表明,采用考虑水淹影响的重构相渗曲线的模型,在相同采出程度下,其含水率更低;在相同含水率情况下,其采出程度更高。     

水驱后三元复合驱全过程的相渗曲线变化趋势研究

选用大庆油田有代表性某储层天然岩心的平行样,水测渗透率分别在1 000、600、200×10-3μm2左右。采用恒速非稳态法分别测定了水驱、三元复合驱(注入0.8 PV)及后续水驱全过程的相对渗透率曲线。研究结果表明:注入三元复合体系溶液后相渗曲线形态发生明显变化:驱替相的相对渗透率先降后升,油相的相对渗透率先升后降;且相渗曲线的等渗点增加(本实验增加为3个);岩心渗透率越高,第一等渗点与第三等渗点的跨度越大,残余油饱和度越低。     

异常高压致密气藏两相渗流数值模拟技术

异常高压致密气藏压力系数高、孔隙结构及渗流机理复杂,相渗曲线随压力发生改变,导致利用常规相渗曲线的测试结果已不能正确反映地层条件下的气水渗流规律,预测的开发指标好于实际生产的结果。因此,需要研究地层条件下的相渗曲线,探讨异常高压致密气藏两相渗流规律。结合气藏高温、高压的特性,研制了异常高压致密气藏岩心驱替装置(120 MPa、150℃),回归了36块岩心归一化的岩心相渗端点与压力的关系,建立了异常高压致密气藏两相渗流数学模型及数值模型。研究结果表明,在异常高压条件下,束缚水饱和度降低,流动阻力增大,采收率降低,开发效果变差。     

一种基于水淹影响的相渗曲线重构方法

针对储层水淹对地层流体渗流规律影响刻画较难的问题,基于渤海典型疏松砂岩稀油油藏LD油田和稠油油藏Q油田密闭取芯井岩芯样品,开展水淹程度对油水相渗曲线影响实验研究。基于水淹对相渗影响认识,提取不同水淹程度下相渗曲线特征参数并重新组合,建立两种类型油藏考虑水淹影响的"全寿命"油水相对渗透率曲线。实验结果表明,与采用未水淹、弱水淹层段岩石样品完成的油水相对渗透率曲线相比,中水淹、强水淹层段相渗曲线束缚水饱和度更高,残余油饱和度更低,等渗点更偏右,驱油效率更高。与不考虑水淹情况相比,考虑水淹影响的重构相对渗透率曲线,其残余油饱和度和束缚水饱和度更低,含水饱和度相同时,两相相对渗透率均呈现整体降低趋势,最终驱油效率增大。与不考虑水淹影响的方案相比,考虑水淹影响的重构相渗在Q油田矿场数值模拟中应用,在含水98%时的采出程度提高近1%。     

利用CT技术的超低渗岩心油水驱替特征研究

超低渗透油藏CT扫描技术能够观察水驱油过程中不同时刻各流体饱和度在岩心中的分布,以及驱替后残余油分布。通过CT扫描技术在模拟超低渗透储层水驱油过程中,测定不同时刻岩心流体饱和度,观察岩心内部油水两相饱和度变化和分布,分析水驱特征。发现在致密且孔喉分布相对均匀及毛管压力显著的岩心中,水相饱和度前缘剖面变化十分陡峭,岩心内部水相饱和度以类似"活塞"式向前驱替。水相突破后岩心内各断面上饱和度分布不再发生较大变化,岩心出口端面不再产油,驱替相水与被驱替相油之间油水共渗区极其狭窄。对于超低渗透岩心,产生"活塞"式驱替的临界端点流度比为0.029 55~0.211 35。     

非均质油藏水驱后剩余油分布实验研究及潜力评价

为更好揭示非均质油藏水驱后剩余油分布规律和动用条件,在冀东油田非均质性强的不同区块中,通过改进电阻率测试含油饱和度的方法,研究了影响电阻率与含油饱和度对应关系的主要因素,开展了在不同非均质性岩心中水驱后聚合物驱的不同位置含油饱和度对比实验。结果表明:渗流速度对饱和水的岩心电阻率曲线影响不大;地层水矿化度对水驱中岩心电阻率影响较大,矿化度从1 629 mg/L增加到3 847 mg/L时,岩心电阻率下降了10~10~2数量级;在矿化度一定条件下,渗透率越低,喉道间彼此连通的概率越小,宏观上的岩心电阻率越高;对于纵向非均质油藏,水驱后开采潜力区域为正韵律分布下中渗层的远井地带和低渗层;且随非均质程度的增强,水驱后该区域开采潜力越大;对于纵向非均质油藏水驱后聚合物驱,使高渗层的含油饱和度从0.55~0.58降低到0.28~0.38,使中渗层含油饱和度从0.87降低到0.58~0.63,降低幅度为33.33%~49.09%;使低渗层的含油饱和度从0.92~0.95降低到0.66~0.83,聚合物驱能很好的携带中高渗层的残余油滴,对低渗层远井地带动用效果较差。     

纳米SiO2和表面活性剂协同稳定的水包油乳状液驱油性能研究

我国稠油资源丰富,但水驱采收率低,因此如何进一步提高普通稠油油藏的采收率是开发中亟待解决的问题。用纳米Si O2和表面活性剂TA-13制备出一种乳状液,可用来提高水驱稠油油藏的采收率。物理模拟结果表明,制备的乳状液对低渗透岩心具有更好的封堵能力,对高渗透率岩心、低渗透率岩心残余阻力因子分别为39.45、129.40。乳状液对于低渗透率岩心具有较好的驱油效果,采收率最大增值可达45.11%。乳状液注入速度低有利于提高原油的采收率。注入速度较低时(小于0.1 m L/min),采收率最大增值可达48.01%;注入速度较大时,不易注入岩心,且采收率最大增值只有16.39%。     

聚合物驱不可入孔隙体积效应的室内研究及应用评价

基于聚合物互溶驱替和弥散渗流原理,利用双段塞浓度剖面法测定了聚合物溶液在长庆油田侏罗系延10储层6块岩心上的不可入孔隙体积(IPV),考察其对聚驱效果的影响。结果表明,聚合物溶液在6块岩心上的IPV值为20.6%~27.9%,平均为24.8%。岩心渗透率越高,IPV值越小,二者呈明显的线性负相关关系。IPV值与孔隙度无明显对应关系。不可入孔隙体积的大小反映聚合物分子线团与储层孔喉大小的匹配程度。M区块延10油藏聚合物驱试验结果表明,考虑聚合物驱过程中不可入孔隙体积效应的存在,在矿场注入工艺设计时适当提高注入量和增加前置保护段塞,有利于提升驱油效果。聚合物驱方案设计时考虑不可入孔隙体积效应是必要的。     

多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能

为了促进聚合物弹性微球深部调驱技术的大规模应用,通过岩心驱替实验,研究了多孔介质中聚合物弹性微球的运移规律与调驱性能。结果表明:聚合物弹性微球能够在多孔介质中不断地运移、封堵、变形、再运移、再封堵,注入压力呈现出波动式变化特征,后续注水阶段仍保持较高的注入压力水平;聚合物弹性微球的滞留量随距入口端距离的增加而减少,在出口端也有少量的聚合物弹性微球滞留;聚合物弹性微球能够选择性进入和封堵高渗大孔道,在后续注水过程中,高、低渗管的分流率仍保持在50%左右;岩心渗透率、注入浓度、注入速率和矿化度均影响聚合物弹性微球的调驱效果,在实际应用时需要选择合理的参数范围。可见聚合物弹性微球具有良好的注入性和运移性,可以依靠自身弹性运移至储层深部区域,且对低渗层具有保护作用,聚合物弹性微球封堵后具有较强的耐冲刷能力,从而达到较好的深部调驱效果。     

龙虎泡低渗透油田聚表二元复合驱实验研究

针对龙虎泡低渗透油田水驱开发效果差、采收率低等特点,开展了聚合物和表面活性剂二元复合驱在低渗透油藏适应性的室内评价实验.注入性实验表明,相对分子量为2 200万的FP-3聚合物注入渗透率46.45×10-3μm2的岩心未发生堵塞,具有良好的注入选择性及封堵选择性.驱油实验表明,聚合物和表面活性剂可分别提高低渗透岩心驱油效率10%和20%,且表面活性剂容易注入,可降低注入压力.在聚合物和表面活性剂不同段塞组合实验中,两者分段塞注入的方式优于单独注入表面活性剂或将两者混合后注入的方式,其中先注聚合物后注入表面活性剂的段塞组合方式最好,可提高采收率17.74%.因此,对于非均质性较弱的低渗透油田,可采用聚表二元复合驱技术,先注入聚合物降低储层的非均质性,后注入表面活性剂启动低渗区的剩余油.     

核磁共振研究聚合物微球调驱微观渗流机理

利用核磁共振研究聚合物微球调驱渗流机理,设计了不同粒径微球的注入实验,从微观角度分析了聚合物微球的驱油效果与驱油机理.对驱替后岩心不同直径孔隙内的流体分布进行了研究,得到了水驱、聚合物微球驱、后续水驱阶段驱出油的孔径范围以及剩余油分布.实验结果表明,聚合物微球调驱能够有效动用岩心中不同孔径中剩余油.不同尺寸聚合物微球对岩心的适应性不同,微米级微球主要适用于高渗岩心,纳米级微球主要适用于低渗岩心.     

强化泡沫驱油体系性能研究

利用Waring搅拌器测定了不同泡沫体系的泡沫性能 ,利用岩心驱替试验测定了泡沫在岩心中的阻力压差及驱油效果 ,研究了不同浓度的聚合物对泡沫体系起泡性能和稳定性的影响 ,确定了聚合物在强化泡沫驱油体系中的最佳使用量。对单一聚合物体系、单一泡沫体系与强化泡沫体系在水驱后的稳定性及驱油效果进行了对比分析 ,结果表明 ,强化泡沫体系比单一泡沫体系具有更强的稳定性 ;比聚合物及单一泡沫体系的驱油效果更好 ,是一种较为实用的驱油体系。室内试验表明 ,该体系能够较大幅度地提高采收率。     

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到：在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的。低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制。为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持。     

聚合物驱后提高采收率方式实验研究

结合孤岛油田注聚区块地层情况,优选出了适于聚合物驱后进一步提高采收率的驱油剂─—阳离子聚合物,研究了其驱油机理、在均质岩心中的驱油效果、均质岩心聚合物驱后水驱不同倍数时的驱油效果;研究了非均质地层聚合物驱后进行调剖或不调剖的驱油效果,并与具有超低界面张力的驱油剂的驱油效果进行了对比.研究表明,聚驱后注入的阳离子聚合物通过吸附、絮凝等作用可使后续水驱波及体积进一步增加,聚驱后转水驱阶段越早注入阳离子聚合物其驱油效果越好,非均质地层聚驱后对高渗层进行适当的封堵再注入阳离子聚合物可较大幅度地提高采收率.