基于格子玻尔兹曼方法的化学驱色谱分离机制

多组分化学复合驱过程中色谱分离现象普遍存在,导致化学剂在地层运移过程中的质量浓度比例与实验室优化的质量浓度比例存在差异,影响最佳的驱油效果。采用格子玻尔兹曼方法,考虑多组分化学剂在多孔介质中渗流的路径运移差异、扩散运移差异、竞争吸附等机制特征,建立孔隙尺度的化学驱模拟方法,研究化学驱中的色谱分离问题。基于二维多孔介质刻蚀模型,以两种表面活性剂为例,定义无因次突破时间、无因次质量浓度分布区间、无因次质量浓度峰值和无因次质量浓度峰值时刻4个指标对色谱分离规律和机制进行研究。结果表明:扩散运移差异是色谱分离现象的主要成因,扩散系数和注入速度是无因次突破时间差异的主控因素,最大吸附量和扩散系数是化学剂质量浓度峰值差异的主控因素。     

二类油层中三元复合驱体系的损耗及有效作用距离

采用天然露头岩心进行驱油物理模拟,研究三元复合体系在地层中不同运移距离下的界面张力以及化学剂损失规律。结果表明:二类油层中复合体系的各组分损失严重,表面活性剂在运移前20%距离后即损失了80%,此时碱、聚合物的损失率也达到23%和12%;复合体系运移全程距离后表面活性剂、碱和聚合物的损失率分别达到了92%、42.8%和31%,损失量都较为显著。复合体系的化学剂主要损失在注入井附近地层中,且这部分损失主要为"无效损耗",对采收率的贡献值有限。化学剂的损失导致复合驱的驱油效果也逐步降低。复合体系的超低界面张力实际的有效作用距离仅为前20%距离,因而对提高采收率的贡献十分有限,而对20%井距之后的水驱残余油的进一步启动则是三元复合驱发展的潜力方向。     

稠油水平井溶剂辅助重力驱数学模型

以热力学相平衡理论和多孔介质流体渗流方程为基础,考虑溶剂对流弥散和沥青结晶效应的影响建立溶剂和稠油体系多组分数学模型,系统描述溶剂抽提稠油"稀释油"泄油机制。结果表明:模型能够反映溶剂腔发育过程;扩展阶段合理泄油速度是影响溶剂辅助重力驱储层伤害的关键因素,在抽提初期溶剂注入速度对腔体发育和泄油量贡献是有限的;该模型可应用于溶剂辅助重力驱效果预测及矿场试验可行性研究。     

数值弥散和物理弥散对CO_2混相驱替效率的影响

为了明确CO2多次接触混相驱数值模拟过程中数值弥散与物理弥散对驱替效率的影响及其影响机理,建立了二维的平面多组分数值模型,并结合对流-扩散差分方程的数值弥散相关理论对计算结果进行分析。结果表明,数值弥散与物理弥散对CO2混相驱驱替效率的影响具有相似性,二者均能降低微观驱油效率、增加体积波及效率,但二者对驱替效率的影响机理不同。数值弥散使驱替前缘"模糊化",增大体积波及效率,同时降低CO2与原油的混相性,增大残余油饱和度;在小规模非均质地层中,对流弥散效应会扩大油气两相区,造成驱替前缘参差不齐,增大体积波及效率,同时两相区扩大也会降低CO2与原油混相性,降低微观驱油效率。     

平面非均质油藏水驱开采特征和剩余油分布实验研究

为明确平面非均质性对水驱开采特征和剩余油分布的影响规律,结合冀东油田非均质性强等特点,运用布置饱和度测量电极的平面非均质物理模型,开展不同主流线与渗透率分布之间的夹角对水驱开采特征和剩余油分布的影响研究。实验结果表明:当主流线与渗透率分布夹角增加时,开采时间增加明显,水流通道建立后,孔隙内含水不断增加,油水接触界面也在不断增加,平面波及系数有所上升,见水时间明显延长,产油速度变慢,最终采收率增幅明显;主流线与渗透率分布夹角为0°的模型中,在注入量为0.11 PV时,水开始在采出井突破,当夹角增加到30°时,水突破的注入量为0.35 PV,剩余油主要分布在非均质性引起的驱替死角,渗流阻力较大的局部中低渗带;单一表面活性剂驱并不适用于水窜后的平面非均质油藏,需要采用在强封堵能力调剖体系提高波及系数的基础上提高驱油效率的方式。     

基于B-L方程的低渗透油藏CO_2水气交替注入能力

注入能力的降低是制约低渗透油藏CO_2水气交替(WAG)驱提高采收率的关键因素。采用特征线法,考虑CO_2在原油、注入水中的溶解及CO_2对原油的抽提作用,引入渗流阻滞系数,对气驱油及水驱气过程中的Buckley-Leverett(B-L)方程进行修正,确定气驱油、水驱气前缘及尾部移动速度,结合多重复合油藏渗流理论,建立可表征CO_2水气交替驱注入能力变化的数学模型,并应用Laplace变换及Stehfest数值反演,求得井底压力解。通过与不同地层渗透率下的数值模拟结果进行对比,验证模型的准确性。结果表明,相比于偏油湿地层,偏水湿地层水的注入能力较低;CO_2与原油间界面张力越小,注水能力越大;当地层渗透率低于5×10~(-3)μm~2时,水的注入能力急剧减小。     

聚合物驱油藏浓度分布与变化

利用以前的成果研究了注聚合物油藏的聚合物浓度变化 ,建立了考虑聚合物的浓度扩散和对流以及吸附因素影响的地层注聚合物的不稳定流动模型 ,简化模型以使其更接近油藏实际流体流动情况。并且对于非线性吸附采用组合变量和解析迭代方法进行求解。过程中 ,对于非线性吸附和线性吸附 ,绘出浓度曲线 ,确定聚合物浓度随时间和离井简距离的分布和变化 ,以此用于计算地层中的阻力系数和压力分布 ,另外计算的聚合物驱前沿对于聚合物注入以及预见生产井的驱油见效时间也有重要意义     

低渗透油藏气驱注采压力系统诊断模型

注采压力系统对注气驱油效果影响很大。根据流场速度分布,提出气驱注采压力系统分析应首先关注主流线上的压力分布情况,实现"三维化一维";根据井间压力分布,明确游离态注入气尚未到达的油水两相共渗区为注采压力系统研究目标区,实现"三相化两相"。基于微分方程叠加原理提出并推导"拟单相"渗流压力扩散方程,进而建立气驱注采压力系统诊断数学模型,即"带移动定压外边界拟单相渗流"定解问题。首次区分"注入气-地层原油"体系和"注入气-油墙油"体系最小混相压力差异,即"两级混相"现象。应用新方法研究了井底流压对二氧化碳驱地层压力的影响,论证了增压见效阶段降低采油速度对实现混相驱的必要性,以及油墙集中采出阶段油井井底流压略高于"油墙油"泡点压力有利于维持混相的观点。研究成果对于矿场注气混相驱注采井工作制度的制定有指导作用。     

多孔介质双分子反应溶质运移实验与模拟研究

多孔介质中化学作用对溶质运移具有重要影响.为了揭示反应性溶质运移机理,保持多孔介质不变,以胺和1,2-萘醌-4-磺酸钠双分子化学反应为例,分别开展了非反应及反应条件下不同流速溶质运移实验和数值模拟研究.主要结论如下:①改进的反应性对流弥散模型能模拟双分子反应中溶质运移行为;模型可行,具有较高的精度;0.4mL/s和0.8mL/s流速下生成物峰值浓度相对误差分别为1.2%及0.8%.②利用对流弥散模型可以评估非反应物运移弥散系数,可为反应性溶质运移弥散系数识别提供技术参考.③随流量增大,模型参数m减小,而β0则增大;此外,同一物质在保持相同流量下,作为反应物出现时,其弥散系数略高于非反应物质的弥散系数,其作用机理有待进一步研究.     

CO2注入咸水层的动力弥散-对流-溶解计算模型

如何模拟CO2注入咸水储层的质量传输过程是实施CO2注入地下咸水层的关键.通过分析CO2注入咸水储层的质量传输过程,基于质量守恒原理,建立考虑对流、动力弥散及溶解的计算模型,利用有限元法开发了相应的数值计算程序CO2-IA.数值算例研究地下水渗流速度对CO2注入的影响,结果表明:地下水渗流速度对CO2的质量传输影响很大,随着地下水渗流速度的增加,地下水的对流和弥散效能均增强,从而有效地提高了咸水层中CO2的封存量和封存效率.     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法，现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。因此，结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及相关辅助方程，构建了封闭可解的全耦合化学降黏剂驱替流动控制方程组，通过物模实验获得了降黏剂溶液黏-浓关系、乳液黏度-含水率关系及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程，采用有限体积方法进行求解，并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。所建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果，在此基础上开展降黏驱数值化实验，明确了降黏剂浓度，注入速率，非均质性对降黏驱效果的影响。研究表明随着降黏剂浓度和注入速度的增加，采出程度逐渐增加，但采收程度增长率逐渐减小；平面非均质性会导致低渗区流体绕流进入高渗区，造成低渗区驱替效率低，而纵向非均质性会造成低渗层流体窜入高渗层，造成低渗层驱替效率低。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

升平油田葡萄花油层最佳提液速度室内实验研究

为了进一步探索升平油田葡萄花油层提液对驱油效率的影响及作用,确定最佳提液速度,选取不同渗透率级别、变异系数的人造岩心进行室内物理模拟实验,研究不同注入速度、不同注入PV数、不同渗透率级别、不同注入时机及非均质性对驱油效率的影响,为确定升平油田葡萄花油层最佳提液速度提供理论依据。实验结果表明:对于不同渗透率级别的人造均质岩心,驱替速度均为25mL/h时采收率最高;在不同驱替速度,同一渗透率的条件下,最佳注入PV数界限为0.4。对于渗透率变异系数在0.5~0.85之间的非均质人造岩心驱替速度为20mL/h时,采收率最高;在渗透率为300md变异系数为0.5和渗透率为200md变异系数为0.65的非均质岩心中,当驱替速度为20mL/h时,最佳注入PV数界限为0.3,其他的驱替速度情况下,最佳注入PV数的界限为0.2。而在渗透率为200 md变异系数为0.85的非均质岩心中,最佳注入PV数界限为0.3。     

氮气泡沫热水驱油室内实验研究

利用现场提供的起泡剂和原油等原料 ,在室内对泡沫剂进行了评价 ,对岩心驱油效果及改善波及体积进行了实验研究 ,分析了氮气泡沫热水驱提高采收率的机理 ,并对影响氮气泡沫热水驱油效率的泡沫剂的起泡性、半衰期、最优气液比、起泡剂质量分数等因素进行了分析。结果表明 ,在一定起泡剂质量分数范围内 ,随着气泡质量分数的增加 ,起泡能力、半衰期和阻力因子也增加。最优气液比为 1∶2 ,最佳气泡剂质量分数为 0 .3%。在非均质油层(模型 )中泡沫的驱油效果比在均质油层 (模型 )中的更好 ,残余油饱和度降低了 2 1.1% ,采收率提高了 31.2 %。     

化学驱油技术在胜利油区的应用研究

胜利油区绝大部分油田的开发都已进入“三高”阶段．利用化学驱技术可以改善和提高这类油田的石油采收率．胜利油区现场应用的化学驱油技术主要是：聚合物驱和三元复合驱（ＳＡＰ）．在决定石油采收率的众多因素中,驱油剂的波及效率和洗油效率是最重要的参数,而聚合物驱和三元复合驱基本满足了这两个参数．经过向部分井中注入聚合物、活性剂、碱的先导试验,选定了用于聚合物驱的水溶性聚合物和三元复合驱的碱、活性剂、聚合物．采用了一泵一井注入流程、一泵对多井远距离定量供液流程、母液配制全过程自动控制技术等．通过在孤东、孤岛等油田的应用,化学驱油技术平均可以提高采收率２０％,从而为化学驱油的进一步推广应用和基础研究奠定了基础．     

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。     

室内注二氧化碳微观驱油机理研究

通过大庆外围特低渗透储层岩芯一维物理模拟实验,研究注水、注气、注水转注气这3 种方式的驱油微观机 理,对现场注水转注CO2 提出可参考性建议。实验中主要利用了CO2 的萃取、降黏等特点,与水驱相比,CO2 驱驱油 效率更高,增油效果明显。实验表明：对于低渗透储层,注水开发效果最差,约为40%;不同注水时机转气驱效果均好 于水驱,而且注水时机越早采出程度越高,在10% ～20% 含水率转注气能有较好的经济效益;注气驱采出程度最好且 采出程度都能达到67% 左右。通过核磁信号测量,对比不同开发方式的剩余油分布可以得出,水驱和气驱动用的主要 都是大孔隙中的油,而水驱转气驱由于CO2 的波及范围更广,能对小孔隙中的部分原油进行动用。     

窄河道型油田注水见效时间与见效类型研究

渤海地区窄河道型油田多采用注水方式进行开发,但其注水见效程度存在较大差异。应用渗流力学理论,推导出了窄河道型油田注水见效时间公式,并应用现场实例进行了验证。结果表明与实际情况相符合。同时根据不同的注水见效特征,将窄河道型油田注水见效类型划分为三类。研究为预测窄河道型油田注水见效提供了一种重要手段。     

三类油层压裂驱油技术设计及效果研究

大庆油田三类油层的高效开发技术研究是保障油田高产稳产的关键。针对萨中开发区三类油层砂体类型多、储层物性差，在开发过程中采出程度低、剩余油零散、吸附量大，化学驱难度大等问题，提出了"压裂驱油"技术，通过压裂造长缝形成高速通道，将高效驱油剂经裂缝快速送至剩余油富集部位，边压裂造缝边沿程上下滤失，减少化学剂与地层之间接触时间和接触距离，以降低注入过程中化学剂性能的沿程损失，提高利用效率，增强驱油效果。现场试验表明，三类油层工艺上能够实现压裂驱油注入，且试注井组见到驱油效果，可推广应用于萨中开发区萨葡三类和高台子三类油层，作为增产增注技术快速挖潜零散井点剩余油。     

变原油黏度油水两相流驱替特征研究

为了研究水驱油田开发过程中的原油黏度升高对水驱油的驱替特征影响 ,在经典的非活塞式驱替理论的基础上 ,考虑驱替过程中原油黏度的升高 ,进一步完善了非活塞式驱油理论 ,建立了一个一维油水两相渗流模型 ,并采用解析法和有限差分法两种方法对饱和度方程进行了求解 .用数学模拟的结果研究了原油黏度随含水率上升的 5种变化规律对无水采油期、注入孔隙体积与采收率关系等驱替特征的影响 .结合太平油田沾 1 4块太 1 0 - 1 2井原油黏度随含水上升的变化规律 ,对比了考虑原油黏度变化和不考虑原油黏度变化两种情况下采出程度的差异 .研究结果表明 :开发过程中原油黏度的升高明显地缩短无水采油期 ,加剧含水上升速度 ;未考虑黏度升高的经典驱替理论方法预测的采收率偏高     

注气混相及非混相驱替物质平衡方程式

常规物质平衡方程在油田已广泛应用,然而对油田注气物质平衡方程的研究较少。注入气与油藏油接触时,油气体系间会发生相传质和传热,由于气体溶解于油中引起油的体积膨胀,所以注气过程中物质平衡方程与以前传统的没有考虑相间传质作用的物质平衡方程不同。从物质平衡原理和膨胀理论出发,建立起了注气混相及非混相驱替和气水交替注入过程物质平衡方程式。该物质平衡方程考虑了油气体系相间传质作用和油中溶解气体后的体积膨胀,为注气开发油藏的开发动态分析及预测提供了一种有效的手段。