聚合物溶液的弹性对驱油效率贡献的定量描述

通过可视化微观驱油实验研究不同质量浓度聚合物溶液和不同黏度甘油溶液驱替水驱后各类残余油的驱油效率,对比分析聚合物溶液的弹性对驱油效率的贡献。结果表明:在相同的黏度条件下,聚合物驱对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油的驱油效率高于甘油驱的驱油效率,其驱油效率的差值是聚合物溶液弹性的贡献;对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油,随聚合物溶液质量浓度的增加,驱油效率增加,弹性对驱油效率的贡献约为40%。     

双河油田聚合物驱后微观剩余油分布特征

为进一步认识聚合物驱后油藏微观剩余油分布特征,以河南双河油田天然岩心铸体薄片真实孔喉为基础制作微观仿真模型,采用微观模型驱油实验以及图片分析方法研究了不同渗透率模型水驱后、聚合物驱后微观剩余油分布特征。结果表明,水驱后剩余油以簇状、柱状分布为主,少部分以膜状、孤岛状和盲端/角隅状分布;聚合物驱对各个形态剩余油均有不同程度的驱替效果,对簇状、盲端/角隅状剩余油驱替效果尤为明显;聚合物驱后微观剩余油形态仍以簇状、柱状剩余油为主,膜状、孤岛状剩余油比例上升明显。     

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强，注水开发过程中普遍存在含水率上升快，产量递减严重等问题，为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果，开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果，并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明，岩心单管和双管驱油实验水驱结束，转注低界面张力黏弹流体后，采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整，增加原油动用程度；水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在，簇状剩余油所在比例最大；低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同，将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出，具有较好的流度控制和洗油能力，在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。     

聚合物/表面活性剂二元驱扩大波及体积性能

利用微观刻蚀、层间非均质平板、层内非均质平板模型驱油实验研究聚合物/表面活性剂二元驱扩大波及体积性能。结果表明,残余油多以膜状、岛状、喉道、盲端、柱状、簇状等6种形式存在。微观上,二元驱转向水驱无法波及的含油孔隙区域内驱替残余油;宏观上,其对高渗透区域产生封堵,迫使其进入渗流阻力较小的低渗透区域内驱替残余油,扩大波及体积效果显著,提高采收率13.4%~14.3%。二元驱通过聚合物增加驱替液黏度,使其吸附及滞留在孔隙中,降低驱替相渗透率,驱替相流度减小;二元驱对油黏度影响很小,油聚集在驱替液前缘,增加油相渗透率,油相流度变大。由此,两相流度比减小,克服注水指进,增加吸水厚度,提高波及系数,进而提高采收率。     

超低界面张力的二元驱油体系对水驱残余油启动和运移机理

针对三元复合驱含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降,碱还会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,从而降低波及效率等问题,利用新研制的不加碱可形成超低界面张力两性表面活性剂,通过微观模型驱油实验,分析了聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系对残余油启动、运移的过程,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.研究表明:具有超低界面张力的聚表二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂体系的超低界面张力特性,使采收率大幅度提高.残余油的启动主要以拉成油滴和油丝两种形式,在运移过程中,较大的油滴又形成更容易被驱替液携带的小油滴,从而使驱油效率提高.     

超低界面张力体系驱油方式与微观驱油效果

为了探索超低界面张力体系的驱油方式及其微观驱油效果,利用玻璃刻蚀的透明微观仿真孔隙模型,进行了2种模型、4种驱油方式共6个方案的BS13甜菜碱型表面活性剂及其与聚合物复配二元体系的微观驱油室内实验,并采用图像分析技术研究了不同驱油方式及其微观驱油效果.结果表明:在均质和非均质模型中,BS13甜菜碱型超低界面张力活性水都易于在水驱已形成的渗流通道中突进,使驱替效果变差,单纯用超低界面张力活性水段塞进行驱替,不能有效地提高采收率;超低界面张力二元复合体系能够有效地防止其沿水驱形成的渗流通道向前突进,具有较好的驱替效果;欲获得较高的采收率,不仅要尽量降低驱油体系与原油间的界面张力,而且要适当增加驱油体系的黏度.     

弱碱三元驱后剩余油定量分析

三元驱后地层中仍存在大量剩余油,明确剩余油类型及数量对进一步提高采收率具有重要意义。利用电子计算机断层扫描(computed tomograph,CT)及图像分析软件定量分析了水驱后、弱碱三元驱后不同渗透率岩心中各种类型的微观剩余油。结果表明:水驱后剩余油主要类型为簇状、柱状、盲端状;弱碱三元驱对水驱后各类剩余油均有不同程度的驱替作用,对簇状剩余油驱替效果最好;盲端状剩余油饱和度在三元驱后有小幅度升高。弱碱三元驱后剩余油形态与水驱后一致,簇状剩余油占比最高,需要进一步动用该类剩余油以提高采收率;     

聚合物/甜菜碱表面活性剂提高水驱后残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系,通过流变性实验,分析了甜菜碱表面活性剂对聚合物/表面活性剂二元复合体系流变性的影响;通过可视化的微观驱油实验和人造岩心驱油实验,分析了聚合物/表面活性剂二元体系的粘弹性和界面张力对采收率的影响,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.结果表明,实验用的两性表面活性剂体系与油可以达到超低界面张力,表面活性剂体系对无碱二元体系的粘弹性影响非常小.在驱替水驱残余油过程中,形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂/聚丙烯酰胺二元复合体系可以同时发挥活性剂的超低界面张力作用和聚合物溶液的粘弹性作用,使该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系,并且该二元体系的粘弹性越大,采收率越高.界面张力由10-2 mN/m降至10-3 mN/m时的最终采收率均高于界面张力为10-2 mN/m时增加聚合物溶液的质量浓度和相对分子质量两种情况下的最终采收率.     

聚合物/甜菜碱表面活性剂提高水驱后残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂／聚丙烯酰胺二元复合体系，通过流变性实验，分析了甜菜碱表面活性剂对聚合物／表面活性剂二元复合体系流变性的影响；通过可视化的微观驱油实验和人造岩心驱油实验，分析了聚合物／表面活性剂二元体系的粘弹性和界面张力对采收率的影响，研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理。结果表明，实验用的两性表面活性剂体系与油可以达到超低界面张力，表面活性剂体系对无碱二元体系的粘弹性影响非常小。在驱替水驱残余油过程中，形成超低界面张力的甜菜碱表面活性剂／聚丙烯酰胺二元复合体系可以同时发挥活性剂的超低界面张力作用和聚合物溶液的粘弹性作用，使该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系，并且该二元体系的粘弹性越大，采收率越高。界面张力由10^-2mN／m降至10^-3mN／m时的最终采收率均高于界面张力为10^-2mN／m时增加聚合物溶液的质量浓度和相对分子质量两种情况下的最终采收率。     

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。     

二元复合驱体系优化及转注时机实验研究

聚合物驱加剧了油藏的非均质性以及剩余油的启动难度，利用复合驱降低界面张力和流度控制协同作用能够进一步提高原油采收率。通过复配不同性能的复合体系进行室内驱油实验和转注时机研究。结果表明，复合体系中的流度控制能力和降低界面张力对驱油效果的贡献比为1.2：1.0，利用水驱特征和不同节点后续水驱特征公式的差异，建立了快速判断聚合物驱后复合体系的最佳转注时机，即后续水驱阶段即将失效阶段转注复合体系时效果最佳；实验研究的条件下优化出的复合体系是以流度控制能力为主、降低界面张力范围是10^-1~10^-2 mN/m；聚合物驱结束后开始后续水驱0.14 PV是复合驱的最佳转注时机，适宜挖掘聚合物驱后的剩余油。     

聚–表二元驱油体系性能对比研究

基于不同分子结构,探讨了表面活性剂分子与聚合物分子、高价金属离子的相互作用机理,认为与钙离子结合能力排序为：十二烷基硫酸钠> 部分水解聚丙烯酰胺> 十二烷基苯磺酸钠,从而导致聚–表二元复配体系黏度的差异。同时,驱油体系驱油实验的结果表明,驱油效率主要受到体系黏度、油水界面张力的影响,但驱油体系性能相近的情况下,具有更大分子截面积的表面活性剂,在驱替过程中,会表现出较好的界面张力保持能力,得到相对较高的驱油效率。     

适合红岗油田萨尔图油层的三元复合体系研究

红岗油田已进入高含水开发阶段,依靠常规方法提高采收率的难度越来越大,利用碱表面活性剂聚合物组成的三元复合体系可与原油产生超低界面张力,又具有较高粘度,既提高驱油效率又能提高波及体积,从而提高采收率。根据红岗油田萨尔图油层特征,采用正交试验设计方法筛选出了一种三元复合驱油体系,该体系与红岗油田萨尔图油层原油形成的界面张力可达到10^-3 mN/m,该体系为1.5%A+0.06%S+0.2%P+0.2%N;其主要指标为界面张力(3~7)×10^-3 mN/m,粘度μ>20 mPa·s。另外,通过室内岩心流动实验证实:室内天然岩芯驱油效率比水驱采收率提高10%左右。     

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.     

聚合物/表活剂二元体系在多孔介质中运移的黏度和界面张力变化

 黏度和界面张力是评价聚合物/表活剂二元体系驱油能力的主要指标,研究二者在多孔介质中运移过程中的变化对提高二元体系驱油能力有重要指导意义。设计4 种注入段塞的二元体系在3 种长度的填砂模型运移的室内实验,对体系运移过程中黏度和界面张力的变化进行研究。结果表明：在注入速度和运移距离相同的条件下,注入段塞越大,流出液的最低界面张力更低,保持低界面张力的时间更长,黏度保留率也更高;在注入速度和段塞相同的条件下,运移距离越长,流出液的界面张力保持低界面张力程度越高,黏度保留率越高。研究结果对现场二元体系的注入方案设计具有一定指导作用。     

孤岛中二区低张力泡沫驱油体系性能研究

以孤岛中二区油藏为目标区块,研制了适合油藏条件的低张力泡沫驱油配方,通过泡沫性能评价、泡沫体系与地层油水界面性能测定及物理模拟试验,研究了低张力泡沫体系的泡沫性能、油水界面性能及泡沫体系在多孔介质中的封堵能力、提高采收率的能力、驱替过程中产出液含水变化及注采压差变化。试验证明,低张力泡沫体系集合了泡沫及活性剂驱油体系的特点,具有强调剖及强洗油的双重作用,泡沫的高视黏度及选择性封堵提高了驱油体系的波及面积,低张力泡沫体系的高界面活性提高了驱油效率,减少了油藏的残余油的存在,使泡沫体系更稳定,注入低张力泡沫体系后,综合采收率提高28%。     

聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/甜菜碱表面活性剂二元复合体系,通过流变性实验,分析了活性剂质量浓度对聚表二元复合体系黏弹性的影响;通过在仿真岩心模型上的驱油实验,分析了不同黏弹性的聚表二元复合体系对聚驱后采收率的影响.研究表明:实验用的两性表面活性剂体系对无碱二元体系的黏弹性影响很小,二元驱油体系的黏弹性越大,聚驱后二元驱的采收率增加幅度也越大.在注入压力允许的条件下,界面张力不一定要达到超低,适当增加聚合物溶液的黏弹性,也可以达到超低界面张力时的驱油效果.