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.     

考虑水包油乳状液的复合驱数学模型

通过考察乳化液在多孔介质中的渗流规律,建立考虑乳化作用的复合驱数学模型。新模型既考虑水包油乳状液的形成可提高驱替相流度的作用,又考虑乳化降低残余油的机制;建立相对渗透率和相黏度的描述方式;将物理模型与数学模型结合,提出模型关键参数的获取方法。结果表明,复合驱中乳化可有效起到降水增油的作用,随着乳化性能增强,其降水增油能力也逐渐提升,但是增加的幅度逐渐减小。     

基于乳化性能设计的驱油用新型三元复合体系评价

综合考虑了碱、活性剂、聚合物对三元复合体系乳化性能的影响,建立了一种评价复合体系乳化性能Ie的方法,并评价了基于乳化性能设计的配方1和常规超低界面张力配方2的乳化性能;为对比配方1和配方2的驱油效果,研究乳化作用对洗油效率的影响,进行了驱油实验。结果表明,配方1的乳化性能Ie为0.689,高于配方2的0.462;界面张力非超低,但乳化性能更好的配方1的驱油效果不亚于常规超低界面张力配方2;在300×10~(-3)μm~2、800×10~(-3)μm~2和1 200×10~(-3)μm~2渗透率级别下,渗透率越高,配方1提高采收率幅度越大,最高可比配方2高5%左右;配方1的残余阻力系数高于配方2,且渗透率越低,配方1残余阻力系数越高;原油乳化后形成的乳状液能够有效启动盲端残余油和簇状残余油。     

驱油过程中的油水乳化对波及效率的影响

利用物理模拟手段研究了乳状液本身的波及效率、对驱油剂波及效率的影响及其原因.结果表明,驱油过程中发生乳化而生成的乳状液不仅自身具有较高的波及效率,而且可以提高驱油剂的波及效率,出现这种情况的原因是一方面乳状液的液滴可以封堵孔隙而降低高渗介质的渗透率,另一方面乳状液在多孔介质中运移时粒径的减小可以降低其进入低渗介质的阻力.     

三元复合驱驱油机理及乳液渗流规律NMRI研究

通过先进的实验手段-核磁共振成像技术(即Nuclear Magnetic Resonance Imaging,简称NMRI)，首先阐述了三元复合驱驱油过程的微观机理．既而在此基础上从细观水平实验研究了原油／三元复合体系乳状液的流变性，进而揭示了其在多孔介质中的渗流规律，最后建立了原油／三元复合体系乳状液在多孔介质中渗流的数学模型，实验结果表明与理论分析结论基本吻合，说明所建数学模型是合理的。     

大庆油田ASP复合驱油体系微观渗流机理

应用平面夹砂模型和微观防真模型研究了大庆油田碱/表活剂/聚合物三元复合体系驱油微观渗流机理,发现,所使用的复合体系具有降低油/水界面张力、减小孔道中毛管力的作用;能够减小原油表面分子的内聚力,提高原油的变形能力和流动能力;能够使残余油乳化变形,易变形的油流渗流通过孔喉时被切割乳化,增加了原油的流动性,乳化后原油具有携带能力;在驱替过程中使油珠聚并形成富集油带;能够调节油/水流度比,扩大波及面积;能够使残余油通过油桥连接、界面输运.     

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.     

稠油泡沫驱和三元复合驱微观驱油机理对比研究

为了研究稠油泡沫驱和三元复合驱的微观驱油机理,利用微观仿真玻璃刻蚀模型进行了驱油实验,通过图像采集系统将驱替过程的图像转化为计算机的数值信号,然后采用图像分析技术进行对比研究.结果表明,泡沫驱对稠油的微观驱油机理有乳化作用、贾敏效应和泡沫的挤压剪切作用,而三元复合驱主要还是通过聚合物对管壁剩余油、盲端剩余油的拉、拽作用达到剥离稠油的目的.泡沫驱和三元复合驱相比,泡沫驱具有贾敏效应,能够对水流大通道进行有效封堵,从而提高了驱替剂的波及系数.三元复合驱虽然对稠油也具有较强的乳化作用,但是未观察到乳化捕集作用从而引起波及系数的提高.由于波及系数的提高对于开发稠油油藏极为有利,因此泡沫驱对提高稠油油藏采收率具有很大的优势.     

特低渗透油藏驱替特征

为了深入研究特低渗透油藏水驱油的渗流规律,建立了考虑启动压力梯度的一维油水两相驱替数学模型并进行数值求解,分析了启动压力梯度和渗透率的非均匀分布对特低渗透油藏驱替特征的影响。计算结果表明:启动压力梯度的存在导致平均含水饱和度降低和地层压力升高,驱替效率降低;渗透率从小到大驱替时驱替效果更好。该成果为特低渗透油藏的合理开发提供理论指导。     

非均相复合驱非连续相渗流特征及提高驱油效率机制

非均相复合驱是聚合物驱后油藏大幅度提高采收率的重要方法。微流控实验及室内双管岩心流动实验均表明非均相复合驱具有非连续相渗流特征,表现为压力一定条件下微通道内流速仍大幅波动、不同渗透率双管岩心中分流量持续交替变化。综合考虑凝胶颗粒弹性变形特征、聚合物增黏与非牛顿特性、表面活性剂降低界面张力作用及润湿改变等化学剂作用机制,建立非均相复合驱微观渗流格子玻尔兹曼模拟方法。基于微观数值模拟结果,揭示非均相复合驱提高驱油效率机制,颗粒暂堵升压后变形运移、固液增阻导致液流转向、驱替液增黏抑制黏性指进、强化启动微观剩余油,进而提高微观波及系数及微观洗油效率。     

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。     

微生物采油菌种室内分析评价

针对巴51断块油藏条件及流体性质,对华北油田研究院提供的CY2、CQ2、LC及JH四株菌进行了室内分析评价。通过对四株菌代谢及乳化降黏情况分析,CQ2菌在发酵的过程中产生气体,CY2菌对原油作用效果较差,LC菌和JH菌能产生表面活性物质,使表面张力和原油黏度降低。菌种物理模拟实验结果表明,LC菌和JH菌驱油效果较好,与乳化降黏实验结果相符。在物理模拟驱油过程中,利用剩余油果收率作为物理模拟驱油平行实验的评价指标能减小效果评价的误差。实验证明,LC菌和JH菌在巴51断块具有较好应用前景。     

高含水期水平井提高水驱采收率机制

以孤岛油田地质及开发动态特征为基础,应用水驱油相似原理,建立三维大型物理胶结正韵律多层模型。当井组物理模型生产至高含水阶段,应用水平井以及直井在剩余油富集区进行挖潜,并结合数值模拟方法,研究不同储层参数以及工作制度条件下,水平井相对于直井扩大波及系数与提高驱油效率对提高采收率的贡献程度。结果表明:应用水平井进行高含水期剩余油挖潜,相对直井有着较大的优势;水平井相对于直井主要是通过扩大波及系数来提高水驱采收率,并且储层条件以及工作制度对波及系数与驱油效率的贡献率差异程度有着较大影响;随着含水率的上升,波及系数与驱油效率贡献率差异程度逐渐减小,但二者贡献率比值始终大于1。     

超低界面张力强化泡沫体系稠油驱研究

针对孤东六区稠油油藏条件,研究得到既能在不含碱的条件下与原油形成超低界面张力,又能形成稳定泡沫的超低界面张力强化泡沫体系。其配方为:3.0 g/L石油磺酸盐+5.0 g/L HEDP-Na4+0.6 g/LⅠ型两亲聚合物,气体为氮气。该体系具有较好的泡沫性能和乳化降黏性能,并且两亲聚合物能够改善泡沫的稳定性和体系对原油的乳化效果。超低界面张力强化泡沫体系对孤东六区稠油具有较好的驱替性能,原油采收率能够在水驱的基础上提高37.9%,总采收率达到65.7%,所注入体系能在较长时间里发挥调剖和驱油效果。     

缝洞单元注水开发物理模拟

结合现场资料,根据相似理论确定物理模拟模型参数及试验条件,制作缝洞单元井网模型;通过对该模型进行单相流动试验,研究模型各口生产井对应通道的阻力;通过对该模型进行的水驱油试验,研究不同注入流速下模型的采收率、含水率、注水压力及水驱后的剩余油分布。结果表明:注入流速越大,模型采收率越高,剩余油越少;井打在洞上部时,水驱过后,剩余油存在于溶洞上部的周边位置;渗流通道经过溶洞时,水驱过后,溶洞内几乎不存在剩余油。     

溶解气回注提高致密油藏采收率效果及敏感性

针对致密油藏水平井产量递减快，衰竭开发采收率低等问题，提出了衰竭开发后期回注溶解气提高采收率的方法。基于新疆玛湖凹陷百口泉组地质油藏特征，建立了致密油藏多级压裂双水平井机理模型，系统研究了上述方法在致密油藏中的生产特征及敏感性。结果表明，溶解气回注可以有效提高致密油藏采收率，缓解水平井产量递减的速度。采出程度随注入量、注入速度及吞吐轮次逐渐增加；气体分子的扩散作用可增加基质的受效范围，扩大气体的作用半径；弱非均质性储层（变异系数0.2）采用溶解气吞吐提高采收率效果最佳。敏感性分析结果表明，吞吐轮次对注溶解气提高采收率的影响最大，其次是注入时间、注入速度、扩散系数、焖井时间。另外，建立的代理模型可准确预测和优化致密油藏注溶解气提高采收率效果。     

水驱油微观孔隙内流场分析

目前大多数油田进入高含水期,针对如何继续提高原油采收率这一问题,考虑了压力梯度、流道宽度、油膜高度、油水之间的界面张力、原油黏度等对流场内的速度分布、应力分布的影响。选用等温情况下广义牛顿流体本构方程,建立了水在微观孔隙空间流动的流动方程,运用Polyflow对模型进行数值计算。结果表明:压力梯度越大,油膜高度越大,油水之间界面张力越小时,驱油效率越高。     

致密油藏驱渗结合采油可行性研究

致密油藏孔喉较小而渗吸作用显著,为提高致密油藏水驱效率,本文提出了驱渗结合采油方法,同时利用驱替与渗吸作用。为验证该方法的可行性与主控因素,本文在水驱模型的基础上,考虑了渗吸作用,并基于实验数据特征建立了渗吸项模型,建立了驱渗结合采油数值模拟模型。结果表明,渗吸作用有效增加了注入水的波及面积,有效置换出基质中的原油,提升了采油效率;主控地质因素包括基质/裂缝孔隙度、渗透率和渗吸经验参数,主控工程因素包括注水压力、裂缝间距和半长;现场应用表明相较水驱方式,驱渗结合采油的日产油速度提高了约1 倍,受效时间约为200 d,提高累产约为340 t,说明驱渗结合采油工艺可有效提高我国致密油藏的采收率,该模型可用于驱渗结合采油的优化设计。     

泡沫在孔隙介质中的微观流动特征研究

泡沫在孔隙中的流动行为影响波及范围和驱油效率,对提高采收率起到重要作用。首先,建立单毛管模型,利用Level-set方法研究了泡沫在单毛管内流动的影响因素,分析了泡沫通孔隙介质中运移产生的贾敏效应、聚并机理和微观选择性运移机理,评价了不同类型泡沫的封堵性能;然后,通过XB油田岩芯的CT图像构建了真实的孔隙介质微观数值模型,研究了泡沫在其中的运移特点。结果表明,泡沫变形程度随管径比的增大而减小,润湿壁接触角对毛细管内泡沫的流变性无影响,半径1.2 μm的N₂泡沫破裂时的液相流速临界值为64 mm/s;泡沫通过孔道时所受压力与其表面张力成正比,泡沫具有优先通过大孔道的微观运移特征;N₂泡沫稳定性强,封堵性能好,较适合高含水期的低渗油田进行调驱,为现场采用气液分散体系进行调驱并提高采收率提供有益启示。