基于微流控技术的表面活性剂强化驱油研究进展

实现老油田和非常规油田提高采收率评价方法的创新有着重要的科学意义和工程价值。微流控技术可以复现油藏微米、纳米级孔隙结构,并且原位观测微米、纳米级孔隙结构中油藏流体和驱替相流体的流动和相变过程。与传统岩心驱替实验评价方法相比,微流控技术同时具有实时可视化、受限尺度小、样品消耗量少和测量时间短等优点,使之逐步成为研究和筛选驱替剂的有效评价技术方法。得益于优异的界面活性,表面活性剂已成为化学驱中备受关注的一种驱替物质。通过对基于微流控技术的表面活性剂驱油的最新实验研究进行调研,详细介绍了微流控技术研究表面活性剂强化驱油的系统组成,重点分析了表面活性剂乳化体系驱油机理和表面活性剂非乳化体系驱油机理。在表面活性剂乳化驱油体系中,针对不同油藏类型分析了表面活性剂的应用,包括微乳液体系的驱油机理和乳状液体系的驱油机理。在表面活性剂非乳化驱油体系中,详细分析了传统表面活性剂和生物表面活性剂以非乳化作用强化驱油的机理,并对微流控技术在油气田开发领域的应用进行了展望。     

分子沉积膜驱油技术研究现状

综合分析了水溶性分子沉积膜的表面及界面特性、吸附特性、表面zeta电位、破乳作用和驱油机理。在此基础上，结合国内外资料认为应用分子沉积膜驱油荆不降低水溶液的表面张力，能够降低油水界面张力但降低幅度不大，能够降低油水界面粘度，有自组织破乳作用，能自发吸附在呈负电性的岩石表面上并放热，能通过改变岩石表面润湿性来剥离残余油提高采收率。指出了分子沉积膜驱油荆在三次采油中的主要应用领域，提出了分子沉积膜驱油技术在聚合物驱油后进一步提高采收率的方向。     

纳米流体驱提高原油采收率的三维孔隙尺度模拟

基于不同渗透率岩心的三维微观模型,采用流体体积法对纳米流体驱油进行数值模拟;利用实验测得的含SiO2纳米颗粒的悬浮液界面张力、接触角和黏度,针对质量分数为0～1%、具有不同粒径的SiO2纳米颗粒的水基悬浮液,研究了纳米颗粒质量分数和粒径、驱替液流速、原油黏度和岩心渗透率对纳米流体驱油效率的影响。研究表明:采收率随着颗粒质量分数的增加而增加,纳米颗粒质量分数增加到0.5%时,与水驱相比采收率可提高约19 个百分点;纳米流体驱油采收率随着纳米颗粒粒径的减小而增加;在毛管数接近临界值的注入模式下使用纳米流体驱油对高黏低渗储集层提高采收率最为有效,且提高采收率幅度随着驱替速度的增加而减小;原油黏度越大,岩石渗透率越小,纳米流体驱油提高采收率的效果越明显。图16表2参37     

纳米材料提高油气采收率技术研究及应用

结合近20 a来国内外纳米材料矿场应用案例,从纳米材料的分类和驱油机理2个方面进行了梳理及论述,对纳米材料在提高油气采收率的技术优势及存在问题进行了分析,探讨并展望了未来纳米材料应用于提高采收率领域的关键与发展方向。目前应用于提高采收率的纳米颗粒按材料主要分为金属氧化物、有机颗粒和无机颗粒3类;纳米材料的驱油机理通常是多种机理的结合;片状纳米材料具有独特优势,其中,新型2D智能纳米驱油技术已成功开展了多次矿场试验,在提高采收率领域的应用潜力巨大。     

原油乳化剂及原油乳化驱油技术研究

介绍了原油乳化剂应具备的基本性能以及选择方法,指出了影响原油乳状液稳定性的因素,综述了乳状液的驱油机理。研究结果表明,采用乳化驱油技术可以提高原油采收率,提出应加强对乳化原油的微观驱替机理的研究。     

低渗透油藏驱油用纳米流体的研究进展

我国低渗透油气资源储量丰富，正逐步成为油藏开发的重点。纳米流体驱颗粒尺寸小，更易进入低渗透油藏，且具备降低界面张力、调剖、改善润湿性等功能，较传统化学驱对低渗透油藏的适应性更强，在低渗透油藏提高采收率领域具有巨大应用潜力。综述了纳米流体在低渗透油藏驱油方面的国内外研究应用现状，总结了纳米颗粒的改性方法和纳米流体驱提高采收率机理，并展望了纳米流体驱技术未来的发展方向。     

胜利油田普通稠油乳化驱油体系研制及性能评价

针对胜利普通稠油油藏水驱采收率低且热采成本高的问题,乳化降黏驱是提高其采收率、降低生产成本的有效途径。利用微动力乳化实验装置,综合考虑两种表面活性剂TB与AC在不同配比下的乳化能力和降低界面张力能力,构建了两种不同性能的乳化驱油体系：TB(0.3%)和TB+AC(0.3%,质量比3∶2)。通过多重光散射法分析了两种体系和胜利稠油形成乳状液的微观稳定性,然后通过填砂管驱油实验评价了两种乳化体系的驱油性能,并利用玻璃刻蚀模型研究其微观驱油机理。研究结果表明,TB+AC体系具有强乳化能力,与原油形成乳状液的稳定性良好。TB+AC体系可使油水界面张力达到超低数量级(10^-3mN/m),TB+AC 体系在水驱基础上可提高采收率11.20%。TB+AC体系通过超低界面张力和强乳化性能“拉”残余油,使其发生形变,降低流动阻力和残余油含量;也可进入油膜深处进一步发生乳化作用使油膜扩张破裂来提高采收率。     

纳米技术提高石油采收率研究进展

纳米技术提高石油采收率是具有发展前景的“改进水驱”的新技术，总结了近年来纳米采油技术的研究进展情况，对纳米膜驱油的机理以及驱渗特征进行了简单介绍，提出了将来的发展方向。     

聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究

利用新研制的甜菜碱两性表面活性剂及微观模型驱油实验,研究了两性表面活性剂驱油体系对水驱后盲端类残余油、柱状类残余油和油膜类残余油的作用机理,分析了这类残余油被驱替和运移过程及启动和运移机理,论述了该驱油体系对聚合物驱后残余油的作用和提高驱油效率的可能性,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理。研究结果表明,用表面活性剂提高采收率主要是通过超低界面张力作用和润湿反转作用。     

SiO2纳米流体在低渗透油藏中的驱油性能 和注入参数优化*

为研究纳米流体在低渗油藏中的驱油性能,采用实验室自主研发的具有一定疏水性的SiO₂纳米颗粒,研究了SiO₂纳米流体的稳定性及其对界面张力的影响,并通过低渗岩心驱替实验评价了SiO₂纳米流体的驱油性能,优化了该纳米流体的注入参数。研究结果表明,纳米SiO₂颗粒的粒径中值约为50 nm;纳米SiO₂颗粒加量为0.15%时,界面张力最低,为0.55 mN/m;纳米SiO₂颗粒加量在0.15%以下时体系具有较好的稳定性,浓度越高,体系稳定性越差。岩心驱替实验表明,在渗透率20×10^-3μm2的低渗岩心中,SiO₂纳米流体可以有效降低含水率,降低注入压力,最佳的注入参数为:注入速率0.1 mL/min、注入量0.5 PV、加量0.15%,在此条件下可提高采收率25.41%。SiO₂纳米流体可用于低渗透油藏提高采收率。所合成的具有一定疏水性的SiO₂纳米颗粒可用于低渗透油藏高效提高采收率。     

海上稠油油田非均相在线调驱提高采收率技术 ——以渤海B 油田E 井组为例

针对海上平台寿命有限、平台空间狭小、聚驱产出液处理困难等特点,提出应用非均相调驱技术提高采收率的思路。利用纵向三层非均质物理模型,考察了水驱后、聚驱后、二元复合驱后不同非均相体系驱油效果,结合驱替后岩心剩余油分布情况,分析非均相调驱与常规聚合物驱在驱油机理上的差异。研究结果表明:无论是水驱后、聚驱后、二元复合驱后,非均相调驱都能大幅度提高采收率,采收率增加值分别在6.95%、9.57%、11.46% 以上;在相同浓度非均相体系条件下,先溶胀后注入和先注入后溶胀2 种不同注入方式驱油效果基本一致,说明体系在岩心内可以达到与室内静态评价溶胀相同的效果;分散相粒径大小对于驱油效果的影响至关重要,大颗粒偏重于“调”,小粒径偏重于“驱”。聚驱后油藏剩余油分布更加零散,进一步提高采收率的潜力主要在低渗透层,单纯依靠提高驱油体系的洗油效率不足以提高其动用程度,需要进一步扩大驱油体系的波及体积。     

粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究

实验研究了水解聚丙稀酰胺溶液的粘弹性,分析了粘弹性聚合物溶液对残余油的作用机理,研究了粘弹性聚合物溶液提高残余油驱替效率的机理。根据微观渗流实验,建立了描述聚合物溶液粘弹性的特征参数与孔隙盲端中残余油驱替效率的对应关系,粘弹性越强,对盲端中残余油的驱替效率越高。聚合物溶液可将残余油拉成“油丝”,形成新的油流通道——“油丝”通道,文中理论分析并证明了聚合物溶液的粘弹性可以形成稳定的“油丝”油流通道。研究结果表明,聚合物驱提高微观驱油效率的机理是由于聚合物溶液的粘弹特性,残余油是被聚合物溶液拉出来的,而不是推出来的。粘弹性的聚合物溶液均会不同程度地降低各类残余油量,粘弹性越大,携带出的残余量越大,驱替效率越高。     

Silica nanofluid flooding for enhanced oil recovery in sandstone rocks

Enhanced oil recovery is proposed as a solution for declining oil production. One of the advanced trends in the petroleum industry is the application of nanotechnology for enhanced oil recovery. Silica nanoparticles (SiNPs) are believed to have the ability to improve oil production, while being environmentally friendly and of natural composition to sandstone oil reservoirs.In our work, we investigated the effect of silica nanoparticles flooding on the amount of oil recovered. Experiments were carried using commercial silica of approximately 20 nm in size. We used sandstone cores in the core flooding experiments. For one of the cores tertiary recovery is applied where brine imbibition was followed by nanofluid imbibition. While in the other cores secondary recovery was applied where primary drainage is directly followed by nanofluid imbibition. We investigated the effect of concentration of nanofluid on recovery; in addition, residual oil saturation was obtained to get the displacement efficiency. Silica nanofluid of concentration 0.01 wt%, 0.05 wt%, 0.1 wt% and 0.5 wt% were studied.The recovery factor improved with increasing the silica nanofluid concentration until optimum concentration was reached. The maximum oil recovery was achieved at optimum silica nanoparticles concentration of 0.1 wt%. The ultimate recovery of initial oil in place increased by 13.28% when using tertiary flooding of silica nanofluid compared to the recovery achieved by water flooding alone. Based on our experimental study, permeability impairment was investigated by studying the silica nanoparticles concentration, and the silica nanofluid injection rate. The permeability was measured before and after nanofluid injection. This helped us to understand the behavior of the silica nanoparticles in porous media. Results showed that silica nanofluid flooding is a potential tertiary enhanced oil recovery method after water flooding has ceased.     

稠油热采氮气泡沫调剖研究与应用

氮气泡沫热力驱是一种新的提高稠油油田采收率的方法。利用油田现场提供的起泡剂和原油等资料,从室内实验和现场应用两个方面,研究了氮气泡沫调剖在稠油热采中提高采收率的机理,并通过实验对泡沫剂进行优选和评价。驱替实验表明,最终驱油效率可达81．44％,比水驱提高了34．3％,残余油饱和度达到11．14％。同时,进行了氮气泡沫调剖的矿场设计和应用效果分析,现场应用表明,氮气泡沫调剖能较大幅度降低油田含水,提高采收率。     

化学驱开发现状与前景展望

化学驱是一种深度改变储层油、水、岩石矿物相互作用机制和高强度驱替的提高采收率技术,是中、高渗油藏大幅度提高采收率的重要手段,对油田开发的可持续发展具有重要意义。通过回顾化学驱技术的发展历程,分析了化学驱主要机理(乳化、润湿性改变等)的研究进展,总结了化学驱配方、注入方案、注采工艺技术、地面工程标准化等成果。通过分析化学驱适用条件、经济可行性及对环境影响等因素,提出了化学驱未来向无碱、高效、绿色体系发展的新趋势。化学驱应对低油价的主要策略应以"二三结合"、高效化学剂工业化生产体系、地面工程标准化及实用化等为主要手段,才能确保化学驱技术在低油价时成为更加高效、低成本、绿色环保的新型大幅度提高采收率技术。     

组合驱提高原油采收率实验研究

根据河南油田双河北Ⅱ4-5块已完成聚合物和微凝胶驱的现状，提出了对聚合物驱、聚合物／表面活性剂二元复合驱、微凝胶驱优化组合进行组合驱提高其原油采收率的观点。并在数模优化组合驱段塞构成的基础上，对不同渗透率的天然岩心与人造岩心进行了驱油实验。实验表明在双河北Ⅱ4-5块聚合物驱后实施组合驱提高原油采收率不仅可行，而且采收率（天然岩心）达13％。在最佳注入速度（14．2m／d）下，采收率高达15．7％。其驱油机理是调堵提高波及系数和降低油水界面张力而提高洗油效率。     

The effect of nanoparticles on wettability alteration for enhanced oil recovery: micromodel experimental studies and CFD simulation

The applications of nanotechnology in oilfields have attracted the attention of researchers to nanofluid injection as a novel approach for enhanced oil recovery. To better understand the prevailing mechanisms in such new displacement scenarios, micromodel experiments provide powerful tools to visually observe the way that nanoparticles may mobilize the trapped oil. In this work, the effect of silicon oxide nanoparticles on the alteration of wettability of glass micromodels was investigated in both experimental and numerical simulation approaches. The displacement experiments were performed on the original water-wet and imposed oil-wet (after aging in stearic acid/n-heptane solution) glass micromodels. The results of injection of nanofluids into the oil-saturated micromodels were then compared with those of the water injection scenarios. The flooding scenarios in the micromodels were also simulated numerically with the computational fluid dynamics (CFD) method. A good agreement between the experimental and simulation results was observed. An increase of 9% and 13% in the oil recovery was obtained by nanofluid flooding in experimental tests and CFD calculations, respectively.     

超高分子聚合物驱提高高盐稠油油藏采收率机理及现场应用

针对常规聚合物(部分水解聚丙烯酰胺HPAM)无法满足高盐稠油油藏采收率要求的问题,以胜坨油田二区东三4砂组高盐稠油油藏为研究对象,实验结合数值模拟分析了超高分子聚合物驱和常规聚合物驱的提高采收率机理。研究表明,超高分子聚合物黏度、黏弹性,耐盐性以及高温下的稳定性均优于常规聚合物,采用超高分子聚合物驱油更容易实现活塞驱油;相比于常规聚合物,分子间排列更加致密且互相缠绕,分子间缔合作用力远大于常规聚合物,表现出很强的抗盐、抗拖拽能力,具有很强的调剖能力;CMG数值模拟结果表明,采用超高分子聚合物驱提高东三4砂组油藏采收率具有见效早、降低含水率效果好的优点。对于东三4砂组油藏,采用超高分子聚合物驱(DQ-3500)相对于常规聚合物驱(8^#HPAM)采收率提高了1.74%。该研究成果对于采用超高分子聚合物驱提高高盐稠油油藏采收率的推广应用具有重要意义。     

非均质油藏聚合物驱提高采收率机理再认识

以大庆、大港、长庆等油田的储集层岩石和流体为模拟对象,探讨了非均质油藏聚合物驱提高采收率的机理和技术途径,通过对比“等黏度”和“等浓度”条件下普通聚合物溶液、甘油、“片-网”结构聚合物溶液和非均相弱凝胶等的驱油效果,论证了聚合物类驱油剂黏度与驱油效果间的关系,提出了改善聚合物驱效果的方法。研究表明,聚合物在多孔介质内因滞留作用进而扩大注入水波及体积是聚合物驱提高采收率主要机理,而聚合物类驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性,具有“片-网”结构的聚合物虽然增黏能力较强,但与储集层岩石孔喉结构的配伍性较差,其可注入性和抗剪切性较差;非均相弱凝胶体系在多孔介质内具有较强的吸附、捕集作用,容易在储集层岩石孔隙内滞留,在高渗透层(区域)能够建立有效的渗流阻力,与具有“等黏度”或“等浓度”的聚合物溶液相比,扩大波及体积能力更强;长时间注入聚合物类驱油剂,势必会导致吸液剖面反转,大大降低聚合物驱开发效果,采用“高滞留”与“低滞留或不滞留”驱油剂交替注入,可进一步改善聚合物类驱油剂驱油效果。     

低渗透油藏水驱转空气泡沫驱提高采收率物理模拟实验

为进一步提高镇泾油田低渗透油藏原油采收率,利用室内驱油物理模拟技术,开展了水驱转空气泡沫驱提高采收率实验研究,探讨了空气泡沫驱对低渗透油藏水驱开发效果的影响。实验结果表明,在模拟地层条件下,初始水驱阶段的平均采收率为29.06%,水驱转空气泡沫驱后,采收率得到明显提高,增量均在10%以上;再次水驱后,最终采收率平均可达到45.42%。随着空气泡沫注入速度的增加,采收率呈上升趋势,但增幅逐渐减小。注入速度越大,气体突破时间越早,不过实验过程中并未发生明显的因气窜而导致采收率降低的现象;在相同条件下,空气泡沫注入总量为1倍孔隙体积时的采收率比0.6倍孔隙体积时的高5%。研究认为,通过交替注入起泡剂溶液与空气实现空气泡沫驱对于注水开发的低渗透油藏进一步提高原油采收率是可行的。