致密砂岩油藏纳米乳液渗吸增产作用机理

纳米乳液作为一种纳米级胶体分散体系，因其优异的界面性能以及提高采收率效果被广泛应用于非常规油藏开发。基于低能乳化法制备了水包油型纳米乳液体系，通过室内实验明确纳米乳液静态吸附性能、润湿反转性能以及自发渗吸的内在联系，并分析纳米乳液在致密砂岩油藏中的渗吸增产作用机理。实验结果表明：纳米乳液的平均粒径小于10 nm，满足进入致密砂岩绝大部分孔喉的粒径要求，在致密孔喉内能充分扩散运移，从而扩大渗吸作用范围。纳米乳液的临界胶束质量分数为0.015%，能够有效降低油水界面张力至2 mN/m左右。纳米乳液的吸附等温线符合Langmuir 吸附模型，其润湿反转机理以吸附机理为主。纳米乳液能够增溶原油，并通过乳化作用进一步分散原油，减小乳状液中油滴尺寸，减弱油滴通过孔喉时的贾敏效应，降低渗流阻力。岩心润湿性会影响渗吸采收率，随着岩心亲水性增强而增加，不同润湿性岩心自发渗吸时孔隙动用程度存在差异，加入纳米乳液能显著提高油湿岩心内小孔渗吸采收率。同时，增加纳米乳液浓度与边界开放程度可以提高渗吸采收率，这主要是由于致密砂岩自发渗吸受毛细管力主导，边界开放程度增加能够扩大纳米乳液接触面积，纳米乳液浓度增加能够增强润湿反转作用与乳化作用，从而增强自发渗吸效果。     

致密油储层渗吸驱油用纳米流体研究

针对致密油储层压裂后长时间注水开发效果逐渐变差,注入常规化学药剂难以有效提高采收率的问题,以阴-非离子型表面活性剂FS-3、助溶剂ZR-1和C₁₁—C₁₃直链烷烃为主要原料,研制了一种适合致密油储层渗吸驱油用的纳米流体Nan-FS,室内评价了其综合性能。结果表明：纳米流体Nan-FS的粒径范围在10～100 nm,具有良好的分散稳定性;纳米流体Nan-FS溶液具有良好的界面活性和润湿反转性能,当其质量分数为0.5%时,油水界面张力值降低至10^-2m N/m数量级,并且能使亲油石英片表面的接触角降低至64.5°。纳米流体Nan-FS溶液还具有良好的渗吸驱油效果,使用质量分数为0.5%的纳米流体作为渗吸液,可使天然岩心静态渗吸150 h后的采收率达到15%以上,而岩心水驱稳定后继续注入0.4 PV纳米流体溶液,可使岩心动态渗吸采收率继续提升25百分点。现场试验结果表明,M区块内5口采油井采取注纳米流体Nan-FS渗吸驱油措施后,平均日产油量明显提升,平均含水率明显降低,达到了良好的降水增油效果。     

致密油藏动态渗吸排驱规律与机理

高效开发致密油藏是石油领域的一项重要任务,而渗吸采油作为开发致密油藏的重要机理之一,越来越受到人们的重视。选取新疆油田致密砂岩天然岩心和人造岩心,在室内条件下,利用改进的动态渗吸实验装置,系统地研究基质渗透率、温度、压力、岩心尺寸和裂缝密度等因素对动态渗吸采出程度的影响。通过将实验参数进行无因次化,得到无因次渗吸采出程度归一化模型。利用该模型得到的采出程度大于目前广泛应用的Ma模型计算结果,与动态渗吸实验得到的规律相吻合。研究结果表明:当岩心渗透率处于同一级别时,动态渗吸采出程度既有可能与岩心渗透率呈正相关,也有可能呈负相关;在其他条件相同的前提下,温度越高,岩心长度越短,动态渗吸效果越好;压力对渗吸效果的影响存在一个最佳范围,在本实验条件下为5～7 MPa;动态渗吸采出程度的增幅与裂缝密度呈线性正相关。     

低界面张力活性纳米流体的研制与渗吸驱油机理分析

为了提高低渗透油藏的原油采收率,水平井压裂后活性水渗吸吞吐工艺被广泛应用,研制高效渗吸剂配方是其成功的关键.本文通过"一锅煮"法合成了低界面张力阴非离子表面活性剂三苯乙烯基聚氧乙烯醚羟丙基磺酸钠(TPHS),考察了该剂的界面活性和耐盐性,将TPHS与α-烯基磺酸钠(AOS)、纳米SiO2颗粒进行复配得到了低界面张力纳米...     

纳米微乳液驱油体系的构建及性能评价

微乳液驱油是一种有效的提高采收率技术。由十二烷基甜菜碱、异丙醇和90～120石油醚等制备微乳液,采用拟三元相图法研究助表面活性剂与表面活性剂比值Km对微乳液的影响,结果表明：随着Km值的增大,形成微乳区的面积先增大后减小,当Km=2时具有最大面积。通过微乳液稀释法制备了纳米微乳液驱油剂,采用激光散射系统和旋转滴界面张力仪分别测定其粒径分布和界面张力,结果表明：浓度为0.25%的平均粒径为149.0 nm;浓度为0.3%时具有最低界面张力为1.780 44 mN/m。实验室评价了纳米微乳液驱油剂的性能,结果表明：在不同温度下均具有良好的分散稳定性;浓度为0.5%时具有最大起泡高度为140 mm;浓度为0.3%时有最大乳化效率为55.0%;浓度为0.2%时具有最大洗油效率为88.39%;浓度为0.3%时总驱油采收率为86.78%。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

高温高压下陆相致密油藏非稳态压裂液渗吸机理研究

渗吸提采（IEOR）是高效开发具有“三低”特性致密油资源的关键技术。在储层压裂、返排、后续开发等阶段,压裂液与油藏中的岩石、流体相互作用后产生渗吸效应,研究稳态及非稳态压裂液渗吸机理对现场开发具有重要指导意义。为此,首先提出了稳态及非稳态渗吸概念,在模拟高温高压环境的基础上,利用核磁共振技术与物理模拟实验结合,定量表征了不同条件的压裂液渗吸特征差异。结果表明：压裂液稳态渗吸作用尺度为0.01～51.52ms,非稳态渗吸作用尺度为0.01～27.75 ms,且在渗吸初期,二者的渗吸速率最快,渗吸作用优先在小孔（0.01～1.00 ms）中进行,随着反应时间的进行,再进入中孔（1.00～10.00 ms）,最后为大孔（＞10.00 ms）;非稳态渗吸效率整体高于稳态渗吸,但是非稳态渗吸整体较早趋于稳定,小孔是压裂液渗吸效率的主要贡献者,并最先趋于稳定,其次为中孔,最后为大孔;双重介质的渗吸效率虽整体优于单一介质,但各孔喉的渗吸稳定时间相对滞后;非稳态渗吸的渗吸效率与储层渗透率、储层品质因子呈正相关性,且随着渗透率和储层品质的提升,中孔对渗吸的贡献逐步上升,由小孔主导型逐步变为中孔逼近型,最终为中孔主导型。     

定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油技术研究

为解决鄂尔多斯盆地致密油油藏储层在常规衰竭式开发中地层能量快速下降,产量递减加快的问题,通过室内动态吞吐渗吸驱油实验、椭圆形水驱前缘法以及平面径向流压力传播时间与注入量的关系对定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油机理进行了系统研究。结果表明：以0.3%的BHJ8溶液作为渗吸液时,能最大程度提高动态吞吐渗吸采收率,且随着渗吸液注入量的增加而增大,根据试验区水驱前缘距离计算出合理的单井注入量为2 500～3 000 m3,随着延长关井时间,渗吸采收率逐步得到提高,确定最佳关井时间为300 h。通过采取注水动态吞吐渗吸驱油措施后,致密油藏采收率得到明显提升,对致密油藏的高效注水开发具有实际的指导意义。     

纳米乳液渗吸驱油剂性能评价与应用

为适应低渗透油藏提高采收率的需求,以双子表面活性剂双烷基酚酮聚氧乙烯醚为主要原料制备了一种新型纳米乳液作为驱油剂。室内评价了其界面性能、润湿性能、耐温抗盐性能等,并通过核磁共振、相渗实验及自发渗吸实验考察了该纳米乳液驱油剂的驱油效果,同时与常规驱油剂磺酸盐表面活性剂进行了对比。结果表明,该纳米驱油剂乳液的平均粒径为60 nm。随纳米驱油剂加量增加,溶液表面张力和油水界面张力逐渐下降。驱油剂加量为0.2%时,油水界面张力可达2.94×10^-3mN/m,界面活性良好。纳米驱油剂可使岩心表面由亲油性转变为亲水性,实现润湿反转。纳米驱油剂加量为0.2%时,对原油的乳化效率为98%,其耐温抗盐性能良好,静态渗吸驱油可提高采收率30百分点。在新疆油田压裂驱油和老井注水吞吐的应用表明,纳米渗吸驱油技术的增产效果好于常规驱油技术,在产液量相差不大的情况下,返排率更低,产油量更高,驱油置换增油效果更好。     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。     

2-D智能纳米黑卡在低渗透油藏中的驱油性能评价

针对低渗透油藏渗透性差、孔喉狭小和岩层致密等特点,研制了片状2-D智能纳米黑卡驱油体系。研究了2-D智能纳米黑卡的微观结构、润湿性、界面性质、稳定性、乳化降黏性,通过一维岩心驱替实验考察了岩心渗透率、纳米黑卡浓度以及原油黏度对2-D智能纳米黑卡溶液驱油效果的影响。研究结果表明,纳米黑卡尺寸约为60 nm×80 nm×1.2 nm,其与油水界面形成"面-面"接触,界面作用极强。纳米黑卡比表面积大,能在水相中均匀分散,可发挥润湿反转、乳化降黏、降低界面张力、降压增注等多重功效。岩心驱替实验结果表明,岩心渗透率、纳米黑卡浓度和原油黏度对驱油效果均有影响。在岩心渗透率为25×10^-3μm²、纳米黑卡加量为0.005%和原油黏度为25 mPa·s时,2-D智能纳米黑卡溶液的驱油效果较好,原油采收率增幅为18.10%。片状2-D智能纳米黑卡可充分发挥"智能找油"功能,适用于低渗透油藏提高驱油效率。图10表2参28     

压裂液存留液对致密油储层渗吸替油效果的影响

统计长庆油田罗*区块2015年存地液量与油井一年累积产量的关系发现,存地液量越大,一年累积产量越高,与常规的返排率越高产量越高概念恰恰相反,可能与存地液的自发渗吸替油有关。核磁实验结果表明,渗吸替油不同于驱替作用,渗吸过程中小孔隙对采出程度贡献大,而驱替过程中大孔隙对采出程度贡献大,但从现场致密储层岩心孔隙度来看,储层驱替效果明显弱于渗吸效果。通过实验研究了影响自发渗吸效率因素,探索影响压裂液油水置换的关键影响因素,得出了最佳渗吸采出率及最大渗吸速度现场参数。结果表明,各参数对渗吸速度的影响顺序为:界面张力 > 渗透率 > 原油黏度 > 矿化度,岩心渗透率越大,渗吸采收率越大,但是增幅逐渐减小;原油黏度越小,渗吸采收率越大;渗吸液矿化度越大,渗吸采收率越大;当渗吸液中助排剂浓度在0.005%~5%,即界面张力在0.316~10.815 mN/m范围内时,浓度为0.5%（界面张力为0.869 mN/m）的渗吸液可以使渗吸采收率达到最大。静态渗吸结果表明:并不是界面张力越低,采收率越高,而是存在某一最佳界面张力,使地层中被绕流油的数量减少,渗吸采收率达到最高,为油田提高致密储层采收率提供实验指导。      

高温高矿化度油藏深部调驱体系性能评价及应用

为满足青海、塔里木等特殊油藏的高温、高矿化度环境,用耐温耐盐聚合物SD6800、交联剂、改进剂和稳定剂制得适用于超高温、超高矿化度油藏的深部调驱剂,研究了调驱剂的耐温性、注入性、流动性、封堵性、耐冲刷性、驱油性能,并在塔里木油藏进行了矿场试验。研究结果表明,调驱剂最佳配方为:0.5%数2.0%SD6800、SD6800与交联剂质量比50∶1、0.2%改进剂、0.1%稳定剂。随着SD6800、交联剂或改进剂浓度增加,成胶速度加快,表观黏度增大,但交联剂或改进剂浓度过高,调驱剂易交联过度导致脱水;稳定剂可清除游离氧离子,提高调驱体系稳定性;温度升高,成胶速度递增,强度增强,但同时调驱剂的弹性和稳定性变差。调驱剂在150℃、矿化度25×104mg/L的条件下可长期稳定60 d以上。调驱剂具有良好的抗温耐盐性、流动性、封堵性能、耐冲刷性能。矿场应用结果表明,调驱体系可有效缓解油藏层内和层间矛盾,封堵高渗通道,改善油藏吸液剖面,提升井口压力,降低视吸水指数,增油降水效果明显。图9表5参24     

低渗透致密油藏压裂驱油剂润湿性评价及效果

针对低渗透致密油藏压裂驱油剂的润湿性评价问题,分析现有接触角法的误差及不确定性,提出了评价压 裂驱油剂润湿性的改进方法,采用润湿倾向指数,即驱油剂与蒸馏水在亲水/油表面的润湿接触角的比值来表征 压裂驱油剂的润湿性改变方向和程度。结果表明,用接触角和接触角变化的最大值反映驱油剂对储层润湿性改 变方向和能力都存在一定的不确定性。亲水表面的性质非常稳定,润湿接触角偏差较小,但亲油表面的润湿接 触角偏差较大。蒸馏水与亲水/油表面润湿接触角的相对平均偏差分别为0.281%、8.929%。另外,部分驱油剂在 亲水/油表面的接触角最大变化值差异不明显。用润湿倾向指数可较好地表征驱油剂的润湿性改变程度。润湿 倾向指数不确定度远小于接触角不确定度。0.2%磺酸盐类驱油剂、聚氧乙烯醚类驱油剂、氟碳类驱油剂在亲水 表面的接触角（润湿30 s）不确定度分别为1.24、3.11、0.64,而水润湿倾向指数不确定度分别为2.48×10^-2、6.33× 10^-2、1.76×10^-2。通过Amott 方法,测得7 种压裂驱油剂作用下天然岩样的水湿指数。该水湿指数从大到小的排 序与用接触角法测得的水润湿倾向指数从小到大的顺序一致。两种方法的测试结果进一步证实了使用润湿倾 向指数的准确性和优越性。该方法有利于快捷地评价压裂驱油剂对储层润湿性的改变能力,优选低渗透致密油 藏压裂驱油剂。     

纳米材料改善压裂液性能及驱油机理研究

为给研发功能性压裂液提供理论依据,在纳米尺度(50 nm)对SiO2进行C8和季铵盐(QAS)修饰,合成了疏水纳米材料SiO2-C8和疏水带电纳米材料SiO2-QAS,评价了SRFP型聚合物清洁压裂液分别加入SiO2,SiO2-C8及SiO2-QAS等3种纳米材料后的配伍性、稳定性及综合性能;利用量化模拟手段,建立了纳...     

致密油藏孔隙结构对纳米流体驱油效果的影响

吉林低渗-致密储层“孔小、喉更小”,原油储层流度低,导致水驱效果较差。采用一种核-壳结构的纳米流体 增渗驱油体系,通过岩心驱油实验评价纳米流体增渗驱油体系对致密岩心的驱油效率,通过岩心核磁共振测试 以及CT扫描重点研究致密油藏孔隙结构对纳米流体驱油效果的影响。研究结果表明：纳米流体增渗驱油体系 可降低致密岩心驱油实验的注入压力,最大降幅为46.2%;当致密储层孔隙结构较好时,驱油效果明显,最高提升 30.21%。纳米流体增渗驱油体系对分布在平均孔隙半径大于1 μm的原油驱油效果显著。岩心CT扫描研究发 现,致密岩心的平均孔喉半径、有效连通孔隙占比以及孔隙配位数均会对纳米流体增渗驱油体系注入压力及驱 油效率造成影响,其中平均孔喉半径和有效连通孔隙占比影响更大。     

表面活性剂对水驱普通稠油油藏的乳化驱油机理

为了研究乳化降黏驱油剂对不同渗透率的水驱普通稠油油藏的驱油效率和孔隙尺度增效机理,选取了烷基酚聚氧乙烯醚(J1)、α-烯基磺酸盐类表面活性剂(J2)、十二烷基羟磺基甜菜碱(J3)、J3与烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐复配表面活性剂(J4)作为驱油剂,开展了4种驱油剂一维驱油和微观驱油模拟实验,明确了乳化降黏驱油剂在孔隙尺度的致效机理。结果表明,降低界面张力对提高驱油效率的作用大于提高乳化降黏率。在油藏条件下,乳化降黏驱油剂需要依靠乳化降黏和降低界面张力的协同增效作用,才能大幅提高驱油效率。乳化降黏驱油剂的乳化能力越强、油水界面张力越低,驱油效率增幅越大。当化学剂乳化降黏率达到95%时,油水界面张力从10^-1mN/m每降低1个数量级,化学剂在高渗透和低渗透岩心中的驱油效率依次提高约10.0%和7.8%。乳化降黏驱油剂注入初期通过降低界面张力,使得高渗透岩心和低渗透岩心中的驱替压力分别为水驱注入压力的1/2和1/3,从而提高注入能力。注入后期大块的原油被乳化形成大量不同尺寸的油滴,增强原油流动性,提高驱油效率。乳化形成的界面相对稳定的稠油油滴,能暂堵岩石的喉道和大块稠油与岩石...     

稠油油藏储层冷采用活性分子的性能评价与应用

针对边底水薄层特稠油油藏热采高轮次后注汽易窜,封堵困难,含水大幅上升导致开发效益下降的问题,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(AA)、4-苯基-1-丁烯(PB)、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料、四甲基乙二胺为催化剂制备了水溶性活性分子共聚物(AAPA).研究了油剂比、AAPA加量、pH值、Ca2+、Mg2+、温...     

利用岩石声学特性评价致密砂岩储层含气性

致密砂岩气藏地质条件极其复杂,储层埋藏较深,在压实作用下孔隙空间变小,流体所占岩石体积含量降低,在测井信息中所占比例较少,使得致密气层的测井识别比常规气层困难.以岩石物理特征和气藏特征为基础,应用岩石物理实验手段和分析技术,通过对不同岩性、物性、含气性岩心声学特征参数变化规律的分析研究,建立非电法测井定量评价致密砂岩含气饱和度的方法,综合评判致密砂岩储层性质.通过对实际资料的处理解释和试气资料的成果验证,证实该技术在致密砂岩气层识别评价中具有较好的应用效果.     

致密储层可压裂性测井评价方法研究

以×区致密砂岩储层为研究对象,利用蕴藏在测井资料中的储层完井品质信息,对影响致密储层可压裂性的脆性指数、层内水平最小主应力差异系数、层间应力差及裂缝发育特征进行系统分析,给出了适用于×区致密砂岩储层的可压裂性评价标准。基于该标准,开展了致密储层可压裂性评价研究。研究结果表明,致密储层的脆性指数、层内水平最小主应力差异系数对可压裂性影响较大,层内应力差异系数越小,且储层发育微裂缝和层理时,越容易形成复杂网状缝;储层与围岩层间的应力差小,且围岩厚度小,单层压裂时易于沟通相邻的含油层,否则,层间应力差大、泥岩隔夹层较厚时,难以沟通主力含油层相邻的其他含油层,需要采用多层合压方式获得高产。