砂砾岩储集层聚合物驱油微观机理——以克拉玛依油田七东1区克拉玛依组下亚组为例

为揭示聚合物在砂砾岩储集层的驱油过程,选择有代表性的岩心样品,通过驱替过程中在线CT扫描监测和核磁共振方法,分析了克拉玛依油田七东1区克拉玛依组下亚组砂砾岩储集层不同模态孔隙结构岩心样品在水驱和聚合物驱过程中油水动用特征及水驱和聚合物驱后剩余油分布规律。研究表明：不同模态孔隙结构岩心样品驱油效率差异显著,聚合物驱效率最高的是双模态孔隙结构岩心样品;不同模态孔隙结构样品驱油规律一致,水驱首先动用高含油饱和度区域,聚合物驱进一步扩大原先水驱波及区域,低含油饱和度区域及孤岛状孔隙中原油基本未被动用。     

孔隙结构对砾岩油藏聚表二元复合驱提高采收率的影响

为明确聚表二元复合体系对不同模态岩心的驱替特征和剩余油动用规律,选用3种典型孔隙结构的天然岩心,分别从孔隙、岩心和矿场3个尺度研究孔隙结构差异对二元复合驱提高采收率的影响:①利用核磁共振原位驱替实验研究水驱、二元复合驱过程中各种孔隙结构岩心中的剩余油变化规律;②采用全直径岩心驱替实验研究不同孔隙结构岩心的驱替特征与驱替效果;③利用矿场开发数据对比双模态砂岩和复模态砾岩储集层二元复合驱开发特征的差异。研究结果表明:孔隙结构越复杂,水驱效果越差,二元复合驱提高采收率幅度越大;二元复合驱可以增加对单模态和双模态岩心中1～3μm孔隙区间内剩余油的动用程度,但复模态岩心仍以动用孔隙半径大于3μm孔隙区间内的剩余油为主;全直径岩心驱替实验表明二元复合驱体系的注入可大幅提升复模态岩心的驱替压力,同时乳化岩心中的剩余油,有效扩大波及体积,进而大幅提高采收率;与砂岩油藏相比,复模态孔隙结构的砾岩油藏更容易发生窜流,实施化学驱提高采收率,必须解决宏观高渗通道的封堵与微观孔隙结构差异导致的波及效率等问题。图14表6参19     

砾岩油藏微观结构对聚驱后剩余油影响研究

采用岩心饱和度分析、荧光薄片分析和核磁共振分析方法研究了砾岩油藏不同岩性及微观孔隙结构与聚驱后剩余油分布规律的关系,研究表明,纵向上正韵律油层中顶部驱油效率低,剩余油饱和度较大,而反韵律油层剩余油分布较均匀。聚合物驱对不同岩性砂砾岩均具有较好的驱油效果,对自由态剩余油驱替效果最好,复模态结构砾岩储集层不利于聚合物驱替束缚态和半束缚态剩余油。不可及孔隙体积对聚合物驱剩余油分布有一定影响,在低渗透砾岩油藏聚合物分子量大容易造成聚合物注不进去,在注聚过程中,应考虑聚合物的分子量与地层渗透率的匹配关系。     

聚驱后剩余油分布的大平面驱油实验及荧光分析

通过大平面人工均质岩心驱油和驱油后储层岩心磨片荧光分析,针对大庆油田研究了聚合物驱后剩余油分布.人工均质岩心渗透率2 μm2,孔隙度0.263,几何尺寸(cm)为60×60×2.4,由埋置的81对微电极测量81个点处的电阻率,计算各该处含水饱和度,求得含油饱和度.大平面模型经清水驱油后,注入聚合物0.57 PV×1000 mg/L,再继续水驱,绘制了采收率和含水率曲线,及水驱、注聚、后续水驱结束时平面上岩心含油饱和度分布图.含油饱和度沿主流线(一条对角线)近似对称分布,主流线上含油饱和度最低,水驱后为32.0%,注聚并后续水驱后为21.5%,波及系数分别为0.960和0.985.取自大庆不同储层的两组各两支岩心,一支水驱油,另一支实施水驱-注聚-后续水驱,驱替后在注入端、中间、采出端各取一横剖面制成磨片,用荧光分析法测定剩余油饱和度并计算其概率密度.与水驱后岩心相比,聚驱后两组岩心每一剖面的剩余油饱和度均降低,低剩余油饱和度(＜30%)部分所占比例增大,高剩余油饱和度部分所占比例减小,最大剩余油饱和度值降低,其中一组岩心的最小剩余油饱和度值减小.图6表6参6.     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF OIL RESERVOIRS FLOODED BY WATER AND POLYMER

油藏地球化学研究是水驱综合挖潜、聚驱精细调整开采剩余油的基础,采集萨尔图油田北一断西区聚合物驱前后2口小井距对比检查井的葡一组油砂样品51件,通过岩心分析获得油藏剩余油黏度、流度、含油饱和度、驱油效率等实验数据.实验研究结果表明,水驱后和聚合物驱后油藏剩余油黏度、流度、含油饱和度、驱油效率分布都呈现一定的非均质性特征,聚合物驱后较水驱后油藏剩余油变稠,剩余油开采潜力明显降低,驱油效率显著提高,驱油效率和含油饱和度的非均质性减弱;聚合物驱技术能够提高各种物性油藏的驱油效率,水驱技术能够提高高中低渗透油层的驱油效率,但在特高渗透油层则“无效循环”且随渗透率增大呈下降趋势;提高水驱油藏驱油效率的方法是降低剩余油黏度或提高水驱溶液的黏度即加入黏稠化学剂;提高聚合物驱油藏驱油效率的方法是降低剩余油黏度、提高聚合物驱溶液黏度或改善油层物性.     

利用CT技术研究砾岩驱油机理

以新疆油田天然砾岩岩心为研究对象,应用CT扫描技术分析砾岩孔隙度分布特征;通过对砾岩水驱及聚合物驱过程的在线CT扫描监测,得到驱替过程中岩心含油饱和度沿程分布信息和CT重构切面图像,根据驱替过程新表征参数"含油饱和度频率分布"分析砾岩驱油机理。研究表明:砾岩具有强非均质性,在水驱过程中形成"优势通道",引起无效水循环,降低水驱采收率,且水驱过程中首先动用高含油饱和度区域的油;聚合物驱时高—中饱和度区间的油都能够动用,而低饱和度区间的油仍然难以动用;后续水驱时仍然主要动用高饱和度区间的油。针对砾岩油藏,前期水驱应该尽量达到最高含水率,以加强聚合物的段塞效果;同时应减少聚合物的注入量,利用后续水驱推动聚合物段塞达到驱油的目的。     

利用CT扫描技术研究层内非均质油层聚合物驱油效果

采用CT扫描技术,用不同相对分子质量的聚合物对大庆油区萨尔图油田层内非均质油层进行了聚合物驱提高采收率物理模拟实验。建立的非均质模型由3块等厚度的互相连通的长方形天然岩心组成,特殊设计的岩心夹持器系统适用于CT扫描。应用CT扫描技术得到非均质模型整体及各层的含水饱和度沿程分布,实现了岩心驱油过程中含油饱和度的分布可视化和表征定量化。分析水驱后各层剩余油分布,以及聚合物驱过程中不同渗透率小层提高采收率状况。DQZ3组和DQZF1组层内非均质模型聚合物驱后采出程度分别达77.3%和72.2%,较水驱分别提高了39.4%和21.9%。DQZ3组和DQZF1组模型聚合物驱后高渗透层平均含水饱和度均有所提高,分别提高了4.1%和2.7%。实验结果表明,聚合物驱不仅能有效动用水驱阶段不能动用的中、低渗透层剩余油,而且还能有效降低水驱阶段动用程度已经很高的高渗透层残余油饱和度;聚合物相对分子质量越大,聚合物驱效果越好。     

水驱不同注采位置油藏特征——以萨尔图油田北二西区块油藏为例

利用油藏剩余油粘度和岩心分析方法,对萨尔图油田北二西区块油藏剩余油粘度、驱油效率等参数进行了研究。结果表明,水驱主流线不同注采位置剩余油粘度、油藏流度、含油饱和度和驱油效率均呈现不同程度的非均质性,并受储层物性、注采位置和驱油时间等因素控制;主流线从注水井到采油井方向,油藏非均质性增强,含油饱和度增大,驱油效率减小,且驱油效率与渗透率成正相关,相关程度随渗透率的增大而增高,剩余油粘度与渗透率微弱相关,含油饱和度与渗透率低度相关;随水驱油时间的延长,剩余油粘度和驱油效率增大,油藏流度与含油饱和度下降。综合挖潜水驱不同注采位置剩余油仍有一定潜力,其中主流线靠近采油井位置开采潜力最大;聚合物驱油则更合适,可根据聚合物驱油藏流度比控制范围和剩余油粘度的测定结果,确定聚合物溶液的粘度及质量浓度。     

聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析

根据分子动力学基本原理,描述了聚合物驱过程中驱油的分子作用力,经与水驱的分子作用力对比证明,聚合物溶液的粘弹性是聚合物分子与原油分子摩擦力和撞击力的宏观表现,聚合物驱能够提高驱油效率.对大庆油田北一区断西试验区相距30m检查水驱效果的北1-6-检27井和检查聚合物驱效果的北1-6-检26井进行了密闭取心资料研究,由岩心剩余油饱和度密度分布曲线发现,聚合物驱较水驱达到残余油饱和度的岩心比例明显增高,高含油饱和度的岩心比例明显降低.从而证明:在相近条件下,聚合物驱较水驱既能扩大波及体积,又能提高驱油效率.     

鄂尔多斯盆地不同类型储集层水驱油特征实验

以鄂尔多斯盆地低渗透、特低渗透和超低渗透储集层岩心为研究对象,通过岩心微观可视化水驱油实验和柱塞岩心水驱油核磁共振实验,揭示不同类型储集层水驱油过程中原油赋存状态、动用特征以及剩余油分布,分析孔隙结构和驱替压力对水驱油效率的影响。研究表明,在束缚水状态下,低渗透储集层岩心中原油主要赋存于中—大孔隙,而小孔隙和中等孔隙是特低渗透储集层和超低渗透储集层岩心中原油的主要分布空间。水驱油过程中,3类储集层岩心优先动用中—大孔隙中的原油;随着储集层岩心渗透率的逐渐降低,水驱前缘依次表现出均匀驱替、网状驱替和指状驱替,且驱油效率依次降低。水驱油结束后,低渗透储集层岩心中剩余油主要分布于中等孔隙,且以膜状和角状的分散相为主;特低渗透和超低渗透储集层岩心中剩余油主要分布于小孔隙,且以分散相和绕流形成的连续相为主。低渗透岩心具有较高的稳定驱油效率,特低渗透和超低渗透岩心驱油效率较低,且随着驱替压力的增加表现出一定程度的增加。图14表1参38     

化学驱微观剩余油启动顺序及驱油效果实验研究

化学驱是进一步提高水驱油藏采收率的主要技术手段之一。目前的化学驱油机理研究仅能反映不同驱剂对不同类型剩余油的驱替过程,没有将不同类型剩余油作为一个整体考虑,分析启动不同类型剩余油的顺序和难易程度,更没有考虑孔隙结构的微观非均质性对驱油效果的影响。此文以光刻微观物理模型为研究手段,深入研究了不同类型驱剂启动剩余油的顺序和难易程度。研究结果表明:不同类型驱剂启动不同类型剩余油的顺序和难易程度不同,以聚/表二元体系最易启动剩余油,且基本可以同时启动不同类型剩余油;孔隙结构微观非均质性对驱油效果的影响表现为:相同渗透性的岩心,孔喉比越大驱替效果越差,当孔喉比相同时,配位数越大驱替效果越好。     

克拉玛依砾岩储集层微观水驱油机理

以克拉玛依油田六中区下克拉玛依组砾岩储集层为研究对象,从储集层特征分析和渗流机理研究着手,通过室内实验,研究砾岩储集层水驱油和渗吸过程中微观孔隙动用规律,分析孔隙结构与驱油效率关系,研究微观剩余油分布特征和长期水驱油对储集层孔隙结构的影响。研究表明：目前剩余油饱和度较高,但剩余油主要分布于小孔隙之中;水驱过程中,优先动用的是超大孔隙,对采出程度起主要贡献的是中大孔隙;渗吸过程中,优先动用的是小孔隙,对渗吸作用起主要贡献的是中小孔隙;孔隙结构是影响驱油效率和微观剩余油分布的关键因素;长期水驱后,孔隙中填隙物发生膨胀、分散、运移和溶蚀,大孔道增多,连通性变好,储集层微观非均质性进一步增强。图11表5参21     

水驱油微观物理模拟实验研究

应用与地层孔隙结构相似的微观仿真模型进行驱油实验,通过微观驱油动态彩色图象量化处理系统对实验的过程和结果进行分析,从定性和定量两个方面对水驱油渗流规律,水驱油剩余油形式及这些剩余油形式对三次采油的应用效果进行了分析,在水驱油过程中,由于润湿性的不同注入水表现出没的入孔机理,在强亲水的孔隙内,注入水沿着孔壁“爬入”;在亲油孔隙内,注入水沿孔隙的中心突入,由于油层非均质性的影响,水驱后剩余河可分为连片状剩余油和分散型剩余油两类。具体形式有簇状,柱状,角状,膜状和“孤岛”状等。对于不同的剩余油形式,各种化学驱的效果有所不同,聚合物驱主要驱替连片状剩余油,而三元复合驱和泡沫复合驱对连片状剩余油和分散型剩余油都能有效地进行驱替。     

多孔介质的润湿性对聚驱稠油微宏观效率的影响

岩石表面的润湿性影响聚合物微观和宏观驱油效率。采用可视化微观模型和微观照相技术研究了强水湿和油湿多孔介质下聚合物微观驱油效率和驱替机理。分析了束缚水与稠油分别在两种润湿介质下的微观形态和分布对聚合物的吸附、滞留,连续性和非连续性流动,驱替前缘以及洗油效率的影响。微观模型实验结果表明,在水湿环境,地层水趋向分布于岩石骨架表面并在孔壁附近形成较厚的水膜,聚合物趋于附着在孔壁处,在这些区域聚合物的洗油效率较高;在油湿环境,束缚水主要以非连续相分布在孔隙介质中,聚合物溶液发生咬断效应,原油吸附在孔喉处,聚合物只能部分扫除原油,乳液的形成能辅助聚合物溶液驱替油相。聚合物在水湿介质的微观驱油效率明显高于油湿介质。岩心流动实验结果与微观模型分析一致,相同浓度的聚合物溶液在强水湿岩心前缘突破所需的时间长于油湿岩心,突破前缘更规整,水湿岩心和油湿岩心的水驱采出程度分别为21.5%OOIP和15%OOIP。聚合物在油湿岩心的"门槛"黏度较大。聚合物黏度为500mPa·s时,水驱后水湿岩心和油湿岩心的原油采收率增幅分别为23%OOIP和17%OOIP。     

砾岩油藏水驱与聚合物驱微观渗流机理差异

砾岩油藏特殊的沉积环境导致储层孔隙结构呈现复模态特征,渗流系统以“稀网-非网状”流态为主,水驱与聚合物驱微观渗流机理及两者差异的研究成为油藏提高采收率的难点和关键。克拉玛依油田属于典型的砾岩油藏,选取实际岩心为研究对象,采用CT扫描技术研究了亲水和弱亲油岩石的水驱和聚合物驱微观驱替机理,并且在驱油效率影响因素分析的基础上,建立了2种驱替方式下砾岩油藏的最终采收率计算模型。实验结果表明：砾岩油藏亲水岩石水驱与聚合物驱渗流机理均以沿岩石表面“爬行”驱替为主,而弱亲油岩石则均以沿孔隙中部“突进”驱替为主,由于渗流机理的差异性,亲水岩石水驱后残余油主要在细喉道及孔隙交汇处赋存,聚合物溶液通过更强的剪切拖拽作用把这些残余油切割成许多小油滴,进而随着聚合物溶液顺利通过狭窄的喉道向前运动,以达到提高油藏采收率的目的;弱亲油岩石水驱后残余油主要以油膜形态及细孔道赋存为主,聚合物溶液以更强的剪切应力促使油膜通过桥接连通和形成油丝2种方式从颗粒表面被聚合物驱替带走。由于聚合物溶液与注入水溶液的性质存在本质差别,导致复模态的孔隙结构对聚合物溶液渗流和驱替的影响远小于水驱溶液。因此,针对2种不同润湿性的岩石,储层孔隙结构是水驱油效率的主控因素,物性和含油性的影响较小,而聚合物驱效果则与水驱后残余油饱和度具有较好的相关性,利用建立的模型可以有效地预测2个驱替阶段油藏的采收率。     

海相碎屑岩储层不同尺度微观剩余油分布及赋存状态——以哈得逊油田东河砂岩为例

基于常规物性、扫描电镜、铸体薄片、压汞测试等资料,对哈得逊油田东河砂岩的孔喉结构进行划分,选取各类型孔喉结构的典型岩心,通过微观刻蚀薄片驱替实验及水驱油过程的核磁共振、CT扫描研究微观剩余油不同尺度下的分布特征、赋存状态和动用机理。结果表明：研究区存在小孔细微喉-低渗储层、中孔细喉-中渗储层和大孔中喉-高渗储层。微观剩余油可分为单一孔喉尺度的原始状态型、孔内分散型、表面吸附型和角隅型剩余油,局部孔喉组合尺度的斑块状、多孔状和单孔状剩余油,岩心样品尺度的连片状富集、分散状富集和星点状富集剩余油。剩余油主要赋存于中、小孔喉内,赋存状态上分为离颗粒表面较远的游离态剩余油和颗粒表面的水驱难动用束缚态剩余油。随着孔喉结构的变好,孔内分散型剩余油比例有所增加,斑块状剩余油比例下降,剩余油星点状富集增强,束缚态剩余油逐渐减少。油层注水开发后,中、小孔喉内游离态的原始状态型剩余油比例最大,是后期重点挖潜对象,可以采用注微球封堵大孔喉后续水驱的方式进行开采,其潜力大小与游离态剩余油总量相近。     

驱油效率的结构化特征及其定量表征

长期水驱冲刷会影响储层孔隙结构、参与流动的孔隙比例、润湿性及油水综合流度等,进而造成驱油效率发生变化.结合高倍水驱油实验、密闭取心黏土矿物分析、数字岩心实验等深入分析了水驱冲刷对岩石和流体性质的影响,明确了驱油效率随水驱强度增加而增加的微观机理.在此基础上,确定水驱倍数作为表征诸多动态因素随水驱条件变化的唯一变量.从定...     

致密砂岩储层微观水驱油效率及其主控因素

为了解决鄂尔多斯盆地吴起油田长7储层水驱过程中单井产量低、含水上升快、剩余油分布复杂等问题,采用自主设计研发的高温、高压微观模型加持器,对研究区长7储层的真实取样岩心开展微观水驱油渗流实验,通过辅以铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、高压压汞和核磁共振实验,研究了不同孔隙结构类型下的微观水驱油渗流特征,探讨了储层物性、微观孔隙结构、可动流体参数、黏土矿物、驱替压力和注水体积对水驱油效率的影响。结果表明：研究区长7储层微观注水驱替特征以网状驱替和树枝状驱替为主,均匀驱替次之,少见蛇状驱替。不同类型驱替特征的驱油效率、残余油分布特征存在较大差异,均匀驱替驱油效率最高为48.84%,蛇状驱替驱油效率最低为31.73%;75%的残余油以簇状和油膜状赋存于孔喉内。水驱油效率的影响因素是多方面的,其中可动流体参数是比其它物性参数更能准确反映与驱油效率之间关系的参数。研究结果为该区不同类型储层开发方案的调整提供了理论依据。     

Effect of polymer solution structure on displacement efficiency

In this paper,a series of experiments,including atomic force microscope (AFM),environmental scanning electron microscope (ESEM),and core displacement tests were conducted to investigate the effect of p...