低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素，基于毛细管束模型，开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响；基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型，给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系；构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版，将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献，为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素，基于毛细管束模型，开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响；基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型，给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系；构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版，将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献，为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

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。     

子长油区致密砂岩储层渗吸驱油主控因素分析研究

对于致密砂岩储层渗吸驱油的研究,多致力于各影响因素与岩心驱油效率、驱油速率等之间的关系,为进一步量化表征各影响因素对于致密砂岩储层渗吸驱油影响的强弱,以鄂尔多斯盆地子长油区天然致密砂岩样品为例,通过自发渗吸实验,研究了岩心尺寸、品质系数、界面张力、润湿性、矿化度、初始含水、原油黏度等因素对于渗吸驱油作用的影响,并通过实验数据回归分析,得到了各主控因素与驱油效率之间的数学关系式。研究结果可为致密储层注水补充地层能量、渗吸采油开发决策提供参考依据。     

表面活性剂对致密砂岩储层自发渗吸驱油的影响

自发渗吸驱油是致密砂岩油藏比较重要的一种采油方式。为了研究表面活性剂对长庆油田致密砂岩储层渗吸效果的影响,采用核磁共振技术,根据天然岩心在地层水和表面活性剂中的自发渗吸实验,研究了不同润湿性岩心自发渗吸的特点,以及表面活性剂对中性润湿砂岩渗吸结果的影响。实验结果表明:强水润湿砂岩的渗吸采出程度为60%左右,而中性润湿砂岩的渗吸采出程度只有33%左右;表面活性剂的加入能够有效提高中性润湿砂岩的渗吸采出程度,0.05%HYZ-5的效果最好。通过岩心驱替实验评价了HYZ-5表面活性剂对中性致密砂岩周期注水采收率的影响,可以看出HYZ-5可以显著提高周期注水的采收率。现场试验证明,A井采用周期注水,注入HYZ-5表面活性剂溶液渗吸驱油后,取得了明显的增产效果,说明表面活性剂可以提高致密砂岩储层的自发渗吸驱油效率。     

致密油藏纳米微乳液性能评价与驱油机理分析

自发渗吸为致密油藏提高采收率的主要方式,但常规驱油所用的表面活性剂易被岩石吸附,吸附损失较大,在苛刻油藏中不能满足强化采油的使用要求,提高自发渗吸采收率效果不明显。以环辛烷、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂、乙二醇、三乙醇胺为原料,制得以有机相为内相、表面活性剂为壳膜的纳米微乳液。通过界面张力及润湿反转实验揭示了其驱油机理,通过自发渗吸实验验证了提高采收率效果。结果表明,0.3%的纳米微乳液体系粒径尺寸约为10 nm,油水界面张力为3.56 m N/m,可将油湿石英片表面的润湿性（130.6°）反转为水湿表面（11.7°）,具有良好的润湿反转能力。岩心在该乳液中的最终自发渗吸采收率为43.2%,约为水的2.4倍,自发渗吸提高采收率效果显著。     

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。     

低渗致密油藏重复压裂用渗吸液的研究与应用北大核心CSCD

目的桩西低渗致密油藏压裂投产后单井产能下降快,重复压裂效果差。为改善桩西低渗致密储层开发效果,提出并研究形成了渗吸液作为辅助液的压裂技术。方法室内实验评价了渗吸液对含油致密岩心的渗吸作用,以及对岩心驱替效率的影响,测定了不同含量下渗吸液的油水界面张力和润湿角。结果渗吸液将油水界面张力降至2.6×10^(-2)mN/m,并将水对岩石润湿角118.3°的弱亲油储层润湿性转化为水对岩石润湿角63°的弱亲水性储层。结论通过添加渗吸液可大幅提高渗吸液驱替效率、渗吸速率和采收率,这是渗吸液辅助重复压裂技术日产油量增加和延缓产量递减的主要机理。渗吸液质量分数升高至0.5%后,提升效果变缓。2021年渗吸液辅助重复压裂技术现场实施5井次,与同区块5口常规重复压裂井相比,累计年增油5451 t。该研究对低渗致密储层压裂改造具有指导作用。     

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     

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩油藏低盐度水驱作用规律

目前低盐度水驱研究主要集中于中高渗透、高黏土质量浓度的砂岩油藏,是否适用于致密砂岩油藏有待于深入研究.基于这种情况,以鄂尔多斯盆地致密油藏岩心和原油为研究对象,利用岩心驱替实验、润湿角测定实验、界面张力以及界面扩张流变测定实验开展致密砂岩油藏低盐度水驱作用规律研究.实验结果表明:低盐度水驱适用于致密砂岩油藏,调整注入水...     

微观孔隙结构对致密砂岩渗吸影响的试验研究

目前对于渗吸的研究多集中于润湿性和界面张力,微观孔隙结构作为影响自发渗吸的主要因素之一常被忽略。利用核磁共振技术对致密砂岩渗吸过程中的油水分布变化进行了研究,同时采用恒速压汞、氮气吸附、高压压汞等试验手段求取了平均孔喉比、比表面、孔隙尺寸等表征微观孔隙特征的参数,并在此基础上分析研究了微观孔隙结构对渗吸的影响。试验结果表明:在致密砂岩渗吸过程中,中等尺寸的孔隙采出程度最大;孔隙度与渗吸采收率相关性不大,而渗透率越大,储层品质越好,渗吸采收率越高;平均孔喉比和比表面均与渗吸采收率负相关,比表面越大,中小喉道分布越多,孔喉比越大,越不利于渗吸流体的吸入和非润湿相的排出;中等孔隙比例越大,渗吸采收率越高,而由于黏滞力的作用部分小孔隙无法进行有效的渗吸,小孔隙比例增大对于渗吸采收率的提高不利。因此,储渗性能较好、中等孔隙占比较高的致密砂岩储层更适宜采用渗吸采油。      

致密砂岩气藏润湿性对液相圈闭损害的影响

致密砂岩储层易因外来工作液入侵造成严重的液相圈闭损害,岩石表面润湿性对于液相圈闭损害程度具有重要影响。使用氟碳表面活性剂Zonyl8740处理岩心,降低岩心表面能,制得不同润湿程度的岩心。通过岩心驱替和毛管自发渗吸实验分别研究了气湿岩心和液湿岩心的束缚水饱和度、自吸油水动态;建立初始含水饱和度岩心流动实验,对比了钻井液加入气湿反转剂前后液相圈闭损害率。实验表明,致密砂岩表面由液湿反转为优先气湿可大幅度减弱毛管自吸效应、降低自吸液量和最终滞留饱和度。气湿反转剂可有效减少钻井液对储层液相圈闭损害。对预防致密砂岩储层液相圈闭损害具有一定指导意义。     

Surfactant induced reservoir wettability alteration: Recent theoretical and experimental advances in enhanced oil recovery

Reservoir wettability plays an important role in various oil recovery processes.The origin and evolution of reservoir wettability were critically reviewed to better understand the complexity of wettability due to interactions in crude oil-brine-rock system,with introduction of different wetting states and their influence on fluid distribution in pore spaces.The effect of wettability on oil recovery of waterflooding was then summarized from past and recent research to emphasize the importance of wettability in oil displacement by brine.The mechanism of wettability alteration by different surfactants in both carbonate and sandstone reservoirs was analyzed,concerning their distinct surface chemistry,and different interaction patterns of surfactants with components on rock surface.Other concerns such as the combined effect of wettability alteration and interfacial tension (IFT) reduction on the imbibition process was also taken into account.Generally,surfactant induced wettability alteration for enhanced oil recovery is still in the stage of laboratory investigation.The successful application of this technique relies on a comprehensive survey of target reservoir conditions,and could be expected especially in low permeability fractured reservoirs and forced imbibition process.     

基于孔隙矿物和流体分布的致密油储层润湿性研究

基于孔隙周围矿物分布和不同大小孔隙内流体分布特征研究致密油储层岩石整体及不同大小孔隙的润湿性。首先基于扫描电镜实验研究了致密油储层中不同尺寸孔喉周围的矿物分布特征,其次借助自发渗吸和核磁共振实验研究了不同流体进入致密油储层孔隙后的分布状态,最后基于孔隙周围的矿物分布特征,通过岩石分别在水相和油相中自吸后的自吸曲线和核磁T₂谱分布判断岩石整体及孔喉润湿性。研究结果表明,目标岩心大孔隙周围以碳酸盐岩矿物为主,小孔隙周围以黏土矿物和硅酸盐矿物为主;自发渗吸和核磁实验相互验证显示岩石整体偏水湿,具体为大孔隙偏油湿,小孔隙偏水湿。该研究为评价致密油岩石整体及不同大小孔隙的润湿性提供了新思路。     

陕北斜坡东南部致密砂岩孔喉分布及其对含油性的影响

为探究鄂尔多斯盆地陕北斜坡东南部地区致密砂岩储层的微观孔喉分布及其对含油性的影响,对长6-长8致密砂岩样品进行了场发射扫描电镜、高压压汞、核磁共振等测试,定量表征了其微观孔喉分布特征,分析了孔喉参数与含油性的关系.结果表明:研究区长6-长8致密砂岩储层孔隙类型主要为残余粒间孔、溶蚀孔、晶间孔;最小孔隙半径为0.5～6....     

致密气储层流体赋存与气水共渗规律实验

致密气储层气水关系复杂，气井产能会随着气井见水而迅速降低。为明确致密气储层流体赋存与气水共渗规律，以定北区块和大牛地区块致密气储层为研究对象，采用渗吸、离心、核磁共振和气水驱替等实验方法，研究压裂过程中流体含量变化、动态分布以及生产过程中气水两相共渗规律。结果表明：在压裂过程中，致密气储层岩心对压裂液的自发渗吸先快后慢，流体先进入较小孔隙中，流体分布随渗吸时间增大而更加集中。在返排过程中，较大孔隙中的流体在返排时优先排出，存在可动流体向束缚流体的转变。同时还分析了储层物性参数与流体赋存的关系，渗吸量、返排率与岩石物性存在正相关关系。定北区块气水相渗曲线束缚水饱和度大，共渗区小，在生产过程中储层内气水两相干扰严重，见水后气相相对渗透率迅速降低。     

低渗透油藏自发渗吸驱油实验研究

通过低渗透亲水岩心自发渗吸实验,探讨了低渗透油藏不同界面张力体系的渗吸驱油过程。研究结果表明,注入水渗吸体系因毛细管力较高、毛细管力与重力比值较大,其渗吸过程为毛细管力支配下的逆向渗吸。与注入水渗吸结果相比,化学剂溶液因降低油水界面张力,在孔隙介质中能使更多的原油参与渗流过程,使更多的剩余油变为可动油,提高了渗吸平衡时的原油采出程度,因而提高了低渗透油藏原油的采收率。