低渗透油藏渗吸采油主控因素

渗吸采油是利用低渗透油藏自身的毛管压力,强化基质与裂缝间的油水置换,从而有效提高采收率的一项新技术。目前关于渗吸采油的基本规律缺乏系统研究,对其主控因素不明确。使用高温高压渗吸仪,以渗吸采收率为指标,系统评价储层特性、流体性质和边界条件等3类7项参数对岩心自发渗吸作用的影响。使用灰色关联分析法对各影响因素进行权重分析。结果表明：低渗透油藏渗吸采收率随着岩心渗透率和长度的增大而减小。油藏温度升高,原油黏度降低,渗吸作用增强,渗吸采收率增大;两端开启岩心渗吸采收率高于周围开启岩心;油水界面张力越低,岩石表面亲水性越强,渗吸采收率越高;裂缝越多,渗吸采收率越高。各影响因素权重由大到小依次为：岩石润湿性、油水界面张力、裂缝条数、油藏温度、端面开启位置、岩心渗透率和岩心长度,其中油水界面张力、岩石润湿性和裂缝条数与渗吸采收率的关联度均在0.95以上,为渗吸采油主控因素。     

改变低渗透油藏润湿性提高采收率技术研究进展

油藏岩石润湿性是储层物性的一个基本特征参数,是影响油田特别是混合润湿或油湿性低渗透油田开发的重要因素.文中针对目前通过改变油藏岩石润湿性以提高原油采收率方面的相关技术及研究进行了详细调研,系统总结了改变油湿性油藏岩石润湿性以提高原油采收率的方法.经过归纳总结,认为目前这些方法主要分为物理法、化学法和微生物法3大类.润湿...     

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     

裂缝性碳酸盐储层中表面活性剂辅助重力泄油的模拟

注水开发几乎不能从碳酸盐岩油藏中采出原油,因为碳酸盐岩油藏通常是油湿性和裂缝性的.将稀释的表面活性剂溶液注入裂缝中能够降低油水界面张力(IFT),改变岩石与中间体/水湿性物质的润湿性从而提高原油产量.一个三维、两相、多组分、有限差分和全隐式数值模拟模型已开发出来,此模型综合了吸附作用、相态特性、润湿性、相关毛细管压力/相对渗透率变量.此模拟软件的可靠性已经通过对比岩心级模拟结果与实验室中得到的实验结果得以证实.从界面张力降低、润湿性改变和渗透率差异等方面来研究表面活性剂辅助重力泄油对这些过程参数的敏感性.在早期阶段通过改变润湿性来驱动原油生产,但在后期重力是主要驱动力.使润湿性向着水湿状态改变的表面活性剂能使高界面张力系统具有较高的采收率.对于低界面张力系统,不能改变润湿性的表面活性剂能使油田具有较高采收率.润湿性的大幅度改变可以提高原油采收率.对于低界面张力系统采收率随渗透率的降低而显著降低,而对于高界面张力系统影响很小.     

纳米SiO2颗粒改变岩心润湿性及提高采收率的室内研究

在油井生产过程中，近井地带的胶质、沥青质等有机质的吸附现象是普遍存在且不可忽视的，这种作用常常使岩石的亲水表面变为亲油表面，降低储层的渗透率和孔隙度，最终影响油气的运移和开采。有针对性地调整和改善油藏润湿性，使之向着有利于提高采收率的方向改变，完全可以实现更好的驱油效果。为此，本文研究了纳米SiO₂颗粒对改变岩心润湿性及提高采收率的影响。结果表明：纳米SiO₂颗粒可改变岩心润湿性，使之从强亲油状态转为强疏水疏油状态。疏水纳米SiO₂颗粒可高效剥离原油，吸附在岩心表面改变其润湿性，改善原油流体流动状态，从而提高水驱采收率。     

注水阻力分析及功能型减阻增注剂的性能评价

为了提高低渗透油藏注水井的降压增注效率,本文研究了岩石表面润湿性、界面张力等因素对低渗透油藏注水阻力的影响规律,并在此基础上研究了一种多功能型减阻增注剂CNG,评价了CNG溶液改变油水界面张力、改变岩石表面电性和润湿性和改变岩心降压增注效果的能力。研究结果表明:CNG既能降低油水界面张力至10~(-3)mN/m数量级、消除岩心毛管阻力;又能吸附在岩石表面消除岩石表面负电荷、改善岩石表面润湿性至弱水湿。CNG即适用于含有残余油的岩心降压增注,又适用于强水湿油藏的减阻增注,还适用于即有残余油又强水湿油藏的降压减阻增注。对于胜利油田某区块天然岩心,CNG用于不洗油的原始岩心时,渗透率提高48.49%,驱替压差降低31.25%;CNG用于没有残余油、呈现水润湿状态的岩心时,渗透率提高36.32%,驱替压差降低27.66%。图10表1参10     

注水开发油藏润湿性变化及其对渗流的影响

为提高水驱开发油藏采收率预测精度,研究了油藏岩石润湿性与相对渗透率之间的变化规律及其对两相渗流的影响。采用室内润湿性实验测定方法,对水驱开发油藏润湿指数与含水饱和度的关系进行了定量表征,导出了适合润湿性变化型油藏的两相渗流方程,建立了变润湿性水驱开发油田的采收率预测方法。润湿实验结果表明:所测岩心的润湿指数的对数与取心油层的含水饱和度呈近似线性关系。相对渗透率实验所测的代表低含水期到高含水期岩心的油水两相等渗点对应的含水饱和度由41%增加到53%,亲水程度增强。一维模型计算结果表明,含水率达到98%时,油润湿和强水润湿性油藏的预测采收率分别为52.7%和73.3%。研究揭示的水驱油藏岩石润湿性变化规律和建立的数学模型,可为更加准确地预测水驱油采收率提供参考。      

碳酸盐岩油藏岩石润湿性评价实验研究

为了明确碳酸盐岩油藏岩石的润湿性及其影响因素,利用自吸驱替方法定量测定了碳酸盐岩岩心充分老化后的润湿性和渗吸采出程度以及蒸汽驱后岩心润湿性的变化,并通过相对渗透率法对碳酸盐岩储层岩石润湿性进行定性研究。结果表明:碳酸盐岩岩心呈亲油或者弱亲油的润湿特征,油藏渗流阻力较大,自吸采出程度低。岩石矿物组成及原油组分是润湿性的主要影响因素;而高温蒸汽驱后碳酸盐岩岩心润湿指数变小,润湿性由强亲油—亲油向弱亲油方向转变。热采条件下岩心润湿性得以改善,共渗区含油饱和度由20.5%提高到37.0%,较之冷采提高了1.8倍;热采通过降粘、润湿改善等作用机理,驱油效率由29.7%提高至59.0%。润湿性的改变有利于提高油藏的采出程度。     

低渗透率岩石润湿性对驱油效率的影响

在岩心渗透率小于10.0×10-3μm2的条件下改变岩石润湿性开展岩心驱油实验,当润湿接触角分别为6°,46°,84°和164°时,对应水驱采收率平均值分别为6.73%,8.80%,8.17%和2.96%.复合驱提高采收率幅度随润湿性由强亲油到强亲水变化而逐渐提高,强亲水时比水驱平均提高采收率高10%.实验得出了水相润湿角与复合驱提高采收率平均值之间呈直线关系.流度比和毛细管压力是低渗透岩心润湿性影响驱油效率的主要因素.岩石孔喉半径越小产生的毛细管压力越大.强亲油性岩石孔壁对原油的强附着力使低界面张力体系不能完全活化残余油,因此驱油效率较低;亲水性增强时驱油效率逐渐提高.应用复合体系活化特低渗透孔隙介质残余油时应考虑岩石的润湿性.     

二乙烯三胺五乙酸络合剂对砂岩润湿性的影响

为了评价二乙烯三胺五乙酸(DTPA)络合剂-海水(SW)体系改变砂岩润湿性、提高原油采收率的效果,开展了岩石润湿性、Zeta电位测试和自发渗吸实验。结果表明,基于海水配制质量分数为5%的DTPA-SW溶液,可以使岩石-原油接触角由143°减小至23°,使Zeta电位从-2.29 mV降低至-13.06 mV,表明岩石表面吸收更多负电荷,岩石润湿性由油湿向强水湿状态转变。溶液中电位决定离子(Ca²⁺,Mg²⁺,SO₄^2-)的存在与否不影响DTPA改变润湿性的性能,但当这些离子的浓度增至海水的3倍时,质量分数为5%的DTPA-SW溶液改变润湿性的效果减弱;自发渗吸测试证明,5%DTPA-SW溶液可以将原油采收率提高至39.6%。DTPA络合剂改变砂岩润湿性的最佳质量分数为5%。     

表面活性剂对低渗透油藏渗吸敏感因素的影响

界面张力和岩石润湿性是影响毛细管压力大小的决定性因素,因此研究表面活性剂对这两个因素的影响,可以充分发挥渗吸作用、提高低渗透油田原油的渗吸采收率。利用7块不同渗透率的亲水人造岩心,通过渗吸试验、旋滴法和动态接触角法研究了表面活性剂对油水界面张力、水湿表面润湿性、毛细管压力以及渗吸采收率的影响。试验结果发现:随着表面活性剂RS-1质量分数的增大,油水界面张力先有较大幅度降低后略有升高,最后趋于平稳;表面活性剂具有很强的改变水湿表面润湿性的能力,且能降低毛细管压力、提高渗吸采收率。研究结果表明:表面活性剂降低界面张力效果明显,并且复配表面活性剂降低界面张力的效果比单一活性剂好,岩样渗吸采收率与油水界面张力和毛细管压力的对数呈线性负相关关系。      

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。     

低渗透砂岩润湿性对水驱和复合驱采收率的影响

在砂岩岩心渗透率小于50×10-3μm2条件下,考察驱替相润湿接触角分别为37,86,126和167°的驱油效果,对应水驱采收率平均值依次为16.18%,15.47%,13.94%和9.02%,复合驱采收率依次为21.12%,17.33%,13.53%和5.26%。结果表明,除强亲油性外,其他润湿性对岩心水驱采收率的影响不显著。复合驱提高采收率幅度随润湿性由亲油到亲水变化逐渐提高,其平均值与润湿接触角呈二阶线性负相关关系,即润湿接触角越小,采收率越高,接触角为37°时提高采收率最大。低渗透孔隙微毛细管对原油的捕集作用是制约驱油效率的关键因素,应用复合驱应重点从降低油水界面张力和改变岩石润湿性2方面考虑克服毛管对原油的捕集束缚。     

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。     

生物酶采油技术的室内研究

目前三类油层的三次采油只有聚合物驱一种方式，效果还需要进一步探索，亟待探索新的提高采收率的方法。由于生物酶具有改变岩石润湿性、释放储层岩石颗粒表面碳氢化合物、降低油水界面张力的特性，因此，在室内对生物酶在低孔渗油层的驱油效果、提高采收率幅度、降低界面张力的幅度，与原油、水质、聚合物的配伍性、物理模拟试验等方面进行了研究。研究结果表明生物酶性能稳定，剥离原油效果较好，适合于100×10^-3μm^2以下低孔渗油层的开采，可提高采收率幅度5％左右。     

蒸汽驱对低渗透稠油油藏岩心润湿性的影响

采用自行设计的稠油蒸汽驱实验装置,利用Amott方法测定了蒸汽驱前后岩石润湿性的变化,测量了蒸汽驱前后岩心的渗吸采出程度。研究表明：该低渗透碳酸盐岩稠油油藏岩心原始条件下均为亲油岩心,岩心的渗吸采出程度受到低渗透率、原油黏度以及润湿性的影响;蒸汽驱后岩心的亲油性减弱,当岩心的含水饱和度超过40%后,润湿性由亲油变为弱亲油,而且岩心的渗吸采出速度明显增加,达到最终采出程度所用时间减少,渗吸采出程度增加;岩心的润湿性对渗吸最终采出程度和渗吸速度有重要的影响。     

红河油田长8致密储层渗吸采油影响因素分析及矿场应用

为进一步提高红河油田长8致密油藏渗吸采油效果,针对渗吸压力、储层岩石润湿性和油水界面张力范围调整等施工因素对渗吸采油效果影响规律不明确的问题,选取红河油田长8致密砂岩露头岩心,利用自行研制的高压渗吸实验装置,评价渗吸压力、储层岩石润湿性和油水界面张力等因素对渗吸效果的影响,并使用多元线性回归法对各影响因素进行相关系数计算。结果表明：增加渗吸压力能大幅提升渗吸采收率和渗吸速率,相比大气压条件下,增压0.5 MPa时,渗吸采收率增加7.40～10.76个百分点,渗吸速率提高1.39～1.81倍;同一块岩心中,通过逐级提升渗吸压力也能提高渗吸效果,当渗吸压力由0.5 MPa提升至3.0 MPa时,渗吸采收率提高了7.61个百分点;实验表明调整岩石润湿性比调整油水界面张力对影响渗吸效果更为显著,保持岩石润湿角50°,油水界面张力10^-2 mN/m时,更有利于发挥二者协同作用;多元线性回归法计算各相关系数由大到小依次为渗吸压力、岩石润湿性和油水界面张力。该研究成果对优选致密油藏渗吸增效剂和优化施工参数具有指导意义。     

裂缝性油藏低渗透岩心自发渗吸实验研究

裂缝性低渗透油藏注水开发时,注入水沿裂缝窜流,油井含水率高,地下注水波及效果差,油层水淹后仍有大量原油滞留在基质岩块中.渗吸排油是裂缝性低渗透油藏重要的采油机理,为研究各种因素对渗吸效果的影响,采用胜利油区纯梁采油厂天然低渗透岩心,通过在地层水和表面活性剂溶液中的自发渗吸实验,研究了润湿性、温度、粘度、界面张力等因素对渗吸的影响规律.实验结果表明:温度不是影响渗吸的直接因素,而是通过改变模拟油的粘度来间接影响渗吸;润湿性、模拟油粘度以及界面张力是影响自发渗吸的主要因素,岩石越亲水,模拟油粘度越低,渗吸采收率越高;对于亲水岩心,渗透率和界面张力控制着渗吸发生的方式;不同渗透率级别对应一个最佳的界面张力范围,在该范围内,渗吸的采收率最高;对于亲水—弱亲水岩心,岩心渗透率越大,所对应的最佳界面张力越低.     

润湿性对采收率及相对渗透率的影响

通过实验研究了润湿性对采收率及相对渗透率的影响,还研究了利用原油老化控制岩石润湿性的方法。结果表明弱水湿岩石水驱采收率最高,亲水岩石油相相对渗透率高于亲油岩石,原油中极性物质的吸附会影响岩石表面润湿性,油湿性随老化时间增加而增强。     

润湿性对采收率及相对渗透率的影响

通过实验研究了润湿性对采收率及相对渗透率的影响 ,还研究了利用原油老化控制岩石润湿性的方法。结果表明弱水湿岩石水驱采收率最高 ,亲水岩石油相相对渗透率高于亲油岩石 ,原油中极性物质的吸附会影响岩石表面润湿性 ,油湿性随老化时间增加而增强。