石油乳状液的黏度模型

在大量文献调研的基础上,总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型,包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型。研究表明:化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响,其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度;对于不同的含水条件,乳状液的黏度表达式不同;随着含水率的增加,将出现黏度突变的临界含水率,此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变。建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型。图4参13     

石油乳状液的黏度模型

在大量献调研的基础上，总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型，包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型。研究表明：化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响，其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度；对于不同的含水条件，乳状液的黏度表达式不同；随着含水率的增加，将出现黏度突变的临界含水率，此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变。建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型。图4参13     

基于原油物性定量表征的油包水乳状液黏度预测模型

准确预测原油乳状液的黏度对于油水混输管道的设计和运行具有重要意义。将8种不同物性的原油制备成油包水乳状液,通过流变仪对乳状液的黏度特性进行测定,研究了温度、含水率及剪切速率对油包水乳状液表观黏度的影响。以实验数据为基础,并对原油物性进行定量表征,建立了适用于不同原油、不同剪切条件的油包水乳状液黏度预测模型。结果表明,油包水乳状液的表观黏度随温度的升高而减小,随含水率的增加而增大,随剪切速率的增加而减小;具有剪切稀释性,可采用幂率模型来描述油包水乳状液的流变特性。随着含水率上升,油包水乳状液的稠度系数（K）逐渐增大,而流变特性指数（n）逐渐减小;随着温度升高,K逐渐减小,而n逐渐增大。油包水乳状液黏度预测模型的最佳适用条件为：乳状液体积含水率0.30～0.60、温度30～60℃、乳状液黏度10～2000 mPa·s。该模型计算黏度值与实测值之间的平均相对偏差为8.1%,预测效果良好。     

基于能量及原油物性定量分析的油-水混合液黏度预测模型

高含水油-水混合液往往不能形成稳定的乳状液,而是原油将其中一部分水乳化,形成了油包水(W/O)乳状液液滴和游离水的掺混体系.传统的乳状液黏度模型并不适用于这种非稳定乳化的油-水混合体系.采用搅拌测黏法测定并研究了搅拌转速、含水率及温度对油-水混合液表观黏度的影响.结果表明:油-水混合液的表观黏度随着搅拌速率的增大、含水...     

流动改进剂降低含水原油转相点的实验研究

为了了解流动改进剂对大庆含水原油在集输管路中流动的影响,在具有长20 m水平工作段的管道流动实验装置上,在40℃测量了流动改进剂DODE加量分别为0、150、200和250mg/L、含水率分别为30%～90%的高含水原油不同流量下的流动参数,计算出剪切速率和表观黏度.在直径76和50 mm管道内,剪切速率691/s的表现黏度～含水率关系曲线均按先上升,达到最大值后又下降的规律变化,表观黏度最大值对应的含水率即转相点含水率,转相点含水率随剪切速率降低而减小,在同一剪切速率下随流动改进剂加量增大而减小,最后基本趋于稳定不变.不加剂含水原油的转相点含水率为50%～70%,加剂250 mg/L时的稳定值在35%～45%,即流动性改进剂可使W/O原油乳状液提前转相.将实验数据用S函数进行拟合,得到了可预测加入一定量流动改进剂的含水原油转相点含水率的方程.认为流动改进剂的作用是形成O/W乳状液或拟乳状液及在管壁形成亲水膜.图5参8.     

二元油水乳状液的制备及自然破乳规律研究

二元驱油剂和原油在油层中渗流的相互扰动程度、含水量是影响二元乳状液稳定性的重要因素。实验用模拟油和模拟水在不同剪切速率、不同剪切时间、不同含水率条件下制备二元乳状液。通过静置自然沉降,观察乳状液分水率的变化,结合分散相分布及界面膜强度理论分析,得出了剪切速率、剪切时间、含水率对二元乳状液自然破乳的影响规律。     

原油乳状液的稳定性及其流变性

配制了一系列油水比不同的原油乳状液,并考察了原油乳状液的黏度和黏弹性。结果表明：原油乳状液含水率越大,分散相液滴体积越小,原油乳状液的黏度越大;当含水率低于30%时,原油乳状液呈现牛顿流体行为,黏度随温度和剪切速率的变化不是很明显;含水率超过30%时,原油乳状液呈现非牛顿流体行为,黏度随温度和剪切速率的变化较明显;含水率越大,原油乳状液的线性黏弹区越小,结构越不稳定,乳状液也越不稳定;加入破乳剂后,原油乳状液的黏度降低;含水率越大,原油乳状液脱水率越大,乳状液越不稳定。     

轮古15井区含水稠油流变性实验研究

轮古15井区已进入中高含水期,含水稠油的流变性将对降黏举升工艺产生重大影响。通过室内实验,测定了含水稠油在不同温度及剪切速率条件下的剪切应力及黏度,研究了含水率、温度、剪切速率等因素对稠油流变性的影响。研究结果表明,稠油黏度随含水率增大而明显减小,但在高含水率情况下仍需要降黏才能开采;不同含水稠油的流变特性均可用幂律模型加以描述,因此可以用幂律模型对不同产量的稠油井进行不同含水率情况下的黏度计算及预测。     

二元复合驱油体系乳状液形成及运移规律研究

为了研究二元复合驱油体系乳化与提高采收率的关系,通过分析现场采出液流变特征,测试不同乳化强度的表面活性剂/聚合物二元复合驱油体系的驱油效率,明确驱替后乳状液运移规律以及乳化对提高采收率贡献。研究结果表明:低黏度乳状液在低剪切速率下主要表现为弹性,在较高剪切速率下主要表现为黏性;而高黏度乳状液在低剪切和高剪切速率下都表现出黏性。在乳化初期,由于化学剂浓度分布不均匀,乳化稳定性较差;乳化中期化学剂浓度较高,乳状液粒径变化规律性较好,乳化中期存在乳化对驱油体系黏度补偿作用,乳化末期化学剂浓度较低,乳化液滴较少,乳化程度较弱。岩心渗透率小于100×10~(-3)μm~2时,二元复合驱过程中随着乳化综合指数增加,提高采收率幅度先增加后降低,最佳乳化综合指数为55%;渗透率大于100×10~(-3)μm~2时,随着乳化综合指数增加,提高采收率幅度逐渐增加,最佳乳化综合指数为88%,乳化贡献提高采收率幅度8个百分点。图24表2参13     

模拟二元复合驱采出液稳定性影响因素研究

二元复合驱是中高渗透油藏提高采收率的主要技术之一。为了研究聚表二元驱对乳状液稳定性的影响,选取含聚表水与模拟油组成油水界面体系,测试了油水界面张力、界面剪切黏度等参数,并结合乳状液静置脱水效果,分析聚表二元驱对油水采出液稳定性的作用机理。采用含聚合物和表面活性剂的水相与模拟油配制成模拟油采出液,用于测试不同聚合物及表面活性剂浓度对界面张力的影响。界面张力结果表明:聚表二元驱成分能够显著增大油水乳状液的稳定性,但聚合物与表面活性剂在界面活性上存在明显差异;界面剪切黏度的影响因素主要为聚合物;静置脱水实验表明,影响油水乳状液稳定性的主要因素为表面活性剂。这与过去的观点存在矛盾,即认为界面剪切黏度是影响乳状液稳定性的关键。因此本研究认为存在其他因素影响乳状液稳定性。     

疏水缔合聚合物驱体系中原油乳状液性质及破乳规律

采用瓶试法考察了原油组成及疏水缔合聚合物（Hydrophobically associating polymer, HAP）质量浓度对原油乳状液稳定性的影响,用油 水界面张力、界面电性、界面扩张流变、界面剪切黏度等多个参数表征了HAP驱采出液油 水界面性质的变化规律,用一系列酚胺树脂聚醚破乳剂对模拟采出液进行破乳。结果表明,原油中胶质和沥青质是影响原油乳状液稳定的重要因素;实验浓度范围内,随着HAP浓度升高,原油乳状液稳定性增强。HAP具有界面活性,吸附在油 水界面可降低界面能,利于乳化;HAP在界面上形成交联网状结构,提升了界面膜的扩张模量和剪切模量,同时增强了界面膜的负电性,利于稳定乳状液。环氧乙烷与环氧丙烷各占一半的酚胺树脂聚醚破乳剂与1%甲苯二异氰酸酯（TDI）交联后,5 min即可完全将原油乳状液破乳。     

Network modeling of residual oil displacement after polymer flooding

Research on microscopic flow mechanisms can aid in improving oil recovery after polymer flooding. Based on a two-phase water–oil network model, a simulation model for polymer flooding is proposed that considers various percolation mechanisms of the polymer solution, such as thickening, diffusion, adsorption, entrapment and shear degradation. Thus, the pore structure and the rheological fluid properties can be integrated. This network model can provide an effective tool for the study of residual oil displacement after polymer flooding. The distribution laws for residual oil after polymer flooding were studied using this microscopic simulation. Results show that compared to water flooding, polymer flooding can greatly improve oil recovery. Moreover, the residual oil distribution after polymer flooding tends to be more disperse, complex and variable. At the same time, displacement methods and parameters of the residual oil were investigated. Methods such as increasing the viscosity of the injection fluid can be applied, but the viscosity must be very high. Injection of a slug of displacing liquid with low interfacial tension after polymer flooding can decrease irreducible oil saturation and improve the displacement efficiency, but the interfacial tension needs to be extremely low.     

稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

稠油油藏常规注水开发主要面临原油黏度高、储层非均质性强、采收率低等问题。以孤岛油田东区南15-5#站普通稠油油藏化学驱效果为基础,针对胜利油区不同原油黏度油藏条件,与矿场实际动态相结合,建立了化学驱油藏数值模拟模型;通过收集不同原油黏度油藏的高压物性、相渗曲线等开发试验数据,研究不同原油黏度对水驱、化学驱开发效果及注采能力的影响;考虑提高采收率和经济性两方面指标,初步确定适合化学驱的稠油油藏的地下原油黏度界限为500 mPa·s。在合适原油黏度条件下,应用化学驱技术可以提高稠油油藏原油采收率。     

高温高盐油藏化学驱数值模拟技术进展

针对高温高盐油藏,胜利油田近年来先后研发了非均相体系、乳液表面活性剂体系等新型驱油体系,其驱油机理与传统化学驱油体系有明显的区别,现有商业化数值模拟软件无法有效表征,而自研数值模拟软件存在运算速度慢、难以支撑大规模矿场应用等难题。依托自主知识产权的化学驱数值模拟软件SLCHEM,在室内实验与机理研究基础上,建立了基于粘弹性颗粒孔喉通过系数的非均相复合驱数学模型以及表征乳液表面活性剂乳化增粘特征的数学模型,实现了相应的模拟功能,开展了室内试验的拟合与矿场模型应用,验证了模型的合理性和准确性;综合应用顺序全隐式快速求解算法、并行解法及交替方向解法,实现了百万级规模模型的快速计算。通过概念模型进行了计算效率测试,在网格数100×10⁴、井数116口、生产历史5a条件下,计算速度为2.9h。室内实验验证与矿场实际应用表明,与商业化软件相比,改造后的SLCHEM软件能够实现对新型驱油体系室内实验结果与矿场动态指标的准确拟合,可为化学驱方案优化与动态分析提供有效的技术支持。     

氢监测技术在含硫输气管线上的应用

采用腐蚀挂片、缓蚀剂残余浓度分析以及氢监测技术,在含硫输气管线上研究了缓蚀剂应用效果,确定了缓蚀剂的有效保护时间。结果表明,氢监测技术能够无损、实时、全周相地监测含硫输气管线腐蚀状况,缓蚀剂残余浓度分析及氢监测结果显示缓蚀剂有效保护时间达到1个月以上。     

应用降粘剂提高大港稠油油藏水驱采收率

在对大港官109-1断块稠油组成及结构进行分析的基础上,针对油藏高温、高矿化度及水驱采出程度低的特点,研制出一种降粘剂。在含水量大于30%及降粘剂加入量大于1 000 mg/L（占油水总质量）的条件下,能使油水体系形成稳定的O/W乳液,降粘率大于97%,且降粘剂的存在对采出液的破乳脱水没有负面影响。岩心驱油实验结果表明,降粘剂驱油体系比水驱体系稠油采收率提高22%以上,说明使用降粘剂可降低油藏稠油粘度,改善水/油流度比,提高波及系数,明显改善水驱效果。     

埕东泡沫复合驱采出液油-水界面性质及乳状液稳定性研究

 以埕东泡沫复合驱采出液为研究对象, 配制一系列含不同浓度泡沫剂的模拟水和模拟油组成的体系,采用界面张力仪、表面黏弹性仪和Zeta电位仪测定了这些体系的油-水界面特性,考察了发泡剂浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,由于泡沫复合驱采出水中含有固体悬浮物,使得过滤后采出水-原油模拟油体系的油-水界面张力和界面剪切粘度降低。模拟水中加入发泡剂后,模拟水-原油模拟油体系的油-水界面张力降低,界面剪切粘度增加,但变化幅度较小,而油滴表面的Zeta电位绝对值增大;原油与含发泡剂的模拟水所形成的W/O和O/W乳状液的稳定性随发泡剂浓度的增加而增强。     

聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱数学模型

研究了聚丙烯酰胺反相乳液深部调驱机理,考虑到岩石表面化学吸附、渗透率降低、不可及孔隙体积等因素,建立了相应的数学模型,研制了油藏数值模拟器.以孤岛油田中二南Ng^3-4层系为例,进行了注入参数的敏感性分析.结果表明,单从提高采收率角度来看,反相乳液注入浓度、体积及顶替液注入体积越大越好;但考虑到成本等因素时,这些参数存在一个最佳值.综合考虑成本、增油量、降低含水率等因素,应用正交设计方法和模糊数学原理,优化设计了矿场注入方案,在先导试验区实施后,区块日产液量上升了21.3%,日产油量上升了37%,含水率下降了1.1%.