致密油层空气泡沫驱油提高驱油效率实验研究

致密油层物性差,孔喉半径小,油藏非均质性严重,水驱驱油效率低,注水开发效果差。针对这些问题,为提高大庆外围龙虎泡油田高台子致密油层的驱油效率,模拟油层条件开展了空气-泡沫液体系驱油实验。结果表明,高台子致密油层水驱驱油效率平均值为48.95%,水驱后继续空气-泡沫液交替驱替的驱油效率为79.63%,驱油效率提高26.92%;小段塞交替驱替的效果好于大段塞驱;气液比过高,突破时间变短,驱油效率较低;用空气-泡沫液段塞驱代替水驱也能达到较好的驱油效果。致密油层水驱后转空气泡沫驱可大幅提高驱油效率,通过空气-泡沫液段塞、周期、气液比等注入参数的优化进一步改善致密油层驱油效果。图6表4参10     

鄂尔多斯盆地渭北油田长3储层注CO_2室内研究

渭北油田WB2井区采用超前注水直注直采开发方式,开发效果不理想。通过渭北长3超低渗储层岩心物模室内实验,结合核磁共振数据,研究了水驱、CO_2驱、注水转注气3种方式的微观驱油机理。实验结果表明,渭北长3超低渗储层水驱驱油效率最低(37%),CO_2驱油效率更高(54.3%);水驱转气驱驱油效率最高(约55.7%)。通过核磁共振测量不同驱替方式后岩心的剩余油分布发现,直接水驱主要动用中、小孔隙中的原油,直接气驱更大程度动用的是中、大孔隙中的原油,而水驱转气驱能扩大波及范围,进一步动用大中小孔隙中的原油;注水转注CO_2有利于驱油效率的提高。     

稠油采出水制备纳米颗粒及其泡沫驱油研究

针对油田采出液难处理、纳米颗粒制备成本高的问题,采用鲁克沁稠油采出液合成菱-球混合形纳米碳酸钙颗粒,通过泡沫稳定性实验及岩心驱替实验,研究纳米碳酸钙颗粒的稳泡性能及该泡沫体系的驱油效果。结果表明:合成的纳米碳酸钙颗粒可有效增强泡沫稳定性;当纳米颗粒质量分数为0.2%、体系矿化度为5 000 mg/L、温度为80 ℃时,纳米颗粒发泡体积为530 mL,析液半衰期达528 s;泡沫体系具有良好的耐盐、耐温及抗吸附性能;水驱油藏(含水率为达80%)转泡沫驱,纳米颗粒泡沫可形成3 MPa左右的稳定驱替压差,采出率由39.84%增至80.16%。利用油田采出液稳定合成出纳米碳酸钙颗粒,可作为泡沫稳定剂提高泡沫稳定性,并用于矿场驱替试验改善泡沫驱油效果。     

强化空气泡沫体系的长期有效性

在漫长的驱油过程中,强化空气泡沫驱体系势必发生一些不利于驱油的变化。针对研制的强化空气泡沫体系(0.1%十二烷基硫酸钠ZD8+0.05%甜菜碱G5+0.2%疏水缔合聚合物WP8),在90℃下对强化泡沫体系(以下简称ZGP体系)和老化后的强化泡沫体系(以下简称ZGPA体系)进行一系列的性能对比研究,并进行了泡沫驱替实验。实验结果表明,ZGPA体系的析液半衰期为522 s,仅为ZGP体系的1/3。ZGP泡沫体系能够形成更完整、致密的多层次网络结构,泡沫壁整体性较好;而ZPGA体系泡沫中的骨架结构疏松、泡沫壁整体性较差、气泡大小均匀性差。两者均具有较好的耐油性,ZGPA体系的相对较差。在泡沫驱替实验中,ZGP体系泡沫的阻力系数增加较快,后续阻力系数是ZGPA体系的4数5倍。在水驱基础上,两者提高原油采收率分别为47.5%和25.7%。     

文昌海相水驱砂岩油藏驱油效率新认识

驱油效率是表征油藏驱油能力的重要参数,传统方法是利用短岩心驱替实验结果来标定油藏的驱油效率,并进一步评价油藏的开发潜力,文昌13-2油田Ⅱ油组目前采出程度为56.8%,已经远大于早期短岩心测试水驱油效率47.08%。这表明传统标定方法存在不合理性,必须重新研究文昌13-2油田的水驱油效率。此文利用分形维动态相渗、RPM饱和度测井、密闭取心饱和度测试及长岩心水驱油实验方法对Ⅱ油组水驱油效率进行了综合研究。分析表明长岩心驱替实验结果更适合标定文昌海相水驱砂岩油藏的驱油效率,最终标定文昌13-2油田Ⅱ油组驱油效率为84.27%。这在水驱油效率研究方面有了颠覆性的认识。通过将水驱油效率研究成果应用到油藏数值模拟研究中,提高了油田剩余油认识精度,能更好地指导油田后期调整挖潜工作的开展。     

低渗透稀油油藏水驱后氮气泡沫驱适应性

吐哈油田低渗透稀油油藏注水开发进入高含水期后,水淹程度高,水驱调整措施效果较差,亟需寻找后续提高采收率方法。针对低渗透油藏注入能力差、不适合注聚合物等高黏度流体的特点,利用水驱、氮气泡沫驱和水驱后氮气泡沫驱开展室内实验研究,探讨驱油效率及其影响因素。结果表明,水驱驱油效率随渗透率的增加而升高,与渗透率呈较好的对数关系;氮气泡沫驱驱油效率为67.66%,较水驱驱油效率提高10.62%;氮气泡沫驱可在水驱的基础上提高驱油效率约9.63%。实验用泡沫的残余阻力系数大于1,表明氮气泡沫驱通过堵水调剖,提高了水驱后油藏的采收率,从机理和实验提高驱油效率程度判断,氮气泡沫驱适用于吐哈油田低渗透稀油油藏。     

聚合物-弱凝胶调驱核磁共振可视化实验

将核磁共振可视化技术和岩心驱替实验相结合,观察了弱凝胶在岩心中的分布特征和运移规律,对不同聚合物-弱凝胶组合方式下的驱油特征进行可视化实验研究。将聚合物和弱凝胶进行组合,设计了3种组合方式:水驱+聚合物驱(方式1),水驱+聚合物驱+弱凝胶驱(方式2),水驱+弱凝胶驱+聚合物驱(方式3)。对不同组合方式在驱替过程中的压力变化、T_2谱特征、核磁共振图像、驱油效率进行了研究。研究表明,核磁共振图像可直观表征弱凝胶在岩心中的形态分布及运移特征,也可反映出残余油的分布特征;T_2谱特征表明聚合物和弱凝胶均具有调剖和驱油作用,组合方式2的调剖效果最明显;3种组合方式中,组合方式2的驱油效率最大,为78.84%,比初次水驱提高了18.33%。     

裂缝性致密油藏超临界CO2泡沫驱规律实验研究

超临界CO2泡沫可以有效降低CO2流度,提高封堵强度,抑制CO2在裂缝性致密油藏岩心中的窜流。在接近油藏条件下对8种起泡剂进行评价,优选出稳定性最好的起泡剂;研究不同气液比、裂缝开度及注入方式下超临界CO2泡沫的岩心渗流特征,分析水驱和气驱后超临界CO2泡沫驱油规律。结果表明:质量分数为0.5%时,起泡剂HY-2稳定性最好;气液比为1.0时对裂缝性致密岩心封堵效果最好,对裂缝开度在39.80~82.67μm时有较好的适应性,气液同时注入更有利于提高超临界CO2泡沫封堵效果,在水驱或气驱基础上,超临界CO2泡沫驱可使采收率提高20%以上。因此,一定条件下的超临界CO2泡沫驱对裂缝性致密油藏提高采收率有显著效果。     

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     

泡沫驱前预注低矿化度水提高油湿砂岩原油采收率

为提高泡沫驱原油采收率,通过室内岩心驱替实验研究了预注低矿化度水再进行泡沫驱的驱油效果以及原油组成及注入水矿化度对该驱替方式驱油性能的影响。研究结果表明,低矿化度水驱能反转岩石润湿性,将油湿岩石改变为水湿岩心。采用矿化度130000 mg/L的模拟地层水水驱至98%后注入2 PV的低矿化度水(矿化度2784 mg/L)再按气/起泡剂溶液体积流量1∶1交替注入氮气和质量分数为0.1%的起泡剂溶液2 PV,泡沫驱最高封堵压力为0.242 MPa,低矿化度水驱后泡沫驱比水驱提高采收率14.20%。低矿化度水驱与泡沫驱能产生协同作用,低矿化度水驱后续泡沫驱过程生成了稳定泡沫,提高了泡沫在多孔介质中的封堵能力,从而大幅度提高原油采收率。随着原油酸性组分含量和注入水矿化度的降低,岩心亲水性会更强且泡沫驱性能更好。图4表3参13     

泡沫驱微观驱油机理及驱油效果

泡沫作为驱油介质具有调剖和驱油的双重机理,分别采用渗透率级差为1∶3的非均质微观模型和并联填砂管模型,研究泡沫的微观驱油和液流转向机理,评价其对驱油效率的影响。非均质微观模型驱替实验结果表明,泡沫驱存在混气水驱油、表面活性剂驱油和泡沫驱油3个显著渗流区。混气水驱油渗流区的形成是由于泡沫的不稳定消泡,气体与泡沫液析出,气体窜进所致。泡沫破灭所析出的泡沫液渗流滞后于气体并乳化原油,形成了表面活性剂驱油渗流区。混气水驱油和表面活性剂驱油能够降低残余油饱和度,使得后续注入的泡沫保持稳定,从而起到调驱作用形成泡沫驱油渗透区。非均质微观模型的高渗透条带在水驱、泡沫驱和后续水驱过程中,波及系数由52.4%先升至100%后降至74.3%,后续水驱波及面积减小且突破高渗透条带后,低渗透条带不再见效,说明泡沫驱时的封堵作用在后续水驱时存在有效期,有效期后封堵作用失效。并联填砂管驱替实验结果表明,分流率及驱油效率随着水驱、泡沫驱和后续水驱的变化规律与微观驱替机理分析结果相吻合,进一步验证了非均质微观模型驱替实验的结论。     

长庆高矿化度致密油藏空气泡沫驱适应性研究

开展了空气泡沫驱提高裂缝发育高矿化度致密油藏采收率的实验。利用自主研发的高温高压泡沫装置评价泡沫剂的发泡能力、半衰期及抗盐性,考察了气液比对泡沫稳定性的影响;通过物理模拟装置研究空气泡沫驱在基质岩心的注入能力、驱油效率及改善裂缝渗流的能力。结果表明,SFR-173阴离子-非离子复配发泡剂在去离子水和模拟地层水中的泡沫体积分别为290和340 m L,半衰期分别为368和330 min,泡沫综合指数分别为6370和6697,泡沫性能最好。当矿化度由7增至56 g/L时,0.5%SFR-173发泡剂的泡沫体积由370降至340 m L,出液时间由174缩短至122 s,半衰期由778减至330 min。地层条件下,泡沫体积随气液比增大而增大并逐渐稳定,最佳气液比在1∶1~2∶1之间。致密油藏空气泡沫注入性研究结果表明,随注入体积的增加,岩心两端压差和阻力系数增大并逐渐稳定,最大值分别为31.4 MPa和1.74;水驱后转空气泡沫驱,驱油效率提高17.86%。在裂缝非均质油藏条件下,水驱含水率达98%时的采收率仅为39.14%,水驱后转空气泡沫驱能有效改善基质岩心的动用状况,封堵裂缝渗流通道,基质岩心采收率分别从12.59%和21.21%提高至49.87%和72.0%。     

高温低渗透油藏注气防窜聚合物泡沫体系的性能评价

渤海34-2高温低渗透油藏空气驱过程易发生气窜,常规控制手段存在较多局限性,亟待研究新的调剖技术。基于聚合物增黏和泡沫调驱双重特性,研发了一种聚合物泡沫调剖体系,测试了该体系的泡沫稳定性、流变性能,通过室内驱替实验和CT扫描评价了该体系的封堵性能和作用范围,在此基础上采用二维模型分别进行了注空气后转水气交替（WAG）实验和注调剖剂再注空气实验。结果表明,130℃下聚合物泡沫调剖体系对渗透率约35×10-3μm2的岩心封堵率高达98%,能很好地抑制气窜。在气体突破后WAG方式可提高驱油效率10.14%;而采用注复合泡沫调剖体系再转气驱提高驱油效率15.81%,较常规WAG驱油效率提高5%以上。高温下聚合物泡沫调剖体系的封堵能力和提高采收率效果较好,为同类高温低渗透油藏注气防窜提供了一条新思路。     

低频波强化泡沫微观驱油特征

为探究低频波激励下泡沫对水驱残余油的驱替特征，基于微观非均质模型，开展了低频波激励下泡沫驱油实验，剖析了低频波强化泡沫驱油的机理及效果。研究结果表明：低频波通过提高泡沫稳定性、形成局部压力扰动、降低壁面吸附力等作用提高泡沫波及系数和驱油效果，且低频波激励下泡沫驱微观驱油效率提高6.78%。与单一泡沫驱相比，低频波激励下泡沫驱替柱状残余油的方式是泡沫沿着孔隙壁面逐渐向孔隙另一侧通过“层层剥离—少量乳化—稳定运移”实现残余油的有效驱替，提高了原油脱离基质壁面及孔隙喉道的速度。对于盲端残余油，低频波激励下增加了泡沫在盲端入口处的扰动，改变了泡沫在盲端局部处的流动方向，为泡沫流入盲端创造了有利条件；对于连片残余油，低频波减缓了泡沫驱替过程中的突进现象，提高了泡沫在小孔隙中的有效波及和驱替效果。     

氮气泡沫微观驱油机理及剩余油类型实验研究

为了认识氮气泡沫微观驱油机理及剩余油分布特征,利用可视化微观刻蚀玻璃模型,开展氮气泡沫驱油室内实验,通过图像采集技术直观的观察了氮气泡沫的驱油过程及剩余油类型。实验结果表明,泡沫体系中的表面活性剂能有效降低油水界面张力,泡沫能乳化原油,分离油膜,并且在微观上具有良好的封堵效果,进而有效扩大波及范围。泡沫主要驱替水驱结束后残留在孔喉中的柱状残余油及油膜,泡沫驱结束后剩余少量的盲端类剩余油或模型边角的剩余油。因此水驱结束后进行泡沫驱能有效提高稠油油藏采收率。     

低渗透油藏CO2泡沫驱室内评价及数值模拟研究

腰英台油田CO2驱油先导试验中,CO2过早气窜,降低了波及体积,影响区块产能。采用岩心切割技术制作了低渗透裂缝性岩心模型,通过室内实验,研究了CO2泡沫在低渗透裂缝性岩心中的封堵能力以及水驱或气驱后CO2泡沫驱提高采收率的效果。基于数值模拟方法,分析了泡沫中各组分的作用机制以及泡沫调驱提高低渗透裂缝性油藏采收率机理。研究表明,CO2泡沫能增加流体在裂缝中的流动阻力,有效降低驱替液流度,阻力因子在46~80之间;泡沫在裂缝中存在启动压力,它将影响泡沫在初始阶段的流动。对于水驱和气驱之后采用泡沫驱的岩心,采收率分别增加了26%和35%,揭示了泡沫在裂缝与基质间形成的横向压差是提高低渗透裂缝性油藏采收率的机理。     

泡沫驱替过程中阻力因子与岩心气相饱和度的变化

为了解在不同注入参数下泡沫驱的气相饱和度变化规律、 深入分析泡沫渗流机理, 通过岩心驱替实验, 研究了泡沫驱替过程中注入速度、 气液比、 岩心渗透率和含油饱和度对泡沫阻力因子与岩心气相饱和度的影响, 分析了气相饱和度与封堵能力之间的关联性。结果表明, 泡沫渗流阻力因子随注入速度和渗透率的增大而增大、随气液比的增大而先增大后降低; 气液比为 1∶1～ 2∶1时, 阻力因子为 172～ 194, 泡沫封堵性能最好; 岩心含油饱和度由 0增至 65.21%时, 阻力因子从 172降至 71; 泡沫对渗透率和油水层有良好的选择性; 注入速度和气液比对岩心最高气相饱和度和水驱后气相饱和度的影响较小, 最高气相饱和度均能达到 80%以上, 水驱后气相饱和度均在 60%～75%之间; 随岩心渗透率增大, 最高气相饱和度和水驱后气相饱和度先增大后降低; 随含油饱和度的增加, 气相饱和度降低。气相饱和度与泡沫封堵能力有较好的关联性, 岩心中气相饱和度达到 60%以上时才能形成有效封堵, 阻力因子快速增加。图5表2参17     

岩心驱替实验中基于LF-NMR的油、水动态定标方法及应用

低场核磁共振技术可以实现岩心水驱油过程中油、水含量和分布的定量监测,对于提高采收率的研究具有重要意义。为了保证测试结果的准确性,如何进行油、水定标,建立核磁共振信号和油水质量之间的对应关系至关重要。基于低场核磁共振（LF-NMR）岩心驱替实验,建立了岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积与岩心中油水质量或体积的对应关系,形成了一种新的动态定标方法。实验结果表明,在油和水定标中,均质岩心和非均质岩心含水质量/含油体积与对应水峰/油峰的峰面积存在正比关系,而且定标结果与常规标样的定标结果存在较大差异。利用此方法可以根据岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积来确定岩心中的含水和含油量,在百口泉油田X井区YFP-2泡沫体系驱油效果评价实验中应用成功,说明此动态定标方法具有很好的实际应用价值和前景。     

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。     

二元复合体系微观驱油机理可视化实验

针对胜利油区油藏条件,运用新型表面活性剂—聚合物二元复合体系,对其开展了微观模型(岩心薄片)驱油和常规柱状岩心可视化驱油实验.以水驱效果为基础,对比了表面活性剂、聚合物、二元复合体系的驱油效果,重点研究了微观孔隙中表面活性剂、聚合物以及二元复合体系的洗油和携油性能及其在驱油过程中的微观渗流特征,深入分析了二元复合体系的微观驱油机理.结果表明:与聚合物和表面活性剂相比,二元复合体系的驱油效果更好.在岩心薄片可视化驱油实验中,由于3种不同的驱替溶剂波及效率不同,最终导致驱替结束后岩心薄片中剩余油的面积有所不同,采用二元复合体系驱替后,剩余油的面积最小,表明其驱油效率最高,比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了2.59％和11.80％;对于常规柱状岩心,二元复合体系比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了1.43％和20.70％.