多孔介质内水包油型乳状液非等温流动表征及敏感因素

为研究稠油乳状液在多孔介质内的非等温运移规律及影响因素,在多孔介质简化为变径毛细管束模型的基础上,将处于平衡状态的水包油型乳状液非等温流动传热过程转化为含有负内热源的稳态导热过程。同时,考虑温度的沿程变化及其对分散相黏度及界面张力的影响,建立水包油型乳状液在多孔介质中的非等温流动计算模型。水包油型乳状液非等温流动敏感性分析计算结果表明：随蒸汽注入温度的降低,注入端压力逐渐增大,沿程压力下降平缓段与快速下降线性段的转换位置向注入端移动;分散相黏度越大,水包油型乳状液滴通过孔喉所需的压力梯度越大,注入端压力越高;随分散相体积分数的增加,沿程温度下降加快,注入端压力逐渐升高。     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及其乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。结合实验,对其渗流方程计算结果进行了检验。结果表明,用粘弹流体的渗流方程可以较准确地描述三元复合体系的渗流特性。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义     

普通稠油原位乳化降黏驱微观渗流特征可视化研究

普通稠油乳化降黏驱是表面活性剂驱和乳状液驱的综合过程,既包含表面活性剂的降低界面张力作用,又包含乳状液的调驱作用。为此,采用微观物理模拟可视化研究多孔介质中乳状液的形成机制和运移特征,利用天然露头长岩心并联驱替实验分别进行水驱+乳化降黏驱和直接乳化降黏驱实验,进一步验证乳化降黏驱渗流特征,对比分析乳化降黏驱的驱油效果。实验结果表明,乳化降黏驱在剪切和降低界面张力作用下原位形成乳状液,形成的乳状液通过卡封、架桥和吸附滞留3 种封堵模式导致驱替介质的频繁绕流改道,起到扩大波及范围及提高驱油效率的作用。乳状液运移过程中与多孔介质相互作用,呈三快三慢的渗流特征。由此导致的渗滤作用,使乳状液分布沿着渗流路径和驱替倍数增加呈规律性变化。对比不同注入方式的岩心并联驱替实验结果,发现直接乳化降黏 驱比水驱的启动压力低（分别为0.57 和1.52 MPa）,水驱后进行乳化降黏驱的注入压力由0.37 MPa 升至1.17 MPa。随着乳化降黏剂溶液的注入,驱替压力波动式上升直至平衡。相同注入量下,直接乳化降黏驱比水驱+乳化降黏的驱油效率增加了16.69%,进一步证实乳化降黏驱扩大波及范围和提高驱油效率的有效性。     

数字图像分析技术研究乳状液的微观结构

在热力采油尤其是复合驱作业中,高黏度乳状液的形成、产出及其处理有非常重要的影响。近年来,在大庆、胜利等油田进行的三元复合驱矿场先导性试验中,乳化是用化学法提高采收率过程中普遍存在的现象。微观液滴结构及其分布是表征乳状液性质的重要基础参数,采用数字图像分析技术,研究具有显著非牛顿流体特征的乳状液体系特殊的渗流特征与其微观的液滴结构的关系,初步结论如下:①微观液滴结构与乳状液的流变学性质密切相关;②乳状液在多孔介质中的渗流条件(如流速)影响着乳状液的液滴形态与分布和体系的黏度、黏弹性等。图4参7     

数字图像分析技术研究乳状液的微观结构

在热力采油尤其是复合驱作业中,高黏度乳状液的形成、产出及其处理有非常重要的影响.近年来,在大庆、胜利等油田进行的三元复合驱矿场先导性试验中,乳化是用化学法提高采收率过程中普遍存在的现象.微观液滴结构及其分布是表征乳状液性质的重要基础参数,采用数字图像分析技术,研究具有显著非牛顿流体特征的乳状液体系特殊的渗流特征与其微观的液滴结构的关系,初步结论如下①微观液滴结构与乳状液的流变学性质密切相关;②乳状液在多孔介质中的渗流条件(如流速)影响着乳状液的液滴形态与分布和体系的黏度、黏弹性等.图4参7     

聚/表二元驱体系配方优化研究

室内开展了聚合物与聚/表二元体系物理模拟实验,对驱油体系在多孔介质中的黏度和渗流运移特征研究表明,聚/表二元体系具有良好的增黏性,同时二元复合驱采收率增幅大于聚驱与表活剂驱采收率增幅之和,并确定了最优二元驱体系配方,即聚合物浓度1 750 mg/L,表面活性剂质量分数0.2%,注入段塞尺寸0.4 PV。     

数字图像分析技术研究乳状液的微观结构

在势力采油尤其是复合驱作业中，高黏度乳状液的形成，产出及其处理有非常重要的影响。近年来，在大庆，胜利等油田进行的三元复合驱矿场先导性试验中，乳化是用化学法提高采收率过程中普遍存在的现象。微观液滴结构及其分布是表征乳状液性质的重要基础参数，采用数字图像分析技术，研究具有显非牛顿流体特征的乳状液体系特殊的渗流特征与其微观的液滴结构的关系，初步结论如下：①微观液滴结构与乳状液的流变学性质密切相关；②乳状液在多孔介质中的渗流条件（如流速）影响着乳状液的液滴形态与分布和体系的黏度，黏弹性等。图4参7     

三元复合体系在多孔介质中的渗流特性

通过渗流实验,分析了影响三元复合体系及乳状液在多孔介质中渗流特性的因素,建立了三元复合体系在多孔介质中表现为粘弹流体的本构方程,分别推导出了三元复合体系表现为粘性和粘弹性流体的渗流方程。此研究结果对油田开展三元复合驱技术具有指导意义。     

新型可动微凝胶体系的渗流行为研究

目前,新型可动微凝胶深度调驱已成为老油田大幅度提高石油采收率的重要技术之一。通过室内驱替实验,研究了新型可动微凝胶（SMG）体系在多孔介质中的渗流机理,并建立渗流模型,给出方程解析解;定义有效渗滤系数为新型可动微凝胶体系的表征量,并对模型参数进行系统分析。研究结果对分析计算SMG 溶液在多孔介质中的注入浓度分布、注入压力变化,明确体系作用有效范围等,具有一定的方法参考和理论借鉴价值。     

三元复合体系驱油性能的动态变化及其对 采收率的影响

三元复合体系渗流过程中,聚合物的剪切降解和表面活性剂的吸附、滞留等导致体系驱油性能动态变化,影响其到达油藏深部的实际驱油能力。为了探讨驱油过程中复合体系性能的变化及其对复合驱采收率的影响,考察了渗流速度和运移距离对三元复合体系黏度的影响及体系油水界面张力在运移方向上的动态分布特征,研究了复合体系性能变化对采收率的影响。结果表明,渗流速度和运移距离对三元复合体系黏度和油水界面张力的影响较大。随渗流速度的增大复合体系黏度显著降低,渗流速度大于10 m/d时体系黏度变化较小;复合体系的剪切降解主要发生在注入端或近井地带,到达模型或油藏深部后运移距离的增大不会造成体系黏度的显著降低;复合体系界面张力随运移距离的增大显著升高,注入量较小时仅能在注入端或近井地带形成超低界面张力,注入量达到3.0 PV时可在填砂模型深部形成超低界面张力;渗流过程中复合体系界面张力对体系驱油能力的影响较黏度的影响更为显著,使复合体系达到油藏深部后仍保持超低界面张力是复合驱提高采收率的关键之一。     

全过程调剖技术与三元复合驱协同效应的动态特征

三元复合驱技术提高采收率幅度远高于聚合物驱技术,对于高含水、高采出程度的中国东部老油田具有明显的技术优势。但是三元复合驱技术现场应用时,出现明显的"低界面张力窜流"现象,导致三元复合体系渗流阻力系数小、注入压力低、产出液聚合物浓度高的动态特征。以交联聚合物体系为调剖剂的化学驱全过程调剖技术,具有渗流阻力高、波及能力强的特点,可以克服和弥补低界面张力窜流现象,解决三元复合驱过程中的窜流和后续注水快速指进的问题。现场应用结果表明,全过程调剖技术和三元复合驱技术配套应用,产生良好的协同效应,可以在扩大波及体积的基础上大幅度提高驱油效率,取得优异的增油降水效果,最终提高油藏采收率。     

稠油油藏凝胶调驱提高采收率技术

利用建立的可动凝胶体系驱油渗流数学模型,描述可动凝胶体系在多孔介质的复杂渗流行为.在此基础上编制数值模拟软件,并运用软件对稠油油藏凝胶调驱注入参数进行优化方案设计,实施后效果良好.该方法对于陆上常规稠油油藏采用凝胶调驱提高采收率具有重要指导意义.     

乳化作用对弱碱三元复合驱增油效果的影响

近年来,石油科技工作者加强了三元复合驱驱油机理和提高驱油效果措施研究,认为乳化作用是提高复合驱增油效果的主要机理之一.依据矿场技术需求,以大庆油田A区弱碱三元复合驱矿场试验油井采出液和开采曲线为研究对象,开展了乳化作用对弱碱三元复合驱增油效果影响研究.结果表明:弱碱三元复合体系中表面活性剂可与原油发生乳化作用,生成油水乳状液,乳状液在岩心多孔介质中运移所产生的"贾敏效应"导致渗流阻力增加,提高注入压力,扩大波及体积效果变好,乳化作用还会引起采出液剩余压力即流压减小;采出液含水率对乳化类型影响较大,W/O型乳状液向O/W型乳状液转型的临界含水率在60％左右;采出液油水相中都溶解了部分表面活性剂,原油中表面活性剂能够增强乳化作用和提高乳状液稳定性.对矿场生产数据分析表明,储层内油水乳化作用愈强,乳状液稳定性愈好,弱碱三元复合驱增油降水效果愈好.     

聚合物驱用复合离子调剖剂HN-3性能研究

为了抑制聚合物驱过程中聚合物的窜流,研制了一种用于河南油田聚合物驱技术的复合离子调剖剂HN-3(由400~800 mg/L复合离子聚合物ZN930和40~80 mg/L有机铬交联剂DT862组成),考察了ZN930与聚合物驱用聚合物的配伍性和成胶性差异,研究了ZN930浓度、DT862浓度和剪切等因素对成胶性能的影响,以及HN-3在多孔介质中的注入性和封堵性。结果表明,ZN930与聚合物驱单元用聚合物配伍性好,混合后油藏温度下(50℃)放置90 d未发生分层或沉淀,且老化后的黏度略高于混合初始黏度;同等聚合物浓度下成胶性能优于相当或略高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM);油藏条件下浓度为400~800 mg/L的ZN930和40~80 mg/L的DT862复配能形成性能良好的凝胶并在180 d以上不破胶,说明调剖剂成胶后具有良好的稳定性;随着注入速率的增加,交联体系初始黏度和成胶黏度均有不同程度的下降,且成胶时间有所延长;当注入速率达1200 m L/h时,剪切后的体系几乎不能成胶,故在现场应用中应尽量控制地面设备对交联体系的剪切。与相同浓度(1000 mg/L)的聚合物3630S、MO-4000、1285溶液相比,在相同注入速率下HN-3具有良好的注入性,且在多孔介质中封堵效率大于90%,成胶黏度40~1500 m Pa·s可控。     

海上J油田二元复合驱体系性能改进及应用

海上J油田聚驱后开展二元复合驱实验,已累计实施8井次现场施工,并取得了较好的效果,截止到目前累计增油100×10~4m~3。但同时也出现了部分问题,如井口注入压力接近流程上限、受益井含水上升速度快等,严重影响了近年来化学驱开发效果。因此以二元复合驱体系为研究对象,通过筛选和评价得到性能改进的二元驱油体系,与现场实际使用体系进行性能对比。结果表明,改进二元驱油体系可以有效减少干粉溶解时间,并获得较高黏度,可以很好的分散乳化原油,剪切黏度保留率高。物模驱油实验结果显示,改进二元体系与现场使用体系相比较可以提高采收率值1.54%,体现较好的驱油效果。现场实验证明在相同的注入条件下,新体系溶解速度快、效果好,可以维持比较高的溶液黏度,入井液与原有体系相比提高黏度13%。     

黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型及计算方法

为了研究黏弹性流体在多孔介质中的渗流规律,将分形理论应用于黏弹性流体的渗流模拟中,通过推导黏弹性流体有效黏度关系式,得到了多孔介质的分形孔隙度和分形渗透率表达式,进一步建立了黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型。使用有限差分方法对黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型进行了数值求解,并利用拉格朗日插值法求得了稳定流状态不同压力下的流量。通过对大庆油田采油四厂5口复合驱井进行实例计算的结果表明,黏弹性流体分形多孔介质渗流数学模型计算所得产液量与实测产液量之间的平均相对误差较小,该模型具有一定的实用价值。     

复合驱驱油剂物理化学渗流规律研究

在复合驱油过程中，驱油体系内含有的各种化学剂与油层的岩石之间发生相互作用，化学剂在各相中的分配及化学反应，都会影响到复合驱物理化学渗流的机理和规律。系统阐述了复合驱油过程中的物理化学作用和驱油机理，并通过将复合驱过程中的物理化学影响因素归纳为几个等效因素，可以把复合驱物理化学渗流方程归纳为带吸附作用的对流扩散方程。研究结果表明：复合体系在亲水和亲油多孔介质中的驱油渗流机理有很大的不同。亲水条件下，复合体系驱油的主要特征是原油被驱油体系夹带运移通过喉道；亲油条件下，复合体系驱油的主要特征是体系进入孔隙与原油形成油包水型乳状液，并变形通过喉道。得出的复合驱物理化学渗流方程可用来预测化学剂的传输规律。     

复合驱油体系物理化学渗流机理研究

复合驱油体系内含有各种化学剂,这些化学剂与油层岩石间的相互作用及化学剂在各相中的分配与化学反应,都会影响到复合驱物理化学渗流的机理和规律。在前人研究的基础上系统的阐述了复合驱油过程中的物理化学作用和驱油机理;此外,将复合驱过程中的物理化学影响因素归纳为几个等效因素,可以将复合驱物理化学渗流方程归纳为带吸附作用的对流扩散方程。结果表明:复合体系在亲水和亲油多孔介质中的驱油渗流机理有很大的不同。亲水条件下,复合体系驱油的主要特征是原油被驱油体系夹带运移通过喉道;亲油条件下,复合体系驱油的主要特征是体系进入孔隙与原油形成油包水型乳状液,并可变形通过喉道。给出的渗流方程可用来预测化学剂的传输规律。     

复合驱油体系物理化学渗流机理研究

复合驱油体系内含有各种化学剂,这些化学剂与油层岩石间的相互作用及化学剂在各相中的分配与化学反应,都会影响到复合驱物理化学渗流的机理和规律.在前人研究的基础上系统的阐述了复合驱油过程中的物理化学作用和驱油机理;此外,将复合驱过程中的物理化学影响因素归纳为几个等效因素,可以将复合驱物理化学渗流方程归纳为带吸附作用的对流扩散方程.结果表明：复合体系在亲水和亲油多孔介质中的驱油渗流机理有很大的不同.亲水条件下,复合体系驱油的主要特征是原油被驱油体系夹带运移通过喉道;亲油条件下,复合体系驱油的主要特征是体系进入孔隙与原油形成油包水型乳状液,并可变形通过喉道.给出的渗流方程可用来预测化学剂的传输规律.     

超低界面张力强乳化复合驱油体系在低渗透油藏中的应用

针对低渗透油藏长时间水驱开发后出现含水率升高、产油量下降等驱油效率逐渐变差的问题,通过考察不同类型表面活性剂的界面活性以及乳化性能,研制出了一种同时具有超低界面张力以及较强乳化能力的复合驱油体系(0.15％双子表面活性剂GMS-101+0.15％乳化剂SOE-1),并对其综合性能进行了评价.研究结果表明:复合驱油体系与储层原油之间的界面张力值可以达到10-3 mN/m数量级,具有良好的界面活性;复合驱油体系可以与储层原油形成比较稳定的乳状液,120 min后的分水率在25％以下,具有较强的乳化能力;在低渗岩心水驱油后再注入复合驱油体系,驱油效率可以提高20百分点以上,驱油效果明显优于单独使用GMS-101和SOE-1.现场应用表明,M区块注入井注入复合驱油体系后,对应6口油井的日产液量和日产油量均明显增大,且含水率下降明显,起到了良好的控水增油效果.