连续相与分散相驱油体系驱油机理及其性能对比

为了对比连续相驱油体系(传统聚合物溶液)与分散相驱油体系(颗粒型聚合物SMG水分散液)驱油机理及性能,利用微流控技术模拟SMG水分散液在孔隙运移中的颗粒相分离现象,以生物流体力学中红细胞树状叉浓度分布理论为指导,建立SMG在不同孔隙中浓度分布数学模型,开展连续相与分散相驱油体系的微观和宏观物理模拟实验。研究表明,连续相驱油体系无区分地进入所有波及区域,增加不同大小孔隙中的流动阻力,而分散相驱油体系注入过程中产生颗粒相分离现象,SMG颗粒在大孔隙中聚集形成桥堵,携带液进入小孔隙中驱油,SMG颗粒与携带液分工合作,逐级启动相对低渗区域的剩余油,实现提高采收率的目的。室内实验结果表明,分散相驱油体系的增油降水效果比连续相驱油体系更好,这与矿场试验结果一致。     

连续相与分散相驱油体系驱油机理及其性能对比

为了对比连续相驱油体系(传统聚合物溶液)与分散相驱油体系(颗粒型聚合物SMG水分散液)驱油机理及性能,利用微流控技术模拟SMG水分散液在孔隙运移中的颗粒相分离现象,以生物流体力学中红细胞树状叉浓度分布理论为指导,建立SMG在不同孔隙中浓度分布数学模型,开展连续相与分散相驱油体系的微观和宏观物理模拟实验。研究表明,连续相驱油体系无区分地进入所有波及区域,增加不同大小孔隙中的流动阻力,而分散相驱油体系注入过程中产生颗粒相分离现象,SMG颗粒在大孔隙中聚集形成桥堵,携带液进入小孔隙中驱油,SMG颗粒与携带液分工合作,逐级启动相对低渗区域的剩余油,实现提高采收率的目的。室内实验结果表明,分散相驱油体系的增油降水效果比连续相驱油体系更好,这与矿场试验结果一致。     

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     

不同驱油体系在贝雷岩心中的驱替特征

为了保持室内岩心驱油实验中孔隙结构对驱替剂驱油效果的影响与实际砂岩油层孔隙结构的影响一致,使用气测渗透率300×10-3μm2的贝雷、人造、天然均质岩心进行常规压汞实验和驱油实验.研究了不同类型岩心孔隙结构差异及其对驱油效果的影响,分析了不同驱油体系在贝雷岩心中的采收率及注入压力变化.实验结果表明:贝雷岩心与天然岩心在孔喉结构上有一定的相似性,能够充分体现各种体系的驱油效果;在贝雷岩心中,保持体系黏度、表面活性剂质量浓度相同条件下,化学驱采收率由高到低顺序为弱碱三元体系、强碱三元体系、聚合物—甜菜碱表活剂体系、聚合物体系,三元复合驱后续水驱阶段采出的油量对化学驱采收率的贡献较大,驱油过程中体系是否发生乳化对驱油体系的驱油效果存在明显影响;聚合物溶液和三元体系驱替过程中的压力存在明显的不同,聚驱过程中的主要特点是注化学剂过程结束后压力快速下降,复合驱压力变化曲线主要特点是注化学剂结束后水驱阶段压力先上升后下降,乳化—捕集机理是造成注入压力曲线形态差异的主要原因.     

不同渗透率级差下化学驱油体系优选

针对聚合物驱过程中出现的剖面返转现象,选取不同驱油体系(聚合物、微球、凝胶、泡沫),开展了渗透率级差为3、6、10时不同驱油体系单一或交替注入的驱油效果实验对比,结果表明:渗透率级差为3时,浓度为1 400 mg/L和800 mg/L的聚合物交替注入较浓度为1 100 mg/L的聚合物连续注入可提高采出程度3.5个百分点;渗透率级差为6或10时,凝胶和聚合物交替注入效果最好,采出程度较聚合物连续注入可分别提高14.6个百分点或20.3个百分点。对于渗透率级差较小的储层,推荐采用高低浓度聚合物交替注入;对于渗透率级差较大的储层,高低浓度聚合物交替注入失效,采用高黏体系封堵高渗层再注入聚合物的方式能够显著改善吸液剖面。     

高含水油田微观水驱油机理实验研究

采用高含水油田储层岩样分析的孔隙结构特征,制作相对均质和条带非均质仿真微观模型,设计不同的注采系统,进行水驱油实验研究。实验表明模型的孔隙结构的分布特征和注采系统是影响油水运动规律的主要因素。高含水期水驱油微观驱油机理是:两端被水淹的孔道中的连续油在喉道处被卡断形成油滴被流动的注入水携带驱出;改变压力场的压力分布,使在水淹区内某些孔隙或孔隙群中的驱替压力差足以使其中的不动剩余油变成可动油被驱替采出。     

三元复合驱和聚合物驱采出原油组成和破乳脱水的关系

 进行了三元复合驱采出液和聚合物驱采出液与水驱采出液的对比破乳脱水实验及模拟采出液的破乳脱水实验, 考察了三元复合驱和聚合物驱采出原油与水驱采出原油组成的差异, 以及沥青质和胶质对破乳脱水效果的影响. 结果表明, 与水驱相比, 由于原油各组分与岩石表面相互作用力的差异及不同驱替液的驱替能力的差异, 三元复合驱和聚合物驱采出原油中的沥青质、胶质和芳烃含量增加. 原油中的沥青质和胶质含量的增加, 导致采出液的油、水相分离更困难, 因为沥青质和胶质是原油中对油-水界面膜强度贡献较大的组分, 其进入油-水界面使界面膜强度较大. 沥青质形成的界面膜的强度大于胶质形成的界面膜, 因此沥青质对油、水分离的影响大于胶质.     

聚驱后高压泡沫复合驱油实验

为提高泡沫复合驱油技术在大庆油田聚驱后应用的可行性,利用高压泡沫驱油实验装置,考察了高压条件下发泡剂体系中聚合物浓度、系统回压、气液比等对泡沫复合驱油效率的影响.实验结果表明:在高压条件下,发泡荆体系中聚合物浓度在600-1000 mg/L时,泡沫复合驱采收率较大;泡沫复合驱实验压力越高,驱油效果越差;气液比过大,易出...     

支化预交联凝胶颗粒驱油机理可视化实验研究

通过可视化非均质模型驱油实验,对比研究了黏弹性支化预交联凝胶颗粒(B-PPG)和聚合物2种体系的流动规律和驱油效果,分析了B-PPG的质量浓度和注入速度对体系驱油效果的影响。结果表明:与聚合物相比,B-PPG具有更大的波及系数和更好的驱油效果;B-PPG既能通过提高溶液黏度进行流度控制,其中的黏弹性颗粒又能在孔隙中以流动—堵塞—变形通过的运移方式使液流不断转向,动态改善了模型的非均质性,提高了波及面积;B-PPG体系的质量浓度越大,流速越低,驱油效果越好。     

聚合物溶液在油藏孔隙中的流动及微观驱油机理

研究了粘弹性聚合物溶液在盲端孔隙模型中的流动与驱替特性。微观流动实验和数值计算结果均表明，随着事物溶液粘性弹增强（Weissenberg数增大），在孔隙盲端及喉道中的粘弹性涡流加剧，涡流区域也随之扩大；计算得到的粘弹涡特征与Cochrane等给出的实验结果在定性规律上是一致性。这种粘弹涡可将孔隙盲端和喉道中的部位科油分散成油滴或油丝并携带至主流区，使之成为可驱动原油。所以，这种粘弹涡流效应是聚合物溶液提高微观驱油效率的重要机理之一。     

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。     

非均相复合驱油体系设计与性能评价

为进一步提高聚驱后油藏采收率,针对聚驱后油藏非均质性强、剩余油普遍分布的特点,提出了非均相复合驱油体系。非均相复合驱油体系包括黏弹性颗粒驱油剂（PPG）、表面活性剂和聚合物。通过研究黏弹性颗粒驱油剂的溶胀能力、黏弹性、滤过能力和在岩心中运移性能,及其与表面活性剂、聚合物之间相互作用,得到了适合于胜利高温高盐油藏和聚合物驱后油藏的非均相复合驱油体系1000 mg/L PPG＋1000 mg/L聚合物＋0.3％胜利石油磺酸盐＋0.1％非离子表面活性剂1709。结果表明,PPG可遇水溶胀,耐盐性能好,在油藏中具有封堵和运移性能,较单一聚合物能够更好地提高波及体积。在含水98％条件下注入0.3倍孔隙体积的非均相复合驱油体系,聚合物驱后提高采收率13.6%(OOIP)。该体系可应用于高温高盐油藏或聚合物驱后油藏大幅度提高采收率。     

新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

卫95-159井组聚合物驱油技术改进试验

经过十多年的注水开发，马寨油田已进入三高阶段，油井堵水液、油同时下降，说明产水层是主力产油层，为此开展了CDG、PCS、预交联颗粒无污染深部调剖，但受高温高盐影响效果差。为解决高温高盐油藏聚合物驱油问题，开展了一系列低聚合物浓度、低交联度聚合物驱油体系研究，研制出了聚合物浓度1000—2000mg／L，交联剂浓     

表面活性聚合物提高采收率微观驱油机理

采用微观刻蚀玻板平面模型,对比研究了表面活性聚合物及常规聚合物对水驱后残余油的驱替机理。研究表明,表面活性聚合物对膜状残余油、盲孔残余油具有"推动"和"拖动"作用,提高采收率比常规聚合物高7%左右。传统聚合物通过增加驱替液粘度提高水油流度比,扩大波及体积来提高采收率。表面活性聚合物通过将残余油拉成油滴和油丝、大油滴拉成小油滴和油丝的方式驱动,在渗流过程中又在不同流道中形成更小的油滴,使油更容易被驱替液携带运移。     

聚合物驱采出液油,水分离特性

聚合物驱油作为一项提高采收率、增加原油产量的有效开采技术，在特定条件下以其驱油效果好、提高采收率幅度大、经济效益高等特点已经在世界范围内得到了承认。但是聚合物驱后，随着采出液中含有大量的聚合物使油、水分离变得更加困难。本文从聚合物驱油矿场试验的实际出发，以大量的矿场实测数据为依据，着重论述了在采出液中含有不同浓度聚合物的情况下油、水重力沉降分离特性和电化学脱水特性，分析了聚合物水相增粘对油、水沉降分离速度，油、水乳化强度、采出液含水率变化和电化学脱水等方面产生的影响，并针对这些问题提出了研究解决的途径和工程设计中应注意的一些问题。     

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％.     

聚合物/表面活性剂复合体系在稠油油藏孔隙中的微观驱油过程

为了定性研究聚合物/表面活性剂复合体系对稠油的驱替效果,用显微镜观察复配体系在均质微观玻璃模型中的驱油过程,通过图像处理技术分析图像中的残余油分布情况、计算采收率,分析了复合体系的微观驱油机理,并与表面活性剂、聚合物和水驱驱油进行了对比。结果表明,水驱采收率最终可达56.94%,残余油主要存在形式为柱状、油滴状、膜状、盲端油、簇状等;表面活性剂驱残余油主要以盲端残余油、簇状残余油的形式存在于孔隙中,1%阴离子型表面活性剂(BCJ-11)驱后采收率增幅为29.46%;聚合物驱残余油主要以油丝、油膜的形式存在,注入100 PV 1500 mg/L部分水解聚丙烯酰胺(C6725)后的采收率增幅为22.12%;复合驱残余油的存在形式为油膜,1500 mg/L C6725和0.8%BCJ-11组成的复配体系驱替后的采收率增幅为34.59%。对束缚在孔隙中的几类残余油,聚合物/表面活性剂驱油体系具有的黏弹性和低界面张力可以使油相界面形成细丝状不断运移。复合驱油体系驱替残余油波及范围大,波及区域的洗油效率高。     

非均质油层聚合物驱后粘弹性支化预交联凝胶颗粒驱提高采收率技术

为研究非均质油层聚合物驱后粘弹性支化预交联凝胶颗粒（B-PPG）进一步提高剩余油采收率机理及驱油效果,设计了非均质微观玻璃刻蚀网络模型驱油实验、可视化平板夹砂模型驱油实验和非均质平行双填砂管调驱实验。结果表明,非均质微观玻璃刻蚀网络模型驱油实验中,聚合物驱后剩余油主要分布在未波及到的低渗透区及高渗透区的边角区域,聚合物波及孔道中的剩余油主要以油膜和油珠的形式存在。B-PPG颗粒在不同孔径的孔道以阻塞—变形方式运移,致使驱替液不断发生转向,从而提高波及系数;B-PPG颗粒能有效地改善油层的非均质性,并有利于解决聚合物驱后水窜问题,可视化平板夹砂模型驱油实验较聚合物驱可提高采收率为21.7%。非均质平行双填砂管调驱实验中,注聚合物段塞调驱效果有限,转注B-PPG颗粒悬浮液段塞后可有效地改善非均质油层吸水剖面,使低渗透油层得以开发,非均质平行双填砂管调驱实验较聚合物驱可提高采收率为22.9%。     

聚合物溶液及三元复合体系驱替盲端油的微观机理

大庆油田聚合物驱已经开始了大规模的工业化应用，三元复合驱的矿场试验也已了极大的成功，为进一步推动两种技术的应用和完善，充分认识其驱油机理，利用微观仿真模型，对比研究了不同粘弹性体系驱扫盲端残余油的过程，并利用界面化学理论，解释了驱油过程中产生的界面现象，揭示了聚合物，三元复合体系粘弹性效应作用的差异，界面，以及粘弹性效率对提高微观驱油效率的不可忽视的作用，聚合物溶液可以很好地驱替盲端油，但因刚性水膜的存在而不适于水驱后亲油或中性盲端残余油。三元复合体系有较强的驱替盲端残余油能力，一方面低界面张力可破坏水膜，三元复合驱替液深入盲端，另一方面，体系的粘弹性则使三元复合驱替液接触到更多的残余油。