柔性转向剂作用机理及其先导试验

柔性转向剂是以舍芒体为原料合成的新型聚合体,其原理是利用柔性转向剂弹性变形特征,在多孔介质中变形运移到地层深部封堵大孔道产生液流转向能力.该技术采用变径细钢管和激光雕刻有机玻璃模型研究了柔性转向剂颗粒在大孔道的运移及封堵特性.吉林油田G2-1井的先导试验结果表明,G2-1井施工后吸水剖面得到一定改善,对应连通油井产油量增加,舍水量有所下降,取得了预期效果.     

柔性转向剂深部液流转向机理

柔性转向剂化学稳定性高，单轴抗拉、抗压缩实验表明柔性转向剂可任意变形，韧性好、不易破碎断裂。一维孔喉模型实验表明柔性转向剂的门槛压力与喉粒径比呈指数关系，当地层压差大于柔性转向剂的门槛压力时，柔性转向剂运移；否则柔性转向剂停留在地层中。网络模型实验表明，柔性转向剂颗粒通过弹性变形、塑性变形、造粒、粘连4种形式交替运移，并以“散兵”式分布在地层微小孔喉处，通过叠加原理形成暂堵蠕动带实现对地层的全程调剖并最终停留在地层深部实现深部液流转向。王官屯油田官74区块柔性转向剂调剖现场试验取得了预期效果，说明柔性转向剂可有效解决高含水油田开发后期大量注入水沿油水井间大孔道无效循环、注入水波及效率较低的问题。图9参16     

柔性转向剂性能及作用机理研究

为了遏制水驱油藏注入水通过高渗透部位时出现无效循环,研制了柔性转向剂(代号SR-3),用于改变油藏中水的流场及实现深部液流转向。这种柔性转向剂可随机发生形变,具有韧性好、不易破碎和断裂以及化学稳定性高的特点。室内物理模拟显示:SR-3转向剂能在地层高渗透率区大孔道中运移,可实现沿程调剖,SR-3在地层"大孔道"中流动遇阻时发生形变并产生堵塞压力。随压力的升高,SR-3蠕变并出现突破压力,然后又降至流动压力并趋于平衡;再遇阻又发生形变并产生堵塞,如此反复地在地层深部产生动态堵塞。大庆油田东部萨尔图和葡萄花油层的柔性转向剂现场试验验证了此机理,也说明了无裂缝砂岩油藏经长期注水开发,在水驱主流道可能冲刷出了大孔道高渗透带。对这些大孔道进行沿程堵塞,可以大幅度地改善水驱波及系数。     

柔性深部液流转向剂SR-3的力学性能

液流转向剂SR-3是一种柔性的交联聚合物颗粒,在HPAM溶液中的悬浮体用于储层深部调剖.实验考察了SR-3的多项力学性能,结果如下.SR-3在单轴拉伸中发生屈服及延性断裂;在单轴压缩中不破裂;在动态剪切中特别是高温下(70～90℃)易发生屈服及塑性流动;G′值高,约在2200 Pa上下,随温度变化辐度小,G″值低,约在200～400 Pa范围,随温度变化幅度大,应力超过约600～800 Pa时或温度高于70℃后G′急剧下降,G″急剧上升,发生塑性剪切流动;在拉伸蠕变和恢复测试中,瞬时弹性变形所占比例很大,可恢复的推迟弹性变形(黏弹性变形)所占比例较小,残余变形随拉伸应力增大而迅速增大.SR-3颗粒剂弹性大,强度高,变形能力强,易发生蠕变,在90℃高温下也可使用.图8表1参9.     

深部液流转向剂ZYTQ01在濮城油田南区沙二上2＋3层的研究和试验

濮城油田南区沙二上2 3层内非均质严重，综合含水率已达92％。为进一步提高采收率，增大波及体积，使注入水在深部发生液流转向．研制了新型调驱剂ZYTQ01，并在该区块开展了先导试验，取得了较好的增油效果。     

深部液流转向模糊综合评判选井与矿场应用

随着油田开发进入中高含水期,长期注水形成的无效循环场将严重影响注水驱油效率。为了更好地挖潜剩余油,提高原油采收率,应用SR-3柔性转向剂从根本上改变水流优势场,提高波及体积。而选井、选层是否合理对液流转向后的效果是至关重要的。运用模糊综合评判技术,将影响调剖效果的因素归类,根据其影响因子大小冠以不同的权重,建立数学模型优选施工井。通过油田矿场应用,效果是可行的。     

弱凝胶在多孔介质中的运移规律研究

通过线性填砂模型和透明微观模型实验,研究了弱凝胶在多孔介质中的运移规律和提高采收率的一般特性。线性填砂模型研究发现,弱凝胶在多孔介质中有较强流动性能和传播性能;透明微观模型实验研究发现,弱凝胶优先进入低阻力的大孔道,可拉伸变形通过窄小孔道,弱凝胶运移过程受到剪切稀释。弱凝胶的主要作用是驱替,而调剖只是初期或暂时的效果。     

高含水油田深部液流转向技术研究

提出了提高高含水注水油藏水驱效率的战略思想：通过深部液流转向改变注入水的流场，遏制注入水通过高渗强水洗部位的无效循环；提出了深部液流转向剂的研究思路：①该剂应是变形剂，具有5个基本特征：自适应性，在高渗部位产生动态沿程阻力，抗剪切，不进入低渗层，耐温耐盐耐老化；②该剂为柔性剂，在大孔道中的运移类似蚯蚓蠕动，具有6个特征：任意变形，环境赋形，强黏附性，强拉伸柔性，化学性稳定，具二次黏结能力。由34％柔性单体、60％共聚单体、5％增韧剂、1％引发剂合成了微粒型胶状柔性深部液流转向剂SR-3，产品为50％的防黏结水悬浮液。SR-3的密度略大于1g／cm^3。可根据注入水密度调节，粒径按油藏大孔道和裂缝确定。力学测试表明SR-3具有很高的弹性、柔性和强度，抗拉强度为28．44kPa。拉伸断裂延伸率为676．8％；在温度45～140℃、矿化度4—93g／L的大庆、胜利、大港、华北、玉门等油田模拟污水中浸泡1年，未见任何破坏现象。吉林油田包括9口油井的G2-1井组注水井，经4次调剖，效果甚微（井组增油25．3t），2005年11月25-26日分3个段塞注入SR-3共8t，悬浮液300m^3，施工注入压力由5．5MPa升至7．0MPa。注入后7个月内井组产油量不减而含水量略降，一口低产井截止2006-04-12共增产油102t。该刑的应用包括：深部液流转向，高温高盐油井堵水，聚驱/复合驱防窜，酸化暂堵，防深部蒸汽窜，钻井修井堵漏防滤失。图2参6。     

颗粒型堵剂在多孔介质中的运移规律研究

研究了预交联硬颗粒和软颗粒堵剂在多孔介质中运移规律。结果表明,颗粒型堵剂运移规律主要表现为"顺利通过"、"破碎通过"以及"形成堵塞不能通过"等模式。小于孔喉的颗粒,由于粘弹性较好,吸水膨胀后,颗粒可发生形变,表现出"变形虫"特征,在注入水的驱动下,可以顺利通过孔喉;颗粒直径和孔喉相差较大的条件下,在驱动力较大,颗粒被破坏成更小的、与孔喉相匹配的颗粒。     

疏水缔合聚合物在多孔介质中运移规律研究

以常规聚合物部分水解聚丙烯酰胺为对比,借助聚合物溶液在多孔介质中压力传播特征分析其运移规律。结果显示:注聚初期,疏水缔合聚合物在岩心进口端吸附滞留现象严重,但随压力升高,聚合物分子链断裂,逐渐向岩心深部运移,进一步表明疏水缔合聚合物在多孔介质中运移是一个动态、渐变的过程。     

多孔介质中泡沫的直观特征研究

为了评价泡沫在多孔介质中的稳定性,借助可视化微观模型驱替装置,利用图像采集系统,通过对大量图片进行分析,研究了水湿和油湿介质中不同压力下单一泡沫体系、复合泡沫体系在多孔介质中的稳定性以及泡沫的形成与衰变机理。结果显示,单一泡沫体系和复合泡沫体系在水湿介质中形成的泡沫稳定性均较好,泡沫形成较为容易;同等条件下泡沫体系在油湿介质中泡沫的形成较水湿介质中困难,泡沫稳定性较水湿介质中差;压力相同时,水湿介质和油湿介质中添加了高聚物的复合泡沫体系比单一泡沫体系泡沫稳定性好。     

单裂缝多孔介质渗透特性研究

单裂缝多孔介质渗透特性的研究是裂缝性介质渗流分析的基础。针对含单裂缝的多孔介质,分别利用Darcy方程和Stokes方程描述基岩和裂缝中的流动,采用连续边界条件、Bea-vers-Joseph边界条件和Beavers-Joseph-Saffm an边界条件,得到考虑基岩渗透率的广义立方定律和分别满足3种边界条件的单裂缝介质的等效渗透率理论计算公式。参数分析表明,由3种边界条件所得到的单裂缝介质的等效渗透率较为一致(尤其当α>1时),因此应用经典的连续边界条件可简化问题,提高计算效率。研究结果为含裂缝多孔介质流动分析的参数确定提供了理论依据。     

泡沫流体在孔隙介质中的流动特点研究

为了研究不同气液比及不同注入方式泡沫流体在长细管模型中产生的特点及运移规律以及端面封堵情况,通过长细管模型进行了注入泡沫流体在孔隙介质中的流动试验。试验结果证明,泡沫在多孔介质中流动,压差分布均匀,泡沫体系在渗透率20 μm2孔隙介质中,能够形成较大的流动压差,并且不会形成端面堵塞,泡沫流动压差随气液比的增大而增大,泡沫压差形成的速度随气液比的增大而增快,形成稳定压差的时间变短;混合式注入泡沫形成的压差由前向后运动,交替式注入气体及泡沫剂溶液首先在中部形成压差,逐渐向两端扩展,混合式注入形成泡沫封堵的时间明显少于交替式注入。泡沫流体适合于油藏驱油,不会形成端面封堵,且混合式注入优于交替式注入。     

流体在多孔介质仿真模型内的粘性指进研究

为了考查多孔介质的性质对粘性指进的影响,基于随机理论建立了多孔介质的仿真模型,运用分形生长的DLA方法在多孔介质仿真模型中进行粘性指进模拟,分析了粘度差和非均质性对粘性指进的影响,讨论了孔隙分维和驱替速度等宏观参数对粘性指进分维值之间的关系.分析结果认为,流体间的粘度差是产生粘性指进的内在因素,多孔介质的非均质性是诱发粘性指进现象的外在因素.通过控制流体间的粘度差和驱替速度可以抑制粘性指进的发生.     

塔河油田选择性渗流多孔介质堵剂研究

针对塔河油田碳酸盐岩油藏裂缝发育、非均质性强、堵调难度大问题,研究选择性渗流多孔介质堵剂,将裂缝改造为具有油水选择性的多孔介质,控制注入水、底水、驱油剂的窜进速度,为调堵剂提供孔隙支撑。调研和分析后确定研究方向为涂覆固化颗粒技术结合选择性堵水技术。室内合成评价优化了体系配方,可视化裂缝模拟发现堵剂形成砂堤具有良好的耐冲刷能力,可以满足堵水和调剖中填充大裂缝的要求。     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

多孔介质孔隙网络模型的应用现状

孔隙网络模型广泛应用于多孔介质的微观模拟中,已经可以较好地实现对渗流参数的定量预测,并用来描述微观渗流过程.首先对孔隙网络模型建立方法和孔隙空间描述作了扼要介绍,总结了准静态和动态两类孔隙网络模型的特征及应用范围,然后着重论述了孔隙网络模型的应用情况及研究较活跃的几个方面,最后对其发展趋势进行了展望.     

Modeling unsteady-state gravity-driven flow in porous media

This paper presents an investigation of gravity-driven flow in porous media using angular capillary tubes. Gravity is important in many fluid transport processes, such as ground water flow, oil flow in reservoir, and water flow in subsurface in CO₂ sequestration processes. In these processes, density contrast of the fluids is generally large, e.g., water vs. gas, or oil vs. gas. Gravity-driven flow of the denser fluid largely takes control in these processes. In particular, gravity-driven flow falls into two regimes in regarding to the denser fluid: the bulk flow (steady-state) and the film/corner flow (unsteady-state) that follows. The geometrically complicated flow channels in a porous medium are represented by shaped capillary tubes. As far as the author knows, this work models for the first time the unsteady-state laminar flow of Newtonian fluids in angular channels.The fluid distribution or the tail of the flow above the fluid contact (Fig. 1) is governed by the fluid dynamics. Theoretical and numerical simulations of the film/corner flow are conducted for the corner-shapes. The results of this study provide basis for more detailed network models, which describe rock-fluid systems at microscopic level with deterministic solutions. The modeling procedure and results are useful for modeling the performance of gravity dominated improved oil recovery processes, ground water filtration, and water movement in a CO₂ plume in CO₂ sequestration processes.     

多孔介质速度场和流量场分布

流体在多孔介质中的宏观特性由介质本身的孔隙结构直接决定,速度场和流量场作为连接微观和宏观的桥梁显得尤为重要,但相关的研究相对较少。基于孔隙网络模型中的流动模拟,采用欧拉描述方法,系统统计了多孔介质中速度和流量的分布,分析了速度和流量的概率密度函数随孔隙结构的变化关系。研究表明:①随多孔介质无序性的增加,速度的分布范围急剧增加,流量的分布范围变化不大;②速度的概率密度函数随无序因子的减小依次表现为:高斯分布、指数分布、指数截断的幂律分布及幂律分布,流量的概率密度函数主要受孔隙非均质性的影响,表现为高斯分布和指数截断的幂律分布;③归一化流体速度的平均值受变异系数和配位数共同影响,且与配位数成乘幂关系,归一化流体流量的平均值不随配位数的变化而变化,但其随变异系数的增加而降低。     

多孔介质中油膜驱替特性的实验模拟

利用现有的微观模型难以模拟和量化驱油剂对油膜类残余油的驱替特性,为此,建立一种研究多孔介质中油膜驱替特性的实验模拟系统,通过该系统开展了几种单一驱油体系和复合驱油体系对油膜的驱替实验,得到油膜驱替效率的量化结果。在相同的流动条件下,具有低界面张力、强乳化能力和改变壁面润湿性能力的表面活性剂与强碱复合驱油体系对油膜的驱替效率最高,为74.32%;具有低界面张力和较强乳化能力的表面活性剂溶液及其与弱碱或盐的复合驱油体系,对油膜的驱替效率为57.49%~71.98%;具有改变壁面湿润性能力的强碱和弱碱溶液,对油膜的驱替效率分别为56.09%和10.14%;质量分数为0.2%的Na Cl溶液3种驱油性能均不显著,对油膜的驱替效率最低。研究结果表明,降低界面张力、增强乳化能力和改变壁面润湿性有利于提高对油膜的驱替效率。