CO2 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响

CO₂ 驱是提高低渗透储层采收率有效的技术手段。CO₂ 与原油接触后使体系中的沥青质以固体形式沉积下来,对储层造成一定堵塞,但同时发生的溶蚀作用整体上提高了储层渗流能力,且不同注入方式下CO2驱对低渗透储层渗流能力的影响具有一定差异。开展了CO₂ 连续注入及CO₂ -水交替注入后有机垢堵塞机理实验、储层润湿性实验及CO₂ -水溶液对岩石的溶蚀评价实验,并对相对渗透率曲线参数变化特征进行评价,定量表征了CO₂ 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响程度。结果表明：CO₂ 驱产生的有机垢会对岩石孔喉造成堵塞,但整体上CO₂ 与绿泥石反应导致的溶蚀作用更强,使得低渗透储层采收率有效提高;且CO₂ -水交替注入比CO₂ 连续注入引起的有机垢堵塞要弱,溶蚀作用效果更好,渗透率损失率更低,能够在中、大孔隙中取得更好的驱油效果,整体上更能增大岩石孔隙空间和渗流通道,使得低渗透储层采收率有效提高。     

微乳液驱油技术的研究进展

针对低渗特低渗等非常规油藏注水开发存在水注不进液采不出的难题,系统论述了微乳液驱对低渗油藏 降压增注、调剖堵水、储层保护等提高采收率的驱油机理,注入油藏中微乳液黏度高于水,相比水驱能够改善油 水流度比,减小驱替液的黏性指进,微乳液与油接触也会产生超低界面张力,降低毛管阻力,改变岩石润湿性,扩 大油藏宏观波及体积。另外,微乳液在流经油藏的孔吼通道时,也会通过对原油增溶、黏弹性拖拽等协同作用, 提高油藏洗油效率。同时,也对几种对低渗油藏驱油适用性较好的微乳液（超临界CO₂微乳液、纳米微乳液、原 位乳化微乳液和微乳液泡沫）的类型和性质进行了论述。并论述了不同类型微乳液在实际现场低渗透油藏降压 增注提高采收率中的应用效果,微乳液驱能普遍使低渗油藏中注水井注入压力降压35%以上,油井的增油效果 也较好。通过该论述旨在为当前低渗透等非常规油藏应用微乳液驱油提高采收率技术提供一定的理论借鉴。     

自愈合材料在油气钻采领域中的研究现状

为了提高对应用CO₂开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO₂在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO₂对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO₂开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO₂在页岩油藏注入量的增加,CO₂与页岩油混合的p-T相图两相包络线区域变大,临界点上移,增加了页岩油藏的溶解气驱能量。由于页岩油藏中裂缝充分发育,CO₂驱表现出严重的气窜,而CO₂吞吐更适用于开发页岩油藏。吞吐提高页岩油采收率的本质是CO₂向页岩基质中的强扩散、传质和补能作用,且有裂缝存在的油藏进行CO₂混相吞吐效果好于无裂缝油藏的非混相吞吐。CO₂开发页岩油时主要动用页岩油藏内0.008 μm以上孔隙内的油,且大孔隙内的油先被动用。提高CO₂对页岩储层的动用孔隙下限的方法为提高注入压力或增加有效吞吐周期,从而增强CO₂在油藏中的扩散和传质性。     

CO2泡沫驱体系筛选与评价

吉林油田CO₂驱油藏物性差,渗透率差异较大,裂缝相对发育,注入CO₂过程中出现气窜,严重影响气驱效果。为此开展CO₂泡沫体系研究,扩大气驱波及体积,提高气驱开发效果。室内建立泡沫体系的性能评价手段,优选一种由阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配而成的CYL泡沫体系,确定现场CYL泡沫体系的最佳加量为0.3%、气液比1:1。物模试验结果表明：裂缝性低渗透岩心中CO₂泡沫驱采收率最高53.67%,CO₂气驱采收率次之（35.74%）,水驱采收率最低（23.42%）。CO₂泡沫驱的效果明显好于水驱、CO₂驱,现场开展CO₂泡沫驱试验,注气压力由措施前的6.0 MPa上升到措施后的8.1 MPa,井组日产油由措施前的7.7 m³增至措施后的10.8 m³,措施效果明显,有效提高气驱开发效果。     

CO2-水-岩相互作用对CO2地质封存体物性影响研究进展及展望

CO₂-水-岩相互作用是CO₂地质封存的核心问题，CO₂的注入打破了岩石-地层水化学平衡，引发的地层水化学性质改变、原生矿物溶蚀和次生矿物沉淀，会导致储层和盖层岩石孔隙度、润湿性、力学性质等物性变化并进而影响CO₂的注入能力、封存效率以及封存安全性与稳定性。从CO₂-水-岩相互作用机制出发，系统阐述了CO₂-水-岩相互作用对地层岩石孔隙度、渗透率、润湿性、力学性质的影响研究进展。研究表明，CO₂-水-岩相互作用导致岩石孔隙度和渗透率的变化与其初始孔渗特征和矿物组成密切相关，岩石孔渗特征的改变直接影响储层的注入能力与封存潜力和盖层的封闭能力。润湿性的变化与初始亲水亲油特征有关，CO₂-水-岩相互作用通常会减弱亲水岩石而增强亲油岩石的水润湿性，进而影响多相流体在岩石孔隙中的微观分布与渗流特征。由于胶结物溶蚀以及溶蚀孔的形成，CO₂-水-岩相互作用会引起岩石损伤，抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学参数减小，一定程度上影响封存安全性。碳中和背景下，微纳米尺度孔隙、深地微生物介导、非纯CO₂或工业尾气注入、封存全周期等情景下的CO₂-水-岩相互作用及岩石物性响应仍有待深入研究。     

低界面张力小分子驱油剂提高低渗透油藏采收率技术

对低渗透油藏注入性差、洗油效率低,水驱无法有效提高采收率等问题,提出了一种低界面张力小分子 驱油剂（LST溶液）提高低渗透油藏采收率新技术,评价了该驱油剂的界面活性、增黏性、乳化性、润湿性及其油 藏环境适应性和驱油效果。结果表明,该驱油剂具有良好的界面活性和增黏性。在6788.23mg/L的矿化水中, 质量分数为0.4%时的LST溶液的油水界面张力为0.012mN/m,且黏度与油藏原油黏度（3.4mPa·s）相近。LST 溶液具有较好的油水乳化能力,可改善油藏水润湿性。在47.2℃、油水比为1∶1的条件下,LST乳状液的稳定时 间为120min。岩心经LST溶液处理后,水相接触角由57.0°降至12.5°,油相接触角由24.3°增至38.6°。LST溶液 具有良好的静态抗吸附性能,经岩心3次吸附后,LST残液与原油间的界面张力仍能达到10^-2mN/m数量级,黏度 达2.895 mPa·s,乳状液静置10、120min的析水率分别为38.6%、73.4%。LST溶液的耐盐性能较好。在矿化度为 16 570 mg/L的环境下,其油水界面张力低于7×10^-2mN/m、黏度为3.06mPa·s。LST溶液的驱油效果较好,可有 效封堵高渗透孔道,启动低渗透孔道残余油。注入0.4PV0.4%LST溶液可使均质岩心（0.05μm²）的水驱驱油 效率提高11.21百分点,非均质岩心（级差3～10）水驱后的综合采收率提高6.55百分点～19.41百分点。LST 溶液可以实现低剂量或低成本有效提高水驱采收率,在低渗透非均质油藏化学驱提高采收率方面具有较好的 应用前景。     

低渗透率岩石润湿性对驱油效率的影响

在岩心渗透率小于10.0×10-3μm2的条件下改变岩石润湿性开展岩心驱油实验,当润湿接触角分别为6°,46°,84°和164°时,对应水驱采收率平均值分别为6.73%,8.80%,8.17%和2.96%.复合驱提高采收率幅度随润湿性由强亲油到强亲水变化而逐渐提高,强亲水时比水驱平均提高采收率高10%.实验得出了水相润湿角与复合驱提高采收率平均值之间呈直线关系.流度比和毛细管压力是低渗透岩心润湿性影响驱油效率的主要因素.岩石孔喉半径越小产生的毛细管压力越大.强亲油性岩石孔壁对原油的强附着力使低界面张力体系不能完全活化残余油,因此驱油效率较低;亲水性增强时驱油效率逐渐提高.应用复合体系活化特低渗透孔隙介质残余油时应考虑岩石的润湿性.     

原位二氧化碳泡沫驱提高采收率实验

原位CO₂ 泡沫驱是一种很有潜力的提高采收率技术。通过原位CO₂ 泡沫驱提高采收率实验,优化了生气体系、泡沫体系以及注入参数,得到了最佳的注入量、注入速度和适用的渗透率级差范围。研究结果表明,在温度 为70℃,地层水矿化度为10000mg/L条件下,得到可以作用于地层深部的原位CO₂ 泡沫体系,其配方为：2.1% 碳酸氢铵+1.6%醋酸+9.5%氯化铵+0.1%α-烯烃磺酸钠AOS+0.1%油酸酰胺丙基甜菜碱DHSB,泡沫体积可达 810 mL,泡沫综合指数为15552mL·min。该体系形成的泡沫在油藏中部具有较高黏度和较大弹性的特性,能够 有效封堵高渗通道,表现出良好的封堵能力。在渗透率级差为6左右时,原位CO₂ 泡沫体系注入速度控制在1.0 mL/min左右,注入段塞量控制在0.3PV,能够发挥最佳的调驱效果。研究还发现,该泡沫体系在渗透率级差为 3.9～13.7的非均质储层中能有效提高采收率,而在渗透率级差为15.6的条件下,虽然未能显著提高低渗层采收率,但在高渗管中仍然有一定的洗油作用。本研究为原位CO₂ 泡沫驱技术的应用和优化提供了重要参考。     

增黏水驱提高原油采收率

影响油层采收率的因素是错综复杂的、多方面的.根据可人为改变的3个主要因素着手进行水驱油实验研究,这3个因素是油水黏度比、油藏岩石润湿性、被驱替相流体在孔隙中的分布状态.通过模拟直线平行流进行增黏水驱油实验,验证提高采收率的可能性.在平行流实验中采用均质填砂模型增加水的黏度;采用非均质填砂模型,研究各种情况的驱替效率.实验结果表明:直线平行流法比五点法水驱油采收率高;在直线平行流法下进行水驱油实验,增加注入水的黏度可以大大提高采收率.     

海上油田多轮次自生CO2泡沫调剖效果评价研究

目的自生CO₂泡沫体系在多轮次调剖中增油效果逐渐减弱,亟需分析该体系的效果递减规律。 方法结合渤海油田的纵向非均质储层特征,利用大尺寸可视化平板物理模型和数值模拟模型,研究了多轮次自生CO₂泡沫调剖的规律,尝试了延长体系的反应时间以增加其作用距离。 结果水驱仅能波及纵向非均质模型下部的高渗层,未启动上部的低渗层;自生CO₂泡沫调剖体系可进入高渗层形成封堵,启动低渗层,第一轮调剖提高采收率值超过10%,但是随着调剖轮次的增加,体系未能进入储层更深的位置,提高采收率值不断降低,至第4轮调剖时不足1%;高渗层的剩余油在两翼部位富集,低渗层的剩余油分布均匀。 结论自生CO₂泡沫体系的作用距离有限,调剖轮次增加却未能作用于更深储层,延长反应时间以增加其作用距离,多轮次调剖的效果更好,采收率总提高值为3.66%。      

大庆油田三元复合驱驱油效果影响因素实验研究

通过岩心物理模拟实验及微观驱油实验,分析了界面张力、三元体系粘度、乳化油滴产生及岩石润湿性对三元复合驱驱油效果的影响规律和影响机理。研究结果表明,油水间平衡、动态界面张力大幅度降低可有效提高三元复合驱驱油效率,进行三元复合驱时,油水界面张力须降到10^-3mN/m数量级;增加体系粘度能够扩大三元复合驱的波及体积,水油粘度比大于2是三元复合驱提高采收率幅度达到20%的必要条件;乳化的油滴产生是三元复合驱提高驱油效率的主要形式,油水界面张力越低、驱替体系粘度越大,乳化油滴的产生能力越强,驱油效果越好;三元复合驱能够驱替亲油岩石表面的油膜,促进岩心润湿性由亲油向亲水转化。     

Oil recovery and CO2 storage in CO2 flooding

In this study, the interfacial tension (IFT) of crude oil-carbon dioxide mixtures was measured to determine the minimum miscibility pressure. CO₂ flooding with sand packs, long cores, and heterogeneous cores was conducted to investigate the oil recovery and storage efficiency. The experiment results show that the interfacial tension decreases linearly with increasing pressure at two different pressure ranges. Under immiscible condition, the oil recovery and storage efficiency are increased by 30.1% and 52.4% when the injection pressure is increased from 13 to 22 MPa, and improved by 16.3% and 22.04% when the permeability is decreased from 270 to 10 mD, respectively. Under miscible condition, increase of injection pressure can only lead to much slower increase of oil recovery and storage efficiency, and permeability almost has no influence on oil recovery and storage efficiency. The oil recovery and storage efficiency can be remarkably reduced by heterogeneity. Water alternating CO₂ injection can improve the oil recovery and storage efficiency by 35.5% and 13.55%, respectively, compared with continuous injection.     

油水界面张力对三元复合驱驱油效果影响的实验研究

用组分、结构相近的同系列表面活性剂配制三元复合体系,进行不同平衡界面张力和瞬间界面张力条件下的岩心驱油实验和微观驱油实验,通过岩心驱油实验结果分析油水间平衡、瞬间界面张力对驱油效果的影响规律;通过微观驱油实验结果分析低界面张力体系能够提高驱油效率的机理。结果表明,较低的平衡和瞬间界面张力有利于三元复合体系提高采收率。其机理是：三元复合体系的低界面张力有利于水驱后剩余油的启动和运移。     

低渗透油藏渗流物理特征的几点新认识

对于低渗透油藏,油水界面张力、岩石润湿性和孔喉比是影响产量和采收率的重要因素,而润湿指数和润湿角通过毛管数与驱油效率有直接的定量关系。该文提出了一个关联着界面张力、润湿性和孔喉比的修正毛管数概念,建立了基于Amott润湿指数与USBM指数的润湿角表征方法,继而推导出低渗透储层毛管数表达式,并通过岩心实验确定出其与残余油饱和度的关系。以此为基础给出不同界面张力与润湿情况下的相对渗透率曲线、驱油效率和注入能力的计算公式,揭示了各种油藏物理参数之间的关联性,为优化低渗透油层化学驱改变界面张力、润湿性控制参数,进而为提高驱油效率和采收率提供了理论依据。     

Visualization of CO2 and oil immiscible and miscible fl ow processes in porous media using NMR micro-imaging

CO₂ flooding is considered not only one of the most effective enhanced oil recovery（EOR） methods,but also an important alternative for geological CO₂ storage.In this paper,the visualization of CO₂ flooding was studied using a 400 MHz NMR micro-imaging system.For gaseous CO₂ immiscible displacement,it was found that CO₂ channeling or fingering occurred due to the difference of fluid viscosity and density.Thus,the sweep efficiency was small and the final residual oil saturation was 53.1%.For supercritical CO₂ miscible displacement,the results showed that piston-like displacement occurred,viscous fingering and the gravity override caused by the low viscosity and density of the gas was effectively restrained,and the velocity of CO₂ front was uniform.The sweep efficiency was so high that the final residual oil saturation was 33.9%,which indicated CO₂ miscible displacement could enhance oil recovery more than CO₂ immiscible displacement.In addition,the average velocity of CO₂ front was evaluated through analyzing the oil saturation prof ile.A special core analysis method has been applied to in-situ oil saturation data to directly evaluate the local Darcy phase velocities and capillary dispersion rate.     

Changes in the properties of conventional crude oil before and after CO2 flooding

Abstract

In order to enhance oil recovery of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding, the changes in the properties of the crude oil before and after CO₂ flooding are systematically investigated by on-site sampling and experimental testing. The results show that, after CO₂ flooding, the light hydrocarbons of the produced crude oil is increased and the heavy hydrocarbons of the produced crude oil is decreased due to the deposition of resins and asphaltenes in the pores of the formation. In addition, the produced fluid (a mixture of oil and water) has a high water separation rate, the oil- water interface has a high tension value, and the crude oil has a high acid value and a low viscosity. The conclusions can provide a certain guidance for high-efficiency development of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding.     

浅层油藏稠油热水/CO2驱油效率实验模拟研究

新疆油田九_6区齐古组浅层稠油油藏已进入蒸汽开采中后期,油藏开采经历了蒸汽吞吐、加密调整、蒸汽驱过程,采出程度为37%。现阶段单一蒸汽驱效果明显下降,地层亏空严重,蒸汽热利用效率低,吸汽不均,波及程度差异大,油水流度比大,采收率低。热水复合CO_2驱油充分利用热水热效应和发挥CO_2溶解降黏等作用,是提高原油采收率的有效方法。因此,针对九_6区稠油开展不同混合方式热水/CO_2驱油模拟实验,分别研究了纯热水驱、热水与CO_2混注、热水与CO_2段塞的驱油效率。结果表明,纯热水驱累积驱油效率为49.19%,热水/CO_2混注累积驱油效率最大为71.25%,段塞驱累积驱油效率高达85.96%。同时,分析了驱出原油及岩心残余油组分变化。     

不同润湿性条件下适合于不同渗透率油层的超低界面张力驱油体系

研制了无碱无聚合物且界面张力达到10^-3mN/m超低值的表面活性剂驱油体系,对于岩石表面润湿性条件为强亲油、中亲油、弱亲油以及强亲水情况,随着渗透率的增加,该体系的采收率逐渐增加.当渗透率增加到某个值时,随着渗透率的增大采收率迅速提高;然后随着渗透率的进一步增大,采收率增加幅度明显降低,将采收率不再增加时的渗透率值称为临界渗透率值.岩石表面亲水性越强,临界渗透率越低,适合于超低界面张力驱油体系的渗透率越小.实验表明,随着岩石表面亲水性的增加,可以使残余油滴活化的最小孔喉半径或渗透率明显降低,在低渗透率、特低渗透率以及超低渗透率的条件下,可将残余油驱替出来.因此,超低界面张力驱油体系不仅适合于中、高渗透率的油层,在一定条件下还可用于低、特低和超低渗透率的油层.     

三季铵盐表面活性剂界面性能及驱油效果评价

在化学驱中,降低油水界面张力是表面活性剂驱油最基本的机理。三季铵盐表面活性剂因其特殊结构表现出更好的界面性能。针对已合成的三季铵盐,探讨了各因素对界面性能的影响,结果表明,纯三季铵盐溶液与长庆油区模拟油界面张力可达10-2mN/m,比常规活性剂低1～2个数量级,具有较好的耐盐、耐高温性;与阴离子活性剂α-烯烃磺酸盐复配后,界面张力可达10-4mN/m,表现出较好的协同效应。驱替实验结果表明,纯三季铵盐可降低低渗透岩心注入压力10.6%,提高采收率8.35%;与α-烯烃磺酸盐复配后,降压率为17.4%,岩心采收率提高了11.1%,降压和驱油效果更佳,这也表明界面张力越低,提高低渗透岩心采收率效果越好。     

沥青质沉积对轻质油藏CO2驱的影响

为了解沥青质沉积对轻质油藏CO_2驱的影响,以CO_2及延长轻质原油为介质,在不同压力、不同CO_2与原油物质的量比的实验参数下,研究了CO_2对沥青质的沉积规律以及沥青质沉积对油水界面性质、原油组成、储层渗透率及采收率的影响。研究结果表明:当压力从0 Pa升至20 Pa时,沥青质沉积量从0.17%增至6.27%;沥青质沉积导致的储层渗透率损害程度从1.87%增至13.64%,油水界面张力原来的2.40 mN/m增至16.80 mN/m。压力在25 MPa时原油采收率最大,达到11.83%。