砾岩油藏水驱与聚合物驱微观渗流机理差异

砾岩油藏特殊的沉积环境导致储层孔隙结构呈现复模态特征,渗流系统以“稀网-非网状”流态为主,水驱与聚合物驱微观渗流机理及两者差异的研究成为油藏提高采收率的难点和关键。克拉玛依油田属于典型的砾岩油藏,选取实际岩心为研究对象,采用CT扫描技术研究了亲水和弱亲油岩石的水驱和聚合物驱微观驱替机理,并且在驱油效率影响因素分析的基础上,建立了2种驱替方式下砾岩油藏的最终采收率计算模型。实验结果表明：砾岩油藏亲水岩石水驱与聚合物驱渗流机理均以沿岩石表面“爬行”驱替为主,而弱亲油岩石则均以沿孔隙中部“突进”驱替为主,由于渗流机理的差异性,亲水岩石水驱后残余油主要在细喉道及孔隙交汇处赋存,聚合物溶液通过更强的剪切拖拽作用把这些残余油切割成许多小油滴,进而随着聚合物溶液顺利通过狭窄的喉道向前运动,以达到提高油藏采收率的目的;弱亲油岩石水驱后残余油主要以油膜形态及细孔道赋存为主,聚合物溶液以更强的剪切应力促使油膜通过桥接连通和形成油丝2种方式从颗粒表面被聚合物驱替带走。由于聚合物溶液与注入水溶液的性质存在本质差别,导致复模态的孔隙结构对聚合物溶液渗流和驱替的影响远小于水驱溶液。因此,针对2种不同润湿性的岩石,储层孔隙结构是水驱油效率的主控因素,物性和含油性的影响较小,而聚合物驱效果则与水驱后残余油饱和度具有较好的相关性,利用建立的模型可以有效地预测2个驱替阶段油藏的采收率。     

砾岩油藏聚合物驱微观机理研究

应用微观透明仿真刻蚀模型和平面填砂模型研究了砾岩油藏聚合物微观驱油机理。微观模型驱油实验结果表明，聚合物可驱替砾岩油藏喉道和孔道中的剩余油，不能驱出盲端剩余油；油的流动机理，在亲水模型中以剪切夹带为主，而在亲油模型中以拉丝、桥接为主。平面填砂模型聚合物驱实验中明显看到形成油墙，波及体积增加，水驱剩余油明显减少。6种平面填砂模型聚合物驱提高采收率程度不同，最终采收率有较大差别。砾岩模型的最终采收率低于砂岩模型，这是由于砾岩油藏中不流通孔道和盲端较多，残留在其中的油较多。砾岩模型的非均质性越严重，聚合物驱的效果越好。砾岩储层岩心颗粒均匀充填模型的聚驱采收率增值为10．56％，主流线两侧充填密度不同的、主流线充填密度较高的及均匀充填的3个以陶瓷颗粒模拟砾岩颗粒的填砂模型，聚驱采收率分别为9．95％，9．06％及8．87％。聚合物驱仍能用于水驱后的砾岩油藏。图14表1参12。     

水驱油微观物理模拟实验研究

应用与地层孔隙结构相似的微观仿真模型进行驱油实验,通过微观驱油动态彩色图象量化处理系统对实验的过程和结果进行分析,从定性和定量两个方面对水驱油渗流规律,水驱油剩余油形式及这些剩余油形式对三次采油的应用效果进行了分析,在水驱油过程中,由于润湿性的不同注入水表现出没的入孔机理,在强亲水的孔隙内,注入水沿着孔壁“爬入”;在亲油孔隙内,注入水沿孔隙的中心突入,由于油层非均质性的影响,水驱后剩余河可分为连片状剩余油和分散型剩余油两类。具体形式有簇状,柱状,角状,膜状和“孤岛”状等。对于不同的剩余油形式,各种化学驱的效果有所不同,聚合物驱主要驱替连片状剩余油,而三元复合驱和泡沫复合驱对连片状剩余油和分散型剩余油都能有效地进行驱替。     

不同润湿性砂岩中聚合物吸附滞留对渗流过程的影响

为了研究不同润湿性孔隙中发生聚合物吸附滞留后的流体渗流机制,首先用非稳态法实验研究了亲水岩心和亲油岩心中聚合物吸附前后的油水两相流动过程,然后改进了半渗透隔板法测试油水毛管力实验方法,用常规驱替流程直接测试了聚合物吸附前后油水毛管力.研究表明,聚合物在岩心中吸附能选择性地降低水相相对渗透率;改变孔隙与渗流流体的相互作用,使亲水岩心束缚水饱和度增加,残余油饱和度降低,亲水程度增强,油水毛管力增加,毛管力曲线变陡;使亲油岩心润湿性反转,油水毛管力由负值变为正值;深化了高含水油藏聚合物驱降水增油机理.     

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。     

流体流动对低渗岩心电阻率的影响实验研究

通过室内实验,研究了不同岩性、润湿性、渗透率等条件下岩心油驱水和水驱油过程中岩石电阻率的变化,分析了流体流动对低渗岩石电阻率和阿尔奇饱和度指数以及地层因素的影响.实验结果表明:①低渗透油层亲水岩心和亲油岩心的电阻率随含水饱和度的增加而降低.②岩心渗透率越高饱和度指数越高,渗透率越低饱和度指数越低;亲油岩心电阻率较大,亲水岩心电阻率较小.③岩心渗透率越高,岩心的电阻率越低;岩心渗透率越低,岩心电阻率越高.④在相同的驱替速度下,电阻率随围压的增加而增加.⑤低渗透储层亲水岩石的饱和度指数值大于亲油岩石的饱和度指数值.     

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。     

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.     

高温低渗油藏表面活性剂驱影响因素研究

为改善高温低渗油藏开发效果,开展了表面活性剂驱影响因素研究。通过在114℃条件下,对亲水、亲油低渗岩心进行表面活性剂驱油实验,考察了界面张力、乳化作用、润湿反转以及注入时机对注入压力、驱油效率等的影响。研究结果表明,表面活性剂体系与原油间的界面张力越低,提高驱油效率和降低注入压力的幅度越大。表面活性剂的乳化速率越高,原油采收率越高;乳化降黏能力越强,降压效果越好;同时,适当降低乳状液稳定性也对驱油有利。表面活性剂的润湿反转作用使其能在较高界面张力下有效驱油,并在亲油岩心中获得较亲水岩心更好的增油降压效果。此外,在中等含水阶段进行表面活性剂驱,能够利用最低的投入获得最高的原油采收率。     

胶束-微乳液驱油机理的实验研究

在微观网络模型中进行了各种胶束-微乳液体系驱油的微观机理的研究,通过显微镜观察、拍摄并用彩色显微录相记录了亲水模型内水、油、表活剂溶液之间发生的各种复杂的驱油现象,总结了不同类型胶束-微乳液驱油的规律。在填砂长管模型内进行了驱油效率的研究,实验结果表明不同类型的胶束-微乳液驱油效率不同。用旋转滴界面张力仪测量了不同类型体系与不同碳数正烷烃及原油的界面张力,发现界面张力由低到高的顺序恰与驱油效率由高到低的顺序相对应,这证明了超低张力在驱油中的作用。     

安塞油田微生物驱油提高采收率机理研究

通过室内实验对安塞油田在用的微生物驱油菌种铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌进行生长活动规律研究、运移能力评价、降解原油机理分析和油层解堵能力研究,分析了微生物驱油提高采收率机理。数据表明绿铜假细胞单菌、枯草芽孢杆菌在安塞油田长6油藏中具有较好的繁殖能力和运移能力,浓度3%微生物溶液可有效地改善原油物性,使原油中轻质烃组分增加,重质烃组分减少,使油藏从亲油转变为亲水,提高洗油效率。并且微生物溶液的代谢产物还可有效地解堵油层无机和有机堵塞,提高油藏渗透性。     

驱油FPS-B剂的表界面化学性能和微观驱油机理

利用环境扫描电子显微镜观察了FPS-B剂胶束聚集体和乳状液的微观形态。采用静态实验和核磁共振法研究FPS-B剂的乳化增溶性和润湿性,并进行了模型驱油实验。结果表明,FPS-B剂具有较强的乳化增溶性,并且在不同含水率条件下形成不同类型的乳状液,不但可以保持岩石的水湿状态而且可以将亲油岩石不同程度地转变成亲水状态。在此基础上,从分子结构和性质方面分析了产生这种现象的原因及机理。微观驱油实验结果表明,在水湿和油湿岩心模型中FPS-B剂驱的采收率提高值接近三元复合驱提高值,高于二元驱提高值,扩大了洗油效率,提高了原油采收率。     

黏弹性聚合物溶液对盲端类残余油的微观作用机理

通过实验研究了黏弹性聚合物溶液对盲端类残余油的微观作用机理,得出了在油湿状态下,随着聚合物浓度的增加,即随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率有所提高;在水湿状态下,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率,但能够提高可动油的驱油效率,即亲水岩心盲端状残余油若要流动,它必须先转变为可动油.     

流动单元约束的剩余油微观物理模拟实验

在应用相似理论的基础上,将流动单元与模拟实验相结合,对剩余油的形成过程和形成机理进行了微观物理模拟实验研究.结果表明:不同流动单元之间及同一流动单元内部驱替液总是沿优势渗流通道优先推进,水驱油过程主要存在稳定渗流和涌流2种形式;剩余油分布特征与流动单元类型有关,总体趋势为流动单元物性越好水淹程度越高,剩余油饱和度越低.微观模型水驱油实验发现研究区存在3种剩余油分布模式,但以绕流形成的剩余油为主,剩余油分布规模与储层非均质程度及驱替条件密切相关.     

大庆油田分子膜驱油室内实验研究

选取大庆油田主力油层的砂岩岩心,测定分子膜驱的相对渗透率曲线和岩心的润湿性变化,在水驱、聚合物驱和三元复合驱后进行了不同浓度、不同注入量的分子膜驱油实验.结果表明:分子膜驱相对于水驱可降低残余油饱和度,提高驱油效率;可使岩心表面的润湿性由亲油向亲水方向转化;在水驱、聚合物驱和三元复合驱的基础上,分子膜驱可进一步提高采收率.     

长庆油田延安组油层光刻显微孔隙模型水驱油研究

本文介绍一种新型显微孔隙模型制作技术、实验方法及实验结果。模型制作采用光刻技术直接将实际岩心的孔隙结构复制下来,因而比较真实。用这种模型分别进行了油驱水和水驱油实验,观察了残余水和残余油类型及形成机理。模形是亲水的。实验结果证实,油驱水之后形成的残余水饱和度受多种因素控制,储集岩孔隙结构的非均质性是形成残余水的主要因素,水驱油过程中卡断和绕流现象十分普遍,这是形成残余油的主要原因。实验还考虑了实际油层的排驱压力和油田注水压力锑度的关系。     

水／气交替驱微观实验研究

本文应用微观透明模型直观地观察水、气和水／气交替驱油过程中诸相流体的渗流机理及残余油水分布状况，详细地描述了三相流体在多孔介质中的流动状态，应用图象处理技术监视实验过程并定量分析驱油效率和残余油量。实验结果表明：对水和气而言，任何单一介质的驱替均不能产生驱油的最佳效果，交替驱弥补了单相驱的不足，有利于提高残余油的流动度，交替次数越多，驱油效率越高。夹砂模型实验表明，交替驱过程中存在重力作用。     

多孔介质中两亲聚合物驱稠油渗流规律实验研究

以渤海油田稠油为样本,对两亲聚合物驱稠油作用机理和渗流规律进行了实验研究。室内微观实验表明,新型两亲聚合物溶液能够降低胶质和沥青质在石英表面的吸附层厚度和吸附质量,通过乳化分散作用减小油滴尺寸,从而改善稠油流动性;随着两亲聚合物溶液与原油混合体系中聚合物溶液比例增加,流动时间逐渐降低,体系的流动性明显改善。物理模型宏观实验表明:一方面两亲聚合物-原油混合体系在渗流过程中持续与油相接触,启动更多稠油,提高驱油效率;另一方面,混合体系因吸附滞留作用在多孔介质中能够建立渗流阻力,扩大波及体积,提高采收率。本文研究成果对于明确两亲聚合物提高采收率原理和指导矿场试验具有重要意义。     

大庆油田注水开发过程中油层岩石的润湿性和孔隙结构的变化

岩石表面润湿性及孔隙结构是影响驱油效率和渗流特征的重要因素。大量实验资料证明,大庆油田油层岩石的原始润湿性属于偏亲油的非均匀润湿性。在注水开发过程中,油层水淹部位经过注入水的长期冲刷,润湿性会从偏亲油向偏亲水方向转化,其转化程度与油层内岩石的含水饱和度有关。由于注入水的长期冲刷,孔隙结构也会发生一定的改变,粘土矿物会被水冲走,或在流动过程中进一步堵塞流动通道,而使迂曲度发生变化,大于1000毫达西的岩样渗透率会增高,小于1000毫达西的岩样渗透率反而可能降低。