基于核磁共振技术的致密岩心高温高压自发渗吸实验

为了明确致密储层渗吸作用规律,在开发过程中充分发挥渗吸驱油效果,从而达到提高原油采收率的目的。利用核磁共振技术与高压压汞测试,研究了岩心的微观孔隙结构;设计了模拟储层条件的自发渗吸实验,分析了岩心孔隙度、渗透率、储层温度、压力、人造裂缝等因素对渗吸采收率的影响。结果表明：致密岩心具有3种孔隙结构,其中亚微孔为原油主要赋存空间,其孔隙体积占比接近80%;亚微孔的孔径小、毛细管力大,渗吸初期的渗吸效率最高,且对渗吸原油采收率的贡献程度最大;致密岩心孔隙度、渗透率越低,渗吸采收率越低;渗吸过程中信号相对振幅峰值向小孔隙尺寸偏移,孔径范围减小,岩心越致密,偏移越明显;温度与压力对渗吸采收率的影响较大,模拟储层条件的高温高压渗吸相比常规条件下渗吸采收率提高了120%,模拟压裂的岩心人工造缝后的岩心整体渗吸采收率提高了24.7%。研究成果对利用自发渗吸作用提高采收率具有理论指导意义。     

低渗储层动静态渗吸采油效果实验研究

渗吸采油是低渗、超低渗储层有效开发方式之一,明确动、静态渗吸采油特征差异,评价影响渗吸效果的主控因素敏感性一直是该类储层渗吸采油研究的核心。基于低渗储层基质岩心,开展了动、静态渗吸对比实验,分别评价了初始渗透率、孔隙结构、渗吸压力、裂缝、边界条件及渗吸介质等因素对低渗储层渗吸驱油效果的影响。研究结果表明：1)在静态渗吸实验方法下,随着渗吸压力的增大,采出程度呈现先增大后减小的趋势;孔隙结构越好,较高初始渗吸速度的持续时间越长,渗吸驱油效率越高;随着初始渗透率、渗吸表面积及界面张力的变大,渗吸采收率呈上升趋势。2)在动态渗吸实验方法下,采出程度、驱油速度与渗吸压力呈正相关趋势,其余因素对渗吸驱油效果的影响规律与静态渗吸驱油规律基本一致。3)相较于静态采收率,动态采收率在渗吸-驱替的协同作用下明显更高;此外,驱替作用对采收率的贡献程度与渗透率、孔隙结构、渗吸压力以及岩心端面开放程度呈正相关趋势,与表面活性剂溶液界面张力呈负相关趋势。该研究成果对低渗储层渗吸采油方式优化具有一定借鉴价值。     

岩心尺度静态自发渗吸的数值模拟

基于渗流理论、化学势以及嵌入式离散裂缝模型,推导了新的静态渗吸数学模型,模型考虑了毛细管力、重力、溶质浓度差导致的渗透压3种渗吸驱动力对渗吸采油的影响,并利用现有研究验证了模型的准确性。通过数值计算,着重研究了不同驱动机制对渗吸采出程度的贡献,分析了浸泡液矿化度、岩块壁面膜效率、岩块尺寸对采出程度的影响。结果表明:静态渗吸采油过程中,毛细管力、重力以及渗透压都为重要的渗吸驱动力;受多种渗吸驱动力影响,岩块内部含水饱和度呈一定规律变化;早期渗吸中,毛细管力、重力对采出程度的贡献较大;长远来看,渗透压主导的持续渗吸作用对采出程度的贡献也不可忽视。浸泡液矿化度与岩块采出程度呈近线性负相关;岩块尺寸与采出程度非线性负相关;岩块壁面膜效率与采出程度非线性正相关,并且膜效率的增加可以延长高渗透压主导渗吸采油的时长。在水力压裂作业和注水开发过程中,适当降低压裂液和注入流体矿化度值以及增加水力改造裂缝网络复杂程度,可以强化初期渗吸采油效果,缩短渗吸时间,提高最终采收率。     

低渗透岩心渗吸实验研究

一般低渗透储层只有存在大量的天然裂缝才能经济有效的进行开发。由于毛管力的作用,油从岩心基质自发渗吸到裂缝中是一种十分重要的采出机制。因此,在评价低渗透油藏石油采收率时具有重要作用。实验采用长庆油田低渗透储层天然岩心,进行自发渗吸实验。实验结果表明,渗透率（0．1～1．0）×10^-3μm。级别的岩心,渗吸采收率在11％～12％之间;渗透率（2～4）×10^-3μm^2级别的岩心,渗吸采收率在14％～18％之间。同一块岩心不同渗吸液对比实验表明,活性水因降低了界面张力而显著提高的石油采收率,增幅可达10％。     

低渗透岩心渗吸实验研究

一般低渗透储层只有存在大量的天然裂缝才能经济有效的进行开发。由于毛管力的作用,油从岩心基质自发渗吸到裂缝中是一种十分重要的采出机制。因此,在评价低渗透油藏石油采收率时具有重要作用。实验采用长庆油田低渗透储层天然岩心,进行自发渗吸实验。实验结果表明,渗透率（0．1～1．0）×10^-3μm。级别的岩心,渗吸采收率在11％～12％之间;渗透率（2～4）×10^-3μm^2级别的岩心,渗吸采收率在14％～18％之间。同一块岩心不同渗吸液对比实验表明,活性水因降低了界面张力而显著提高的石油采收率,增幅可达10％。     

致密油气储层基质岩心静态渗吸实验及机理

致密油气藏已经成为非常规油气领域的开发重点。渗吸作用作为致密油气渗流机理的重要内容,可以有效地提高致密油气藏的采收率,但目前这方面的研究较少。选取中国典型致密油气储层基质岩心,进行不同条件下的渗吸实验。对实验现象与实验结果进行深入分析,提出新的致密油气储层基质岩心渗吸机理——层渗吸理论,即渗吸是从岩心表层开始逐层向岩心内部进行的。根据修正质量法计算渗吸效率的公式得到准确的室内渗吸实验数据,并将数据标定为实际地层尺度。结果表明,致密油气储层基质岩心在地层条件下的油水渗吸效率为12%~18%,渗吸速度数量级为1×10~(-4)cm/min。应用渗吸作用开发致密油气需要与其他开发方式相结合,才能提高致密油气产量的最终效果。     

基于核磁共振技术研究页岩自发渗吸过程

页岩储层水力压裂初期形成水锁,导致压裂液返排率低,关井一段时间后水锁自动解除,为研究出现该现象的原因,运用了低磁场核磁共振技术研究压裂液在页岩自发渗吸过程中的分布特征。结果表明：砂岩和火山岩T₂谱均存在3个峰,随自发渗吸时间的增加,核磁信号振幅均匀增加,表明砂岩和火山岩自发渗吸过程中,所有孔隙均匀吸水;但页岩T₂谱具有双峰特征,且自发渗吸过程中核磁信号振幅增加具有不对称特征,右峰（大孔隙和裂缝）在自发渗吸初期被迅速充满,随自发渗吸时间的增加,左峰的左翼振幅逐渐重合,表明液体优先充满微孔隙,右翼振幅逐渐增加,稍大孔隙逐渐被液体充填,且右翼整体向右移动,表明页岩中出现了大量的新孔隙,新增孔隙是吸水膨胀产生的微裂缝。     

裂缝性油藏低渗透岩心自发渗吸实验研究

裂缝性低渗透油藏注水开发时,注入水沿裂缝窜流,油井含水率高,地下注水波及效果差,油层水淹后仍有大量原油滞留在基质岩块中.渗吸排油是裂缝性低渗透油藏重要的采油机理,为研究各种因素对渗吸效果的影响,采用胜利油区纯梁采油厂天然低渗透岩心,通过在地层水和表面活性剂溶液中的自发渗吸实验,研究了润湿性、温度、粘度、界面张力等因素对渗吸的影响规律.实验结果表明:温度不是影响渗吸的直接因素,而是通过改变模拟油的粘度来间接影响渗吸;润湿性、模拟油粘度以及界面张力是影响自发渗吸的主要因素,岩石越亲水,模拟油粘度越低,渗吸采收率越高;对于亲水岩心,渗透率和界面张力控制着渗吸发生的方式;不同渗透率级别对应一个最佳的界面张力范围,在该范围内,渗吸的采收率最高;对于亲水—弱亲水岩心,岩心渗透率越大,所对应的最佳界面张力越低.     

表面活性剂复配提高超低渗油藏渗吸采收率

超低渗油藏开发主要靠压裂渗吸开采基质原油,但通常水驱渗吸采收率低,而表面活性剂复配可以提高渗吸采收率。通过对复配体系的性能分析,探讨表面活性剂体系复配对超低渗油藏渗吸采收率的影响规律。针对阴离子表面活性剂HABS、非离子表面活性剂APG1214及两者复配体系,采用渗吸瓶试法测定不同体系处理岩心的渗吸采收率效果;研究了渗吸体系与原油之间的界面张力、岩心经渗吸体系浸泡前后的接触角变化、体系乳状液稳定性3种因素对采收率的影响。结果表明,岩心在复配体系中的自发渗吸采收率最高(10.43%),而HABS体系仅为4.57%,KCl体系只有2.2%,APG1214体系不能发生渗吸。复配体系与原油间的界面张力能达到10-2mN/m数量级,并可将强水湿岩心转变为润湿角接近90o的弱亲油岩心,同时复配体系易与油生成乳液且乳液易聚并。岩心驱油实验中,复配体系的注入压力最小,采收率增幅最大。超低渗油藏渗吸采油率的提高需要低界面张力、偏中性润湿的超低渗岩心,易生成可聚并的乳状液,乳状液过于稳定不利于渗吸采油。图4表2参16     

高频振动对渗吸采油效果的影响

以极限静态渗吸采油为基础,进行了附加外界振动的动态渗吸实验。分别研究了单因素振动频率、振动加速度、振动时间对最终渗吸采收率的影响。发现外界振动对渗吸作用有积极影响,在极限静态渗吸采出程度的基础上可以提高渗吸采收率5%～6%。提高渗吸采收率的最佳振动频率为35 Hz,最佳振动加速度为0.8 m/s²,最佳振动时间为11 h。     

Spontaneous imbibition characteristics of diatomite

A systematic investigation of fluid flow characteristics within diatomite (a high porosity, low permeability, siliceous rock) is reported. Using an X-ray computerized tomography (CT) scanner, and a novel, CT-compatible imbibition cell, we study spontaneous cocurrent water imbibition into diatomite samples. Air–water and oil–water systems are used and the initial water saturation is variable. Mercury porosimetry and a scanning electron microscope (SEM) are employed to describe diatomite pore structure and the rock framework. Diatomite exhibits a fine pore structure and significant pore-level roughness relative to sandstone thereby aiding the flow of imbibing water. Despite a marked difference in permeability and porosity as compared to sandstone, we find similar trends in saturation profiles and dimensionless weight gain vs. time functions. Although diatomite is roughly 100 times less permeable than sandstone, capillary forces result in a strong imbibition potential for water such that imbibition rates rival and surpass those for sandstone     

Simulation of counter-current imbibition in water-wet fractured reservoirs

Counter-current imbibition, where water spontaneously enters a water-wet rock while oil escapes by flowing in the opposite direction is a key recovery mechanism in fractured reservoirs. Fine grid, one- and two-dimensional simulations of counter-current imbibition are performed and the results are compared with experimental measurements in the literature. The experimental data are reproduced using two sets of relative permeabilities and capillary pressures. One set is derived from a counter-current experiment and one set is computed using pore-scale modelling.Two-dimensional simulations of water flow through a single high permeability fracture in contact with a lower permeability matrix are run. The results are compared with experimental measurements of fracture flow and matrix imbibition in the literature and with one-dimensional simulations that account for imbibition from fracture to matrix using an empirical transfer function. It is shown that with this transfer function the behavior of the two-dimensional displacement can be predicted using a one-dimensional model.     

无机盐对亲水砂岩化学渗吸的影响

利用国产露头砂岩岩心,研究了亲水条件下,无机盐对岩心采用表面活性剂溶液进行自发渗吸驱油的规律和采收率的影响。研究表明,无机盐对亲水砂岩的化学渗吸行为和最终渗吸采收率存在一定影响,具体表现为表面活性剂溶液中添加C2＋或SO4^2-后,随着2价离子浓度增加,采收率先小幅下降后快速增加,采收率与2价离子浓度呈类似“u”型变化特征,较高浓度的2价离子对化学渗吸具有一定促进作用。添加适量的Ca2＋或SO4^2-,可以促进岩心的化学渗吸,从而提高岩心渗吸采收率。     

Generalized scaling of spontaneous imbibition data for strongly water-wet systems

Mass transfer between fractures and matrix blocks is critical to oil recovery by waterflooding in fractured reservoirs. A scaling equation has been used for rate of oil recovery by spontaneous imbibition and presented their results as oil recovery vs. dimensionless time. Many conditions apply to this scaling equation, including identical core sample shapes and fluid viscosity ratios. Recent investigation by experiment of these two factors has resulted in a more generalized scaling equation for strongly water-wet systems with a general definition of characteristic length and a viscosity ratio term included in the definition of dimensionless time. In this paper, published data on oil recovery by imbibition have been analyzed and correlated through application of the new definition. These data sets were for different porous media, core dimensions, boundary conditions, and oil and water viscosities. All of the systems were strongly water-wet. The generalized correlation was fitted closely by an empirical mass transfer function with the new definition of dimensionless time as the only parameter.     

低渗透裂缝性砂岩油藏多孔介质渗吸机理研究

低渗透裂缝性油田开发比较复杂,其中水的自发渗吸对原油的开采十分有利。影响渗吸的因素有岩样大小、岩石特性(孔隙度、渗透率)、流体特性(密度、粘度和界面张力)、润湿性、初始含油饱和度以及边界条件等。利用常规室内渗吸实验和先进的核磁共振技术,系统地研究了低渗透裂缝性砂岩油藏中以上各种因素对渗吸的影响程度,得到了一些变化规律,从而为低渗透裂缝性砂岩油藏的开发提供了理论根据.     

低渗透油藏自发渗吸驱油实验研究

通过低渗透亲水岩心自发渗吸实验,探讨了低渗透油藏不同界面张力体系的渗吸驱油过程。研究结果表明,注入水渗吸体系因毛细管力较高、毛细管力与重力比值较大,其渗吸过程为毛细管力支配下的逆向渗吸。与注入水渗吸结果相比,化学剂溶液因降低油水界面张力,在孔隙介质中能使更多的原油参与渗流过程,使更多的剩余油变为可动油,提高了渗吸平衡时的原油采出程度,因而提高了低渗透油藏原油的采收率。     

改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其相渗透率的影响

为了研究改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其气水相有效渗透率的影响，用自主研发的一种能改变亲水岩石表面性质（由亲水改为中性弱亲油）的润湿反转剂LW-1进行了实验研究。实验结果表明，用LW-1处理低渗透亲水气层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使气体有效渗透率平均提高1．06倍；处理低渗透亲水油层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使水相有效渗透率平均提高2．6倍。认为改变低渗透亲水油气层的岩石表面润湿性，是降低其遭受侵入水伤害程度、提高增注能力和改善压裂增产过程中侵入水返排效果的有效手段之一。     

鄂尔多斯盆地裂缝性低渗透油藏渗吸驱油研究

裂缝性低渗透油藏储层岩性致密,裂缝发育,非均质性强,注水开发效果差,利用水的自发渗吸作用驱油是一种经济有效的开发手段。文中利用鄂尔多斯盆地延长油田西区采油厂的天然露头岩心,通过自发渗吸实验,研究了边界条件、润湿性、温度、原油黏度、界面张力及渗透率等因素对渗吸驱油作用的影响。实验结果表明:润湿性、黏度、界面张力及渗透率是影响渗吸驱油的主要因素,岩石越亲水,原油黏度越低,渗吸驱油效果越好。对于亲水岩心,渗透率相近时,界面张力为0.04 m N/m时渗吸效果最佳;岩石渗透率差异明显时,渗透率为2.94×10~(-3)μm~2时渗吸效果最佳。实验结果为鄂尔多斯盆地裂缝性低渗透油藏渗吸驱油提供了重要的指导作用。     

CT扫描技术在低渗透砂岩岩心试验中的应用

CT扫描技术能够观测到岩心内部的结构变化情况,在碳酸盐岩岩心试验应用较多。以低渗透砂岩岩心为基础进行CT扫描分析,首先分析CT技术的基本原理,然后按照一定的方法和步骤对某区块气层岩心进行试验,最后按照CT扫描步骤进行扫描分析,并从3个方面对岩心进行分析:干岩心的CT数、岩心的孔隙度及分布特征、力学试验前后的CT扫描。由试验结果可以观察到,岩心越致密,其CT数值相对就越大;CT试验分析的岩心孔隙度值同测量值非常接近;岩心在受力条件下破裂,其裂纹呈现多样化特点。试验结果认为,CT扫描能够判断岩心的致密程度,并且能够确定岩心的孔隙度值,同时能够观察岩心破裂后的裂缝变化情况,便于低渗透岩心裂缝扩展的研究。     

低渗透岩心自然渗吸实验新方法

自然渗吸驱油是重要的驱油方式之一,然而以往的岩心自然渗吸实验采用常规的体积法和称重法,导致实验存在较大误差。为此从自然渗吸发生的条件出发,研制出具有恒温箱和数据自动记录系统的渗吸实验仪器,仪器的计量精度达到0.0001g,使得自然渗吸实验精度进一步提高。依托新的实验仪器分别完成低渗砂岩岩心和碳酸盐岩岩心自然渗吸实验。岩心实验结果表明:自然渗吸驱油效率和岩心渗透率密切相关,且存在着与最佳自然渗吸驱油效率对应的渗透率;根据实验数据回归出了满足碳酸盐岩岩心和砂岩岩心的自然渗吸动态的衰竭规律。