低渗致密油藏重复压裂用渗吸液的研究与应用北大核心CSCD

目的桩西低渗致密油藏压裂投产后单井产能下降快,重复压裂效果差。为改善桩西低渗致密储层开发效果,提出并研究形成了渗吸液作为辅助液的压裂技术。方法室内实验评价了渗吸液对含油致密岩心的渗吸作用,以及对岩心驱替效率的影响,测定了不同含量下渗吸液的油水界面张力和润湿角。结果渗吸液将油水界面张力降至2.6×10^(-2)mN/m,并将水对岩石润湿角118.3°的弱亲油储层润湿性转化为水对岩石润湿角63°的弱亲水性储层。结论通过添加渗吸液可大幅提高渗吸液驱替效率、渗吸速率和采收率,这是渗吸液辅助重复压裂技术日产油量增加和延缓产量递减的主要机理。渗吸液质量分数升高至0.5%后,提升效果变缓。2021年渗吸液辅助重复压裂技术现场实施5井次,与同区块5口常规重复压裂井相比,累计年增油5451 t。该研究对低渗致密储层压裂改造具有指导作用。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

表面活性剂对鄂尔多斯盆地致密砂岩储层渗吸采收率影响分析

为了研究致密砂岩储层表面活性剂的渗吸作用机理,首先研究了4种不同类型的表面活性剂润湿性反转能力与降低界面张力能力,并开展了表面活性剂渗吸实验;结合核磁共振测试与高压压汞实验表征了岩心微观孔隙特征,并在渗吸过程中进行核磁共振测试,研究了不同岩心孔隙类型的渗吸作用机理。研究表明：阴离子表面活性剂润湿性反转与降低界面张力的能力更强,且润湿性改变是提高渗吸采收率的关键。致密砂岩孔隙类型为纳米孔（r <0.1μm）、微孔（0.1μm 10μm）,其中微孔为原油主要储存空间,孔隙体积占比达67.7%;宏孔的渗吸采收率最大,其次为微孔、纳米孔。阳离子活性剂CTAB、两性离子表面活性剂BS-12对渗吸具有抑制作用,非离子表面活性剂APG-12的渗吸效果同样较差;阴离子表面活性剂SDS、AES润湿性改变效果最好。对于致密岩石亲水润湿的质量分数为0.1%表面活性剂溶液,润湿时间（AES相似文献   

大庆扶余油层静态渗吸采油效果及其影响因素

大庆外围致密油藏原油储量十分丰富,但由于缺乏有效开发技术手段,储量动用程度较低。渗吸采油是(弱)亲水致密油藏高效开发的重要技术措施之一。为获得弱亲水致密油藏的高效开采技术,本文分别考察了阴/非离子型表面活性剂"HLX"、"SYH(石油磺酸盐)+Na_2CO_3"、阳离子型表面活性剂"YANG"和非离子表面活性剂"DCY"渗吸液对渗透率Kg2.0×10~(-3)μm~2左右的弱亲水岩心的渗吸采油效果。研究表明,渗吸采收率与渗吸速度不仅受油水界面张力影响,还受岩石孔隙润湿性影响。渗吸采油物理模拟实验结果表明,"YANG"和"DCY"渗吸液兼顾了改变岩石孔隙表面润湿性和降低界面张力两方面功效,因而渗吸采油效果较好,采收率增幅较大。考虑到"YANG"为阳离子型表面活性剂,在储层岩石孔隙内吸附量较大,渗吸采油效果会因此有所降低,故推荐使用"DCY"渗吸液体系,质量分数以0.3%为宜。     

红河油田长8致密储层渗吸采油影响因素分析及矿场应用

为进一步提高红河油田长8致密油藏渗吸采油效果,针对渗吸压力、储层岩石润湿性和油水界面张力范围调整等施工因素对渗吸采油效果影响规律不明确的问题,选取红河油田长8致密砂岩露头岩心,利用自行研制的高压渗吸实验装置,评价渗吸压力、储层岩石润湿性和油水界面张力等因素对渗吸效果的影响,并使用多元线性回归法对各影响因素进行相关系数计算。结果表明：增加渗吸压力能大幅提升渗吸采收率和渗吸速率,相比大气压条件下,增压0.5 MPa时,渗吸采收率增加7.40～10.76个百分点,渗吸速率提高1.39～1.81倍;同一块岩心中,通过逐级提升渗吸压力也能提高渗吸效果,当渗吸压力由0.5 MPa提升至3.0 MPa时,渗吸采收率提高了7.61个百分点;实验表明调整岩石润湿性比调整油水界面张力对影响渗吸效果更为显著,保持岩石润湿角50°,油水界面张力10^-2 mN/m时,更有利于发挥二者协同作用;多元线性回归法计算各相关系数由大到小依次为渗吸压力、岩石润湿性和油水界面张力。该研究成果对优选致密油藏渗吸增效剂和优化施工参数具有指导意义。     

致密油藏渗吸作用影响因素实验——以新疆油田X区块为例

致密油藏的经济开发主要依赖于对其储层的大规模体积压裂改造，然而在压裂过程中，压裂液在致密储层间滤失后会发生强渗吸作用，从而影响了压裂增产的效果。整体上，目前业内对致密储层间发生的渗吸作用影响因素的研究不够深入，已有的研究成果不足以支撑致密油藏的高效开发方案的设计工作。以新疆油田X区块为例，通过设计新型高精度电子式全自动静态渗吸测量装置并开展不同压裂液类型、润湿性、温度、界面张力的渗吸室内实验，研究发生在致密岩心中不同影响因素下的渗吸作用。结果表明：新疆压裂常用的滑溜水体系综合渗吸效果明显优于瓜胶体系；润湿性为亲水的岩石更有利于滑溜水发挥渗吸作用；高温下压裂液内部粒子粒径明显增大，导致渗吸采出程度下降；界面张力的变化可以改变渗吸毛管力及洗油效率，其最优值必须通过目的层岩心实验得到，而并非越低越好。为提高该研究区块致密油藏的渗吸采出程度，建议延长闷井时间。研究成果对致密油藏的压裂设计具有一定指导意义。     

表面活性剂对致密砂岩储层自发渗吸驱油的影响

自发渗吸驱油是致密砂岩油藏比较重要的一种采油方式。为了研究表面活性剂对长庆油田致密砂岩储层渗吸效果的影响,采用核磁共振技术,根据天然岩心在地层水和表面活性剂中的自发渗吸实验,研究了不同润湿性岩心自发渗吸的特点,以及表面活性剂对中性润湿砂岩渗吸结果的影响。实验结果表明:强水润湿砂岩的渗吸采出程度为60%左右,而中性润湿砂岩的渗吸采出程度只有33%左右;表面活性剂的加入能够有效提高中性润湿砂岩的渗吸采出程度,0.05%HYZ-5的效果最好。通过岩心驱替实验评价了HYZ-5表面活性剂对中性致密砂岩周期注水采收率的影响,可以看出HYZ-5可以显著提高周期注水的采收率。现场试验证明,A井采用周期注水,注入HYZ-5表面活性剂溶液渗吸驱油后,取得了明显的增产效果,说明表面活性剂可以提高致密砂岩储层的自发渗吸驱油效率。     

致密储层体积改造润湿反转实验及模拟研究

针对目前致密储层在改造后依然存在的递减速度快、采收率低等问题,采用在压裂液中添加表面活性剂的方法,增强地层能力,降低界面张力,改变裂缝壁面附近润湿性,实现致密储层润湿反转并发挥渗吸作用,从而进一步提高原油采出程度。首先进行了致密储层润湿反转的实验研究,在实验基础上,通过无因次俘获数计算润湿反转前后的相渗曲线和毛管压力曲线,并进行润湿反转的模拟研究。实验结果表明：加入表面活性剂可使渗吸采收率由原来的4.9%提高至22.3%;采用不同的相渗曲线和毛管压力曲线,并经过内插法处理的数值计算结果与实验数据吻合;现场试验表明,在体积压裂形成复杂裂缝的同时,考虑压裂液的润湿反转功能,单井产量可提高3～6 t/d。压裂液中加入表面活性剂,在压裂过程中可改变储层润湿性,提高开井产量,对于致密储层的有效开发和提高采收率具有现实意义。     

渗吸驱油型清洁压裂液技术研究

为实现低渗透油藏"压裂施工-渗吸驱油"一体化开发,室内成功开发出渗吸驱油型压裂液R60。该体系基于黏弹性表面活性剂,具有良好的增黏、交联性能,可以实现在线混配连续施工;压裂液在50℃、170 s-1下黏度大于35 mPa·s,与长8原油间的界面张力可达到3.4×10-3mN/m,能将亲油岩石表面的润湿性向亲水方向转变,岩心静态渗吸驱油效率达到35.64%,显示出良好的静态渗吸驱油效果。本实验研究结果,为进一步提高低渗透油藏增产改造效果提供新的实验支撑。     

不同界面性质表面活性剂体系提高采收率作用效果和机理

为明确不同界面性质对提高采收率作用效果和机理的影响,以长6 低渗致密储层为研究对象,选用两种具 有不同界面性质的自制表面活性剂体系S1（改善润湿性能力强）和S2（超低界面张力）,分别用核磁共振方法表 征其静态渗吸和动态渗吸效果,并采用2.5 维微观模型研究其驱油过程,分析了具有不同界面性质表面活性剂体 系的提高采收率作用效果和作用机理。结果表明,S1 和S2 均具有较好的增采效果,渗吸为水进入小孔隙将油置 换到大孔隙的过程,表面活性剂可大幅促进小孔隙采出;驱油时形成优势通道明显,可实现润湿反转,存在附加 渗吸作用,大幅增大波及体积和洗油效率,并能将原油分散为小尺度状态。改善润湿性能力更强的S1 的毛细管 动力更大,对小孔隙的动用程度更高,但采出速度较慢,驱替时存在的附加渗吸作用更强;可实现超低界面张力 的S2油相流动阻力更小,渗吸速度快,采收率可更快达到平衡。     

致密油藏纳米微乳液性能评价与驱油机理分析

自发渗吸为致密油藏提高采收率的主要方式,但常规驱油所用的表面活性剂易被岩石吸附,吸附损失较大,在苛刻油藏中不能满足强化采油的使用要求,提高自发渗吸采收率效果不明显。以环辛烷、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂、乙二醇、三乙醇胺为原料,制得以有机相为内相、表面活性剂为壳膜的纳米微乳液。通过界面张力及润湿反转实验揭示了其驱油机理,通过自发渗吸实验验证了提高采收率效果。结果表明,0.3%的纳米微乳液体系粒径尺寸约为10 nm,油水界面张力为3.56 m N/m,可将油湿石英片表面的润湿性（130.6°）反转为水湿表面（11.7°）,具有良好的润湿反转能力。岩心在该乳液中的最终自发渗吸采收率为43.2%,约为水的2.4倍,自发渗吸提高采收率效果显著。     

微生物及其代谢物提高低渗透油藏渗吸采收率

自发渗吸是低渗透油藏采油的重要方法,微生物提高渗吸采收率的主要采油机理详细研究报导较少。使 用从油藏环境中分离得到的专利菌株波茨坦短芽孢杆菌BS3096和铜绿假单胞菌LZ3-2,通过自发渗吸实验研究 了细菌和培养基的选择、微生物的生长条件、细菌的代谢产物生物表面活性剂、菌体影响等因素对微生物提高采 收率的影响。研究结果表明,含有脂肽生物表面活性剂的渗吸液可以使油水界面张力从0.8848 mN/m降低至 0.2055 mN/m,接触角由116.4°减小至42.8°,使岩石的润湿性从油湿变为水湿。油水界面张力的降低和岩石润湿 性的改变对提高渗吸原油采收率影响显著,BS3096产的脂肽生物表面活性剂渗吸采收率可达60%;铜绿假单胞 菌PAO1产的鼠李糖脂渗吸采收率为56.26%;LZ3-2产的糖蛋白类生物乳化剂对原油的具有乳化效果,乳化率为 6.96%。渗吸实验中,BS3096菌体在岩心内大量累积,选择性地封堵大孔喉通道,使渗吸液分流至低渗区的小孔 隙中将原油驱替出来,可使采收率提高7.5百分点。在相同的实验条件和表面活性剂浓度下,生物表面活性剂和 化学表面活性剂自发渗吸作用强弱顺序为生物型＞阴离子型＞非离子型＞阳离子型,脂肽生物表面活性剂的渗 吸采收率比化学型表面活性剂高11.8百分点～41.5百分点。本研究为低渗透油藏提供了一种高效经济且环境 友好的提高原油采收率的方法,为微生物及其代谢产物在现场的应用提供了理论支持。     

压裂液存留液对致密油储层渗吸替油效果的影响

统计长庆油田罗*区块2015年存地液量与油井一年累积产量的关系发现,存地液量越大,一年累积产量越高,与常规的返排率越高产量越高概念恰恰相反,可能与存地液的自发渗吸替油有关。核磁实验结果表明,渗吸替油不同于驱替作用,渗吸过程中小孔隙对采出程度贡献大,而驱替过程中大孔隙对采出程度贡献大,但从现场致密储层岩心孔隙度来看,储层驱替效果明显弱于渗吸效果。通过实验研究了影响自发渗吸效率因素,探索影响压裂液油水置换的关键影响因素,得出了最佳渗吸采出率及最大渗吸速度现场参数。结果表明,各参数对渗吸速度的影响顺序为:界面张力 > 渗透率 > 原油黏度 > 矿化度,岩心渗透率越大,渗吸采收率越大,但是增幅逐渐减小;原油黏度越小,渗吸采收率越大;渗吸液矿化度越大,渗吸采收率越大;当渗吸液中助排剂浓度在0.005%~5%,即界面张力在0.316~10.815 mN/m范围内时,浓度为0.5%（界面张力为0.869 mN/m）的渗吸液可以使渗吸采收率达到最大。静态渗吸结果表明:并不是界面张力越低,采收率越高,而是存在某一最佳界面张力,使地层中被绕流油的数量减少,渗吸采收率达到最高,为油田提高致密储层采收率提供实验指导。      

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.     

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。     

鄂尔多斯盆地长7段页岩油渗吸驱油现象初探

鄂尔多斯盆地长7段陆相页岩油储层孔渗小,连通性差,通过单纯的水驱作用难以采出,盆地页岩油的开发主要通过大规模体积压裂增加油水置换面积进而增加采收率。开发实践与室内实验证明,储层流体与井筒流体之间存在渗吸置换现象,且通过油水渗吸置换采出的页岩油占比为15%~40%,为页岩油的有效开发提供了新的思路。通过岩心外边界敞开实验,对比不同渗透率岩心的吸水排油能力,定量研究孔隙半径、界面张力、岩心渗透率等因素对渗吸置换有效性的影响。实验显示,小于10 μm的孔隙中采出的原油占渗吸采油量的56%~80%;当界面张力为1.18 mN/m时,页岩油储层的渗吸采收率最大;在界面张力较小（小于2 mN/m）时,渗透率与渗吸采收率成正比关系,而当界面张力大于4 mN/m时,渗透率与渗吸采收率没有明显的相关性。     

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。     

纳米驱油剂提高原油采收率效果及作用机理分析

为高效开发大港油田低渗致密储层,通过纳米驱油剂CN-1的粒径分布、界面张力、润湿性和乳化性测试研究了纳米驱油剂CN-1的物化性质,针对大港致密油田开展静态渗吸实验和常规驱替实验,并对CN-1的作用机理进行分析。结果表明,CN-1是一种非均相驱油剂,它由纳米颗粒与携带液组成,颗粒粒径分布10～100 nm。驱油剂CN-1和携带液与原油间界面张力均高于3.69 m N/m,它们浸泡岩心后致使油水接触角升高,岩石表面亲水性减弱。与注入水相比较,CN-1驱油剂渗吸采收率增幅较高,说明纳米驱油剂具有提高洗油效率的作用。与CN-1驱油剂相比较,尽管表面活性剂BHS溶液洗油效率较高,同时乳化作用引起“贾敏效应”也产生了扩大波及体积效果,但其注入压力明显低于CN-1驱油剂的水平,扩大波及体积效果较差,最终采收率增幅较低。纳米颗粒在岩石孔隙内滞留引起渗流阻力和注入压力升高,进而造成中低渗透部位（孔隙）吸液压差和吸液量增大,因而扩大波及体积是CN-1驱油剂提高采收率的主要机理。纳米驱油剂注入时机愈早,采收率增幅愈大。     

表面活性剂与页岩油岩石和流体作用机理的试验研究

页岩油藏由于特殊的成藏模式和储层特征,储层非常致密,纳米级孔隙、喉道发育,原油流动阻力大,页岩油整体的采收率较低。通过开展接触角、界面张力和洗油试验等研究,明确不同类型的表面活性剂与页岩油岩石和原油之间相互作用的机理,判断是否可以采用表面活性剂来提高页岩油采收率。试验结果表明,表面活性剂可以改变页岩油岩石表面润湿性、降低界面张力,并能起到乳化的作用,最终实现提高洗油效率的效果。     

可提高渗吸效率的阴非离子型表面活性剂制备与性能评价

表面活性剂在微裂缝细小吼道发生渗吸效应可以提高单井产量。以烷基醇聚氧乙烯醚和马来酸酐为原料合成了阴非离子型表面活性剂AN211,用核磁共振仪表征了产物结构,研究了AN211的临界胶束浓度、油水界面张力、润湿性和渗吸效率等性能。结果表明,AN211的临界胶束浓度为0.052 g/L;AN211溶液的界面张力随浓度增加而降低,0.3%AN211溶液的界面张力为3.37mN/m;AN211改变岩心润湿性能较强,润湿时间较短,通过降低岩心表面Zeta电位改变其润湿性,实现润湿反转;AN211有效剥离了岩心表面的油性吸附物,其水溶液在岩心中的渗吸效率可达48%,渗吸效率提高,其渗吸性能受矿化度影响小,水质适用范围广。AN211性能优于两性表面活性剂椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵和驱油剂QY-1,可用于非常规油气藏储层驱油。