碳酸盐岩缝洞型油藏剩余油类型及影响因素

缝洞型碳酸盐岩油藏具有储集空间特殊、连接方式复杂、流体流动规律复杂等的特点,这些特点导致水驱开发后剩余油特征差异很大。文中通过可视化物理模拟实验,模拟了不同缝洞组合模式的油藏底水驱替开发过程。研究结果表明,缝洞型油藏剩余油分为：连通性差的孔洞剩余油、绕流油、阁楼油和油膜。与其他缝洞连通较差的孔洞几乎可以认为是封闭孔洞,因其无法进行油水置换从而形成剩余油;流体沿最低流动阻力方向流动导致重力效应降低,故在溶洞与裂缝出口处形成绕流油;沟通溶洞的裂缝在溶洞的低部位,故注入水无法达到顶端与油发生置换而形成阁楼油;受岩石表面润湿性、原油黏度以及温度的影响,在溶洞和裂缝表面易形成油膜。     

洞-缝-洞介质中水驱油注采规律研究

为了揭示缝洞型油藏的注采机理,研究了缝洞介质中的水驱油规律。利用有机玻璃制作了一组不同裂缝宽度的洞-缝-洞组合模式物理模型,开展了物理模拟试验,分析了水驱后剩余油分布规律及形成机制,并研究了注入速度、裂缝宽度、毛管力对水驱油采收率、含水率的影响,通过相似理论计算得到了不同溶洞高度对应的临界裂缝宽度。研究发现:水驱后的剩余油主要存在于未波及的单向连通溶洞与裂缝中,表面活性剂溶液驱后的剩余油主要存在于单向连通溶洞的上部;当溶洞内的油水界面到达一定高度产生的压差克服毛管力作用时,水才能进入裂缝底部;注入速度越小、裂缝宽度越大、毛管力越小,模型采收率越高;溶洞高度越高,其对应的临界裂缝宽度越小。研究结果表明,表面活性剂驱可以提高洞-缝-洞型油藏的采收率。      

缝洞型油藏提高“阁楼油”采出程度物理模拟实验

"阁楼油"是缝洞型碳酸盐岩油藏剩余油的重要存在形式,文中运用可视化物理模型直观研究了"阁楼油"的形成机理以及采用堵水和注气措施来提高"阁楼油"的采出程度。实验结果表明:油水密度差异是"阁楼油"形成的主要机理;缝洞连通关系和储集体排列方式明显影响"阁楼油"的采出程度。溶洞低部位沟通底水,堵水后溶洞高位缝沟通其他储集体时可以使采出程度大幅度增加,溶洞高部位沟通底水、出口裂缝位于溶洞的中低部位时,"阁楼油"仅靠堵水措施很难动用,配套注气措施可以进一步提高采出程度;储集体并联时的水驱采收率高于串联储集体,堵水后串联储集体更能高效启动"阁楼油"。     

缝洞型油藏溶洞-裂缝组合体内水驱油模型及实验

根据相似理论设计了满足几何相似、运动相似、动力相似和缝洞特征参数相似的缝洞组合体物理模型和模拟实验,研究了缝洞组合体内流体流动特征、水驱油特征的影响因素以及不同驱替方式的提高采收率特征。模拟实验结果表明:油水密度差异导致的油水置换效应是水驱油主要机理;注水速度对剩余油分布和含水率变化规律无影响;缝洞连接关系是决定无水采收率、极限剩余油和含水率变化规律的主要因素;油水黏度比是影响产油速度、换油率和经济极限剩余油的重要因素;充填疏松时充填作用对剩余油几乎没有影响,充填致密时剩余油包括"阁楼油"和充填孔隙中剩余油两部分;水驱转泡沫驱主要通过启动溶洞顶部"阁楼油"提高采收率,泡沫驱后剩余油位于溶洞中部;水驱转聚合物驱主要通过增加注入水的换油率和采油速度提高经济极限采收率,对水驱极限剩余油无影响。     

塔河缝洞型油藏水驱后期开发方式研究

塔河碳酸盐岩油藏储集空间以孤立溶洞和溶蚀裂缝为主,三维空间展布极其复杂,针对缝洞型油藏单元注气驱油规律认识不清、常规物模研究方法适用性较差的问题,设计制作了缝洞型可视化模型,开展不同驱替方式驱油规律研究。实验结果表明：“阁楼油”是缝洞型油藏水驱开发后期剩余油的重要存在形式;N₂在高部位流动,作用于构造顶部“阁楼油”,水在低部位流动,驱替低部位剩余油,泡沫在高、低部位均可流动,波及面积最大;对比不同注入方式提高采收率程度,泡沫驱最高达38.0%,其次为气水混注,提高采收率19.7%。实验研究揭示了缝洞型油藏注N₂驱油规律,为后续段塞组合优化、注采参数设计和现场试验提供了技术支持。     

碳酸盐岩缝洞型油藏注氮气驱后剩余油可视化研究

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水驱开采后,仍残留有大量阁楼油、绕流油。利用氮气密度小,重力分异作用显著等特点将部分剩余油驱出,充分认识气驱之后剩余油的分布,对优化气驱设计方案具有借鉴意义。通过设计、制作物理可视化模型进行气驱模拟实验,直观展示缝洞型油藏气驱后剩余油的分布情况,并探讨相关影响因素。实验结果发现:氮气驱能有效地提高缝洞型油藏水驱后剩余油的采收率,但仍有部分残留油,如因气体气窜、底水能量不足而残留溶洞中部的窜流油,因气体洗油效率低而残留在裂缝中的油膜和小油段塞等;同时,注入方式、注入井别和注入速度等人为因素对气驱效果也有影响。研究成果为注气提高水驱后剩余油开采以及气驱后再次提高采收率提供了实验依据,认为采用水气交替等不稳定注气方式、复杂区域注气以及适中的注入速度可提高气驱效果,也认识到了溶洞形状、缝洞分布等客观因素应作为后续深化研究的重点。     

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏气水复合驱技术

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏经水驱在高部位形成了大量的“阁楼油”,而用氮气驱替“阁楼油”时,由于横向驱动作用弱,在井间富集了大量剩余油。为此,根据塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏储层特征及剩余油分布特征,进行了气水复合驱技术研究。在利用物理模拟试验分析气水复合驱油机理的基础上,根据剩余油分布特征,构建了气水复合驱开发模式;根据井间连通通道的特征,设计了开发井网;利用历史水驱数据和累计注气量,设计了气水复合驱参数。塔河油田4区7个注采井组应用了气水复合驱技术,井组产油量平均增加80.0 t。这表明,气水复合驱中的气驱首先将“阁楼油”驱替到水驱通道,水驱提供横向驱动力再将其驱出,从而提高了剩余油的动用程度。      

缝洞型碳酸盐岩油藏岩溶储集体注氮气提高采收率实验

缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间类型多样,形态复杂,在水驱过程中容易形成阁楼油和绕流油,采用气驱能够有效补充地层能量,提高剩余油的采出程度。为观察缝洞型油藏中注入气体的驱油动态,根据塔河油田实际地质资料和注采特征,依据相似性原则,设计制作二维缝洞型油藏可视化物理模型,开展缝洞型油藏岩溶储集体模型注气提高采收率实验研究。结果表明:以注气速度分别为20和5 mL/min进行驱替,宏观油水界面特征基本相似,在氮气驱替过程中会出现明显的气水同锥现象和气水协同效应;注气速度为20 mL/min下的最终采出程度约为70.5%,注气速度为5 mL/min下的最终采出程度约为78.9%,注气速度高易发生气窜,低注气速度可以延长注氮气时间,防止气体过早发生气窜,但是由于速度低,驱动能量低,氮气只能进入阻力相对较小的溶洞和裂缝中。因此,合理控制注气速度能够充分发挥气驱提高采收率的潜能。     

裂缝性碳酸盐岩油藏可视化模型水驱油实验

为了更好地认识裂缝性碳酸盐岩油藏的渗流机理,结合油藏实际地质特征,利用真实岩心设计制作了可视化网络裂缝模型,考察了注入速度、模型倾斜角度等因素对注水效果的影响,以及水驱油过程中的油水运动分布特征。观测到由于受裂缝性油藏非均质性的影响,水驱后残余油存在形式主要有孤滴状、角隅状及膜状等,每种残余油的形成机理也不同。实验结果表明:水驱油时,驱替速度与采出程度不成正比,而是存在一个最佳驱替速度,即临界驱替速度;剩余油的形成和分布主要受岩石表面润湿性、裂缝连通性和重力分异的影响;水驱油效率与裂缝地层倾斜角度有关,地层倾斜角度越小,采出程度越高。裂缝性油层较厚时,水驱后油层顶部可能会有大量剩余油,仍具有较大开发潜力。     

缝洞型碳酸盐岩油藏周期注水驱油机理

针对在缝洞型碳酸盐岩油藏中能否实施周期注水的问题,在分析缝洞型油藏不同岩溶背景注采关系特征的基础上,利用CFD流体力学软件建立缝洞组合机理模型,开展了周期注水驱油模拟,并运用类比法总结了缝洞型油藏周期注水驱油机理:通过周期性地改变注水量和注入压力引起大尺度缝洞连通体中流体流动状态的变化(段塞流、管流),在重力及浮力以及流动压差综合作用下,使管道盲端、微裂缝、相连溶洞、孔洞中的剩余油得到动用,实现扩大注水波及体积的目的。缝洞型油藏周期注水驱油机理的初步明确,为矿场不同岩溶背景下注水方式的优选和注采参数的确定提供了理论依据。     

新型表面活性聚合物驱油剂

从分子结构与性能关系入手,研发了具有低界面张力、可聚合的表面活性单体,将可聚合表面活性单体与丙烯酰胺进行共聚,采用复合引发体系、控制低温聚合的方法合成了一种新型表面活性聚合物驱油剂,并利用红外光谱、冷冻蚀刻电镜技术对其结构及其在溶液中的分布状态进行了表征。研究结果表明,可聚合表面活性单体与丙烯酰胺参与了接枝共聚,因而克服了色谱分离效应,新型表面活性聚合物驱油剂在不同水质中具有良好的水溶性、增黏性、耐温抗盐性与抗剪切性能,同时具有较低的油水界面张力,质量分数为0.15%的聚合物溶液与大庆采油一厂原油的界面张力达到1×10 1mN/m数量级。岩心驱油实验表明:新型表面活性聚合物驱油剂具有较好的增黏性及较低的油水界面张力,采收率较普通水解聚丙烯酰胺提高了5.2%。     

具有表面活性的两亲性聚合物SL-1的合成及其乳化性能

以丙烯酰胺和侧基含磺酸基、酯基和长链烷基等基团的表面活性单体YS为原料,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用自由基溶液共聚法合成了具有表面活性的两亲性聚合物SL-1。利用FTIR方法对SL-1的结构进行了表征。考察了SL-1溶液质量浓度对SL-1与大庆原油的界面张力的影响,随溶液质量浓度的增大,SL-1溶液与原油的界面张力呈降低的趋势,最低可达7.84mN/m。分析了影响SL-1与大庆原油形成的乳状液的稳定性的因素。实验结果表明,当SL-1溶液质量浓度为1500mg/L、YS含量为2.0%(x)时,将该SL-1溶液应用于温度低于80℃、矿化度为5000～25000mg/L的油藏,形成的乳状液具有较好的稳定性,现场应用具有较好的经济效益。     

OCS表面活性剂中试产品应用于大庆原油的界面张力性能研究

研究了OCS表面活性剂中试产品在强碱NaOH条件下应用于大庆不同原油时的油-水界面张力特性。结果表明,对于大庆采油一厂至四厂的原油,OCS表面活性剂质量分数在0.1％～0.3％、NaOH质量分数在0.6％～1.2％的范围内,油-水界面张力可达到超低(约10~(-3)mN/m数量级),能够满足大庆油田复合驱用表面活性剂使油-水界面张力达到超低的要求。研究结果还表明,聚合物的加入有利于原油-表面活性剂体系间超低界面张力的形成。     

The Effect of Alkali and Surfactant on Polymer Molecular Structure

Abstract

With the technical development of enhanced oil recovery (EOR), the alkali/surfactant/polymer (ASP) compound flooding technique has been the necessary choice in Daqing oilfield. Compared to average polymer flooding, ASP compound solution decreases the interfacial tension (IFT) between water and crude oil; however, the viscosity and viscoelasticity of ASP solution were performed by surfactant and alkali, both of which could affect the polymer moleculal structure and the oil recovery of ASP flooding. Considering practical requirements in oilfield development, much effort has been focused on the effect of alkali and surfactants on polymer solution by laboratory experiment and theoretical analysis. The results indicate that alkali and surfactants cause the interfacial tension decrease; at the same time, the molecular structure of the polymer is changed and the viscosity and viscoelasticity of polymer solutions are decreased. In addition, alkali neutralizes with negative ion on polymer molecular and causes the polymer molecular chains to curl up, forming a “band” molecular structure. Those actions could make viscoelastic behavior and rheological property of ASP solution weak.     

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

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。     

聚合物类型对油水界面性质影响研究

采用平面张力仪和表面粘弹性仪研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）和疏水缔合聚合物（HAP）对油水界面性质的影响研究结果表明,疏水缔合聚合物HAP可以显著降低煤油／模拟水体系界面张力,但对模拟油／模拟水体系界面张力影响较小;部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA对煤油／模拟水和模拟油／模拟水体系界面张力无明显影响。无论是煤油／模拟水体系还是模拟油／模拟水体系．随聚合物溶液浓度的增加,部分水解聚丙烯酰胺类聚合物CA均使体系界面剪切粘度逐渐增大。而疏水缔合聚合物HAP均使体系的界面剪切粘度先增加,后降低,而后再增加。部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）相对分子质量较大时,HPAM溶液／模拟油体系的界面剪切粘度较大。     

OCS表面活性剂工业品的界面活性及驱油效率

针对现有三元复合驱油体系化学剂费用投入大,经济效益差的缺点,利用廉价的大庆减压渣油为原料合成了驱油用表面活性剂OCS.测试结果表明,OCS表面活性剂工业品具有优异的降低原油-地层水界面张力的能力,能在较宽的碱浓度和表面活性剂浓度范围内使不同大庆采油厂原油的油-水界面张力降至10^-3mN/m.在无碱条件下,对于大港油田枣园1256断块原油,当OCS活性剂质量分数达到0.2%时,油-水界面张力即可降至10^-3mN/m.大庆原油的平面模型驱油试验表明,OCS表面活性剂、碱和聚合物三元复合体系（ASP）的驱油效率比水驱提高20%以上.     

疏水缔合型聚合物浓度对SZ36—1油田油水界面性质影响研究

为了研究耐盐疏水缔合聚合物对油水界面性质的影响。采用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪研究了不同浓度聚合物对原油模拟油与模拟水体系的界面张力、界面剪切粘度、Zeta电位的影响。结果表明．水相为疏水缔合聚合物溶液时,随聚合物浓度增加,原油模拟油油水界面张力降低．界面剪切粘度增加,Zeta电位的绝对值总体呈增加的趋势。     

复合驱油体系与大庆原油间界面张力的研究

本文讨论了石油磺酸盐Ｂ—１００体系和Ｎａ２ＣＯ３体系与大庆原油间的界面张力等值图；讨论了Ｂ－１００－Ｎａ２ＣＯ３体系、Ｂ－１００—Ｎａ２ＣＯ３—３３３０Ｓ体系与大庆原油间的界面张力等值图。研究了表面活性剂的类型和浓度、碱的类型和浓度及地层水矿化度等对复合体系界面张力的影响。通过以上这些研究，探讨了碱——表面活性剂二元复合体系及碱—表面活性剂——聚合物三元复合体系与大庆原油间形成超低界面张力的机理。研究结果在理论上为大庆油田开展三元复合驱提供了充实的实验依据。