三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。     

利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究

实验测定了水解聚丙烯酰铵(HPAM)溶液和黄原胶溶液的流变特性及其在多孔介质中的流变特性,建立了衰竭层效应和粘弹性效应共同存在条件下聚合物溶液在多孔介质中的表观粘度计算模型.用这两种聚合物溶液在不同的浓度和注入速度条件下进行了驱油实验.结果表明,聚合物分子缠结作用的增强可引起表观粘度增加或衰竭层厚度降低,从而使平行于油水界面的拉动残余油的力增加,残余油饱和度降低,驱油效率提高.随浓度或注入速度的增加,HPAM溶液的驱油效率升高.在浓度低于缠结浓度时,黄原胶溶液的驱油效率很低.但其浓度只要高于缠结浓度一定程度后,驱油效率就会保持一个较高的值.增加注入速度时,黄原胶溶液的驱油效率提高值不变.     

粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究

实验研究了水解聚丙稀酰胺溶液的粘弹性,分析了粘弹性聚合物溶液对残余油的作用机理,研究了粘弹性聚合物溶液提高残余油驱替效率的机理。根据微观渗流实验,建立了描述聚合物溶液粘弹性的特征参数与孔隙盲端中残余油驱替效率的对应关系,粘弹性越强,对盲端中残余油的驱替效率越高。聚合物溶液可将残余油拉成“油丝”,形成新的油流通道——“油丝”通道,文中理论分析并证明了聚合物溶液的粘弹性可以形成稳定的“油丝”油流通道。研究结果表明,聚合物驱提高微观驱油效率的机理是由于聚合物溶液的粘弹特性,残余油是被聚合物溶液拉出来的,而不是推出来的。粘弹性的聚合物溶液均会不同程度地降低各类残余油量,粘弹性越大,携带出的残余量越大,驱替效率越高。     

粘弹性聚合物溶液能够提高岩心的微观驱油效率

人们普遍认为,聚合物驱不能提高微观驱油效率。而新近的大量研究成果不再支持这一观点。通过实验室岩心驱油实验,对水驱后的不同残余油类型进行了研究,并将残余油的类型划分为:①岩石表面的油膜;②“盲端”状残余油;③毛管力作用下的孔喉残余油;④岩心微观非质部分未被波及的残余油。研究表明,粘弹性的聚合物溶液驱替后,所有类型的微观残余油均减少。而且其在孔隙中的速度分布与牛顿流体有很大不同,在驱替不同类型的残余油时,表现出很强的“拉、拽”作用。研究证实了微观驱油效率的提高与聚合物溶液的弹性有关。不同性质的聚合物溶液具有不同的弹性。选用不同的聚合物驱油时,其提高采收率幅度的差异可高达6%OOIP以上。大庆油田工业规模聚合物驱开发区块的密闭取心资料也证实了这一观点。研究较全面地阐述了:①一些聚合物驱成功与失败的原因;②开展聚合物驱油时应考虑的因素;③如何进一步提高聚合物驱油的采收率。粘弹性的流体在孔隙介质中的流变性还需进一步做大量的研究工作。研究牛顿流体所得到的许多结论在用于粘弹性流体时,还有待于重新评价。     

聚合物溶液在驱油过程中对盲端类残余油的弹性作用

从微观驱油实验出发,研究了聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响,定量分析了聚合物溶液的弹性在驱油过程中对残余油的作用机理.研究结果表明,对于油湿盲端,随着聚合物溶液弹性的增加,盲端类残余油的驱油效率提高.对于水湿“盲端”,聚合物溶液不能提高不可动残余油的驱替效率.如果“盲端”处的残余油为可动油,或有其他油滴流入“盲端”与残余油聚并,即可形成较大的可动油滴,用粘弹性流体驱替,可使“盲端”处残余油饱和度降低.对仿真类孔隙介质,聚合物溶液的粘弹性均可提高微观驱油效率.     

粘弹性流体驱替孔喉残余油的机理分析

针对孔喉处有一滴残余油的并联孔道简化模型,从毛管阻力方程和表征驱替动力的线性粘弹性流体二维稳态流动Maxwell本构方程出发,得到了无量纲化诸特征参数,导出了化学驱条件下的微观毛管数Nc、临界驱替孔喉直径Dcr和临界驱替界面张力σcr的表达式,定义了孔喉残余油微观驱替效率St。在化学驱实际范围内取参数值,采用有限差分法求解,得到了孔喉道中的压力场:在其他条件相同时,沿程无量纲压力ρ 在喉道附近大幅度下降,无量纲局部压力损失Δp 随威森博格数We增大而增大,受雷诺数Re和喉道、孔隙直径比β的影响很小;在其他条件相同时,Dcr值随驱替流体松弛时间λ值增大、表观粘度μ增大、油水界面张力σ减小而减小;σcr值随λ值的增大显著增大,随孔喉比β′的增大而降低;启动孔喉残余油(使St>0)所需的界面张力σ值随λ值的增大而增大。利用文献报道的2个油藏的数据讨论了计算结果。图9参10。     

不同驱油体系下毛管数对驱油效率的影响

室内实验研究了一元、二元及三元驱油体系下毛管数对原油驱油效率的影响、效果比较及粘弹性对残余油饱和度的影响，国外在三元复合驱油方面做了大量的工作，美国进行了先导实验、室内研究，国内也进行了大量研究并开展了大规模的矿场实验。但在不同条件下体系毛管数对原油驱油效率影响的实验研究方面，国内尚未发现成型理论及系统的研究成果。通过室内物理模拟实验，进行了聚合物粘弹性及体系毛管数对驱油效果影响的实验研究．对油田指导现场试验具有重要的意义。     

利用聚合物粘弹效应提高驱油效率

本文研究了孔隙介质中聚合物的粘弹效应及利用粘弹效应提高聚合物驱油效率的可能性。根据粘弹效应系数Rve的定义，通过测定有滞留分子存在的岩心中，不同注水速度下的Rve值，可以判断聚合物溶液在孔隙介质中的流变特征。当Rve=1时，表明聚合物溶液以该流速通过孔隙介质未产生拉伸流动，当Rve＞1时，表明聚合物溶液以该流速流动时产生了拉伸流动；本文系统测试了在一定岩心中Rve与流速的关系曲线，找出了聚合物溶液开始产生拉伸流动的速度──临界粘弹流速Vc1。在此基础上进一步研究了Vc1对聚合物驱油效率的影响，认为聚合物驱的速度必须大于Vc1，才能发挥粘弹性的作用，提高注聚效果。     

化学驱中动态界面张力现象对驱油效率的影响

本文测定了两种原油在不同化学驱配方下的油／水动态界面张力变化。通过一系列驱油效率实验，研究了动态界面张力最低值，稳态值，油、水相粘度的变化对驱油效率的影响。实验结果表明：动态界面张力平衡值的大小控制岩心驱替过程化学驱段塞提高采收率的能力。如果仅仅动态界面张力最低值达到超低，将难以获得高的采收率。在含有聚合物的复合驱中，由于协同效应的存在，启动残余油所需的界面张力值不必要达到１０＾－３ｍＮ／ｍ。聚合     

聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析

根据分子动力学基本原理,描述了聚合物驱过程中驱油的分子作用力,经与水驱的分子作用力对比证明,聚合物溶液的粘弹性是聚合物分子与原油分子摩擦力和撞击力的宏观表现,聚合物驱能够提高驱油效率.对大庆油田北一区断西试验区相距30m检查水驱效果的北1-6-检27井和检查聚合物驱效果的北1-6-检26井进行了密闭取心资料研究,由岩心剩余油饱和度密度分布曲线发现,聚合物驱较水驱达到残余油饱和度的岩心比例明显增高,高含油饱和度的岩心比例明显降低.从而证明:在相近条件下,聚合物驱较水驱既能扩大波及体积,又能提高驱油效率.     

高浓度、大段塞聚合物驱油效果的研究

根据目前大庆油田的实际情况,探索了一种新的大幅度提高原油采收率的方法。在室内两维纵向非均质岩心上,进行了一元驱注入时机、聚合物段塞和相对分子质量对驱油效果的影响的研究。研究表明,聚合物浓度越高,采收率越大,产出液处理量越小,经济上越合算;越早转注一元驱,采收率越大,经济效益越好;随着聚合物段塞的增大,聚合物驱采收率增加,但聚合物段塞增大到一定值后,采收率增加的速率开始变缓;企业总利润开始随着聚合物段塞的增大而增加,但聚合物段塞增大到一定值后,企业总利润开始下降;企业最大总利润所对应的聚合物段塞随着油价的增加而增大,较为合理的段塞大小为0．8～1．0PV左右：相对分子质量越高。驱油效果越好。     

孔隙含盐量对原油驱替效率的影响

对储层中含有硬盐的凝析气田进行了孔隙含盐量与原油采收率影响关系的研究,论述了该储层的淡水驱替、毛管油驱替、聚合物驱替对原油采收率增值的影响,为同类油气藏的开发和提高采收率提供了依据。     

注入速度对聚合物驱油效果的影响

运用油藏数值模拟方法研究了注入速度对聚合物驱油效果的影响,并对注入速度影响聚合物驱效果的原因进行了分析,结合现场实际应用情况,提出了大庆油田聚合物驱工业化应用区块的合理注入速度取值范围。     

特低渗透砂岩微观模型水驱油实验影响驱油效率因素

通过鄂尔多斯盆地延长组特低渗透砂岩微观模型水驱油实验,探讨了驱油效率的控制因素。研究发现,特低渗透砂岩储层水驱油过程中,润湿性不同,驱替机理不同。水湿储层表现为驱替机理和剥蚀机理;油湿储层表现为驱替机理和油沿孔道壁流动机理。特低渗透砂岩储层水驱开发中影响开发效果的因素较多,其中包括物性、孔隙结构、注入量、注水速度、润湿性等。特低渗透砂岩储层水驱开发效果对注水速度较为敏感。针对不同的储层,采取合适的注水速度,才能取得较好的开发效果。     

基于并联导电模型的水淹层剩余油饱和度评价方法

储层水淹以后注入水与原生地层水发生混合,导致地层混合液矿化度出现较大变化,如何获得合理的地层混合液电阻率来计算剩余油饱和度成为高含水油田普遍面临的难点问题。通过基于水淹储层并联导电的理论模型,利用迭代计算方法,优选印度尼西亚公式探讨解决水淹储层剩余油饱和度计算难题。首先依据储层导电机理,将地层等效为符合实际地质特征的体积模型,分析储层水淹前后孔隙内注入水和原生水体积的变化规律;然后根据欧姆定律建立水淹层并联导电模型,进而推导出混合液电阻率与剩余油饱和度、原生水电阻率及注入水电阻率的计算关系;最后结合印度尼西亚公式,利用迭代算法获得合理的混合液电阻率值,为高含水储层剩余油饱和度的准确计算提供基础支撑。此方法在涠洲W油田实际应用,计算的剩余油饱和度平均绝对误差小于5%,与以前模型相比其计算精度大幅提高,为高含水开发期油田的剩余油分布特征研究提供了地质依据。