烷基二苯并噻吩类化合物的运移示踪：基于驱替实验和分子模拟的研究

原油中烷基二苯并噻吩类化合物沿运移路径的分布,除了受地质色层分馏效应的影响,还受到有机质来源、成熟度、沉积环境等多种因素的影响。为了研究地质色层分馏效应单一因素下烷基二苯并噻吩类的运移示踪规律,在驱替模拟实验的基础上,用气相色谱-质谱方法剖析了驱替路径上该类化合物的分布特征和运移分馏规律,并从分子模拟角度进行了佐证。结果表明：随着运移距离的增加,吸附油中二苯并噻吩（DBT）、甲基二苯并噻吩（MDBT）和二甲基二苯并噻吩（DMDBT）的绝对浓度均呈现递减趋势;参数4-/1-MDBT、4,6-/（1,4+1,6）-DMDBT和4,6-/2,4-DMDBT显著减小,而参数2,4-/（1,4+1,6）-DMDBT和（2,6+3,6）/（1,4+1,6）-DMDBT则呈现出显著的上升趋势。根据分子模拟结果,发现烷基二苯并噻吩类与水介质之间吸附作用的强弱同时与化合物的Connolly分子表面积及偶极矩紧密相关,表面积和偶极矩越大,分子越容易与地层介质中的水分子发生吸附作用,且分子偶极矩的差异影响更显著。     

咔唑类化合物的运移示踪机理及应用

咔唑类含氮化合物是一种良好的油气运移示踪剂。咔唑分子9号碳位上的氢原子易与疏导层基质表面的含氧官能团作用产生氢键,导致咔唑类化合物可逆或不可逆地吸附并部分残留在疏导层中。该氢原子受到的屏蔽程度不同,导致化合物受到的吸附几率存在差异。因此,根据咔唑类化合物在正相色谱图上的出峰顺序,可推测其在疏导层中的运移情况;根据不同类型的咔唑类化合物在原油中的绝对含量和比值,可推断油气运移的方向和相对距离。     

注水岩芯烃类气体对原油的重力稳定驱替

本文给出了两个垂直岩芯驱替实验及模拟结果。岩芯驱替包括从岩芯底部注水后,再从顶部注入平衡气和分离器的气体。结果表明,在两个实验中均形成了移动油带。当注入分离器的气体时,也可以通过气化作用将原油回收。对回收原油的组分分析表明,见气后大部分中间组分作为凝析物产出。因毛管的滞留作用从最后的水饱和剖面中观察到很重要的结果。岩芯中有效梯度比按平衡方程模拟给出的组分值大。     

水气混合物驱替高黏度原油的效率研究

利用物理方法对水气混合物作用于高黏度原油的驱替效率进行了研究,介绍了水驱、气驱和水气混合物驱的驱油特点,评价了不同黏度原油的驱替效率,并得到水气混合物含气量与驱替效率间的关系.研究证明,使用水气混合物可改善原油的驱替过程,降低残余油饱和度.     

油气二次运移地球化学常用参数变化规律的新认识——石油二次运移模拟实验的启示和思考

为了利用地球化学参数的变化规律正确判断油气二次运移方向，运用自行设计的实验装置进行了油气运移模拟实验，对收集的样品族组分、饱和烃色谱一质谱、芳烃色谱质谱、烷基酚类化合物及中性氮化合物进行了分析。结果表明，原油在通过输导层的运移过程中，具有和色谱（色层）过程同样的效应，在地层中运移的组分（除饱和烃族组分外）含量都不是单调地降低或者升高，而是有一个富集的过程。将化合物相对浓度曲线和化合物比值曲线合成一张图，则可根据化合物相对浓度和比值的关系正确判断运移的方向：二者一致升高的方向或者一致降低的方向就是油气运移的方向；如果二者不一致，那么降低的一方的变化方向就应是油气运移的方向。图15参12     

聚合物驱替Nubia原油的效果

加聚合物注水是最广泛应用于改善注水开发的措施之一。这是由于聚合物流度比的作用，这种作用使注水的水平和垂向波及效率都得到了提高。在目前的研究工作中，实验室工作完成了对聚合物驱替Nubla原油作用的研究。这种原油取自于Suez-EGYPT湾的十月油田，由于剩余油饱和度值不同，应用聚合物溶液的浓度和段塞大小也不一样。结果表明：在注入聚合物的初期，随着剩余油饱和度的增加，采收率也相应增加。这是因为石油的相对渗透率（因石油的流度引起的）是含油饱和度起作用。在油藏开采的早期含油饱和度很高。人们还发现由低浓度大段塞而获得的采收率比高浓度小段塞的采收率高。最大的聚合物采收率（表示为聚合物产出油的体积／注入聚合物的重量）是在聚合物浓度为500ppm，段塞大小为15％的孔隙体积（PV）时得到的。     

芳烃地质色层效应的模拟实验

为考察芳烃系列地质色层效应,利用未混油或混油源岩样品在低温、加压条件下对块状暗色泥岩及灰质泥岩样品进行排烃模拟实验,实验样品来源于渤海湾盆地东营凹陷坨73井沙三下段3160m处泥岩及梁斜61井沙四上段2432m处灰质泥岩,两块样品有机碳含量分别为3.08%和4.0%,成熟度指标R_o分别为0.42%和0.45%。实验结果显示,芳烃系列地质色层效应强弱与芳烃化合物分子量大小呈正相关关系,分子量越大,运移能力越弱,地质色层效应越不明显;排烃过程造成萘等低分子量系列离子流含量整体升高,而三芳甾烷等高分子量系列离子流含量整体下降;在系列内部,重排后的1,3,6-TMN(三甲基萘)较1,2,5-TMN容易运移,甲基取代菲比其对应的无取代基的母体菲难以运移,氧芴、硫芴及联苯系列内部各化合物相对含量变化较大,该系列化合物有关比值具有作为油气运移指标的潜力。     

不同粘弹性驱替液下毛管数对驱油效果的影响

通过在微亲水人造岩心上开展的室内驱油物理模拟试验,探讨了毛管数对不同粘弹性聚合物溶液驱油效率及残余油饱和度的影响.同时,在相同毛管数条件下,研究了不同粘弹性聚合物溶液对其驱油效率及残余油饱和度的影响,得到了不同粘弹性条件下毛管数与驱油效率关系的一族曲线;比较系统地研究了不同粘弹性聚合物溶液下毛管数对驱油效率及残余油饱和度的影响规律,即在毛管数相同的条件下,聚合物溶液的粘弹性越高,体系的采收率越高,残余油饱和度越低,说明了聚合物溶液的弹性也是影响其提高采收率、降低残余油饱和度的重要因素.对进一步深入研究聚合物驱油机理和现场作业具有行重要指导意义.     

考虑弥散的混溶驱替模拟

弥散是混溶驱替过程中一种重要的传质方式,在一定程度上决定着体积波及效率,然而很多混溶驱替模拟过程均未考虑弥散的影响。为此,根据随机建模方法来构建体中心网络模型,利用Kirchoff定律和有限差分方法对模型压力场和浓度场进行耦合求解,开展混溶驱的动态网络模拟,分析孔隙结构特征参数与流体流动参数对混溶驱的影响。结果表明：与不考虑弥散的混溶驱相比,考虑弥散的混溶驱体积波及效率更高,驱替流体突破时间更晚,前缘突破时的采出程度更高;对于考虑弥散的混溶驱,孔隙非均质性越强（或孔隙连通性越低或黏度比越大或驱替流量越大）,黏性指进现象越明显,体积波及效率越低,前缘突破时间越早,采出程度越低;前缘突破时的采出程度与孔隙非均质性（或孔隙连通性）呈线性关系,与黏度比（或驱替流量）呈乘幂关系。该研究成果对于弄清溶质运移规律和提高驱替流体的体积波及效率具有重要意义。     

三元复合驱替液取样器的结构与流场模拟研究

在三元复合驱技术中,黏度是驱替液重要的技术指标之一,在配注过程中需要取样检测。驱替液在取样过程中受到一定程度的剪切后会发生降解,造成黏度下降,不能真实反映配注系统中驱替液的黏度情况,为此设计一种低剪切取样器,通过螺纹配合控制活塞缓慢移动,降低驱替液在取样时受到的剪切作用。对取样器内部流场进行模拟分析,发现取样腔内的样品黏度几乎不受剪切影响,这是因为取样腔内径较大,且活塞移动速度慢,流动剪切极小;而出入口的细管内样品黏度略低于取样腔内样品黏度,这是因为细管直径较小,流动剪切比取样腔内大,但还不足以破坏驱替液的高分子链缠结结构,不会造成样品黏度的不可逆损失。该取样器结构在取样过程中能最大程度保持样品黏度,便于准确测试流程中驱替液的真实黏度。     

不同类型储层驱替速度对提高原油采收率的影响

从渗流力学的基本规律出发,对几种不同类型储层驱替速度对提高油气采收率的影响进行了理论探讨.研究结果表明,对于一维均质储层,加大水湿层内垂向非均质储层和存在启动压力梯度的低渗透储层的驱替速度,能提高油气采收率;对于水湿双重介质储层,如果基质渗透率很低,应适当降低驱替速度,可以更充分地发挥基质与裂缝系统间毛管力窜流的交换作用,有利于提高油气采收率.对于水湿层内垂向非均质储层和基质渗透率较大的双重介质储层,要平衡毛管力的有利和不利两个方面的作用,驱替速度过大或过低都会影响采收率的提高,因而存在一个最佳驱替速度.     

注气参数对注气驱非稳态驱替效果的影响

非均质油藏注入气与原油由于受粘性指进、重力和毛管力作用,表现出复杂的非稳态驱替特征.使用标定多相流态的无因次量组,采用组分数值模拟技术研究无因次注气参数(扩散数Nd、重力数Ng)对注气混相驱非稳态驱替效果的影响.结果表明,对于注气混相驱随着扩散数增大,溶剂与原油之间传质效果增强,与原油混相更加充分,驱油效率增大;而对于注气非混相和近混相驱,随着扩散数增大,驱油效率减小,采收率越小.注气速度引发的重力数越小,表现为驱替特征稳定程度由强变弱而最终影响驱油效率;而密度差异造成的重力数越小,驱替前缘越稳定驱油效率越高,控制合理的注气参数可以有效改善注气驱替效果,从而提高采收率.     

石油二次运移的分子地球化学特征

该文采用索氏抽提法获得模拟实验中不同运移距离的油样,用GC/MS对这些油样中的饱和烃、芳烃馏分进行了分析。正构烷烃、烷基菲、烷基硫芴以及烷基芴在石油二次运移初期分馏效应的研究结果表明:极性非常小的正构烷烃进入充满水的疏导层后,受粘土矿物物理吸附的影响较大,导致nC_18-/nC₁₉₊的峰值比在一定的运移距离内呈现递减的趋势,当物理吸附达到平衡后,nC_18-/nC₁₉₊峰值比则有明显的递增趋势;极性较大的芳烃馏分在地质色层效应的影响下,烷基菲、烷基硫芴、烷基芴表现出明显的高分子滞后的运移分馏效应;正构烷烃和芳烃馏分在石油二次运移初期首先受到物理吸附的作用,并且这种作用对正构烷烃在时间、空间上的影响远大于芳烃馏分。这些实验认识为合理有效地评价油气运移过程提供了有力的研究依据。     

基于孔隙网络模型的微观水驱油驱替特征变化规律研究

结合逾渗理论,采用截断威布尔分布作为孔喉特征分布函数,模拟储层岩心的初次油驱过程和二次水驱过程,建立了油水两相三维准静态孔隙网络模型;通过模型计算与试验结果的对比,验证了孔隙网络模型的有效性。利用建立的孔隙网络模型,研究了岩心在水湿情况下,储层微观孔隙结构参数如孔喉比、配位数、形状因子等对水驱油驱替特征的影响。研究结果表明,储层岩心的孔喉比越小、配位数和形状因子越大,残余油饱和度越小,水驱油的驱替效果越好;形状因子的变化对驱油效率影响较大。     

非均质油藏井网注采参数优化的可视化模拟驱替实验

油藏储层的非均质性是影响油、水渗流规律及采收率的内在因素,注采参数是影响非均质油藏采收率的外在因素,可视化模拟驱替实验是确定非均质油藏合理注采参数的有效手段.利用可视化动态仿真驱替实验装置进行水驱油的驱替实验,通过设计7套采用不同的注采参数的实验方案,研究非均质油藏的物性差异、井网形式以及注采参数对水驱程度的影响.研究结果表明,对于非均质油藏,注水开发初期,渗流阻力主要为油对水的阻力,驱替受储层非均质性影响不明显,随着驱替不断进行,孔隙喉道的阻力成为主要阻力,驱替越来越不均衡.对比不同实验方案,通过优化调整非均质油藏的井网形式和注采参数,可以实现最大程度的均衡驱替,改善水驱油藏开发效果,获得更高的采收率和经济效益.     

岩石气水两相渗流的玻璃刻蚀驱替实验与有限元数值模拟对比

岩石微观可视化两相渗流特征研究对于油气田开发具有重要意义。分别采用微观可视化玻璃刻蚀驱替实验和有限元数值模拟对岩石中微观气水两相流体的动态渗流特征进行了研究,并将数值模拟结果与微观玻璃刻蚀驱替实验结果进行了对比验证。结果表明,有限元数值模拟结果与玻璃刻蚀驱替实验结果基本一致。气水两相流驱替实验过程中存在明显的指进现象;驱替结束后,分布在大孔喉和与大孔喉相连的孔隙中的水被驱替,未被驱替的水主要分布在小孔喉、小孔喉控制的大孔隙和孔隙盲端;单相渗流达到稳态后,流动通道中心的流体流速比入口处流体流速大,孔喉半径越大,压力降低越慢。微观玻璃刻蚀驱替实验方法能较好地观测微观指进现象和气体在通过狭窄喉道时的运移跳跃现象,而有限元数值模拟方法则具有成本低、易于操作、实验可重复性高等优点。微观玻璃刻蚀驱替实验与有限元数值模拟相结合研究气水两相渗流效果更佳。     

考虑渗吸和驱替的致密油藏体积改造实验及多尺度模拟

矿场试验表明,压裂后不立即放喷,依靠焖井过程的驱替和渗吸可置换小孔隙内的原油,提高原油采出程度。为探索该过程机理,进行了实验和模拟研究。首先,带压渗吸实验,模拟裂缝壁面在驱替压差和毛管力共同作用下的渗吸行为,无因次时间中加入驱替项（Δp）,对实验结果进行归一化处理;其次,建立基于CT 扫描的孔隙尺度模型,通过致密岩心采收率拟合, 获得驱替、渗吸的相渗和毛管压力;最后,在油藏尺度,分别赋予基质和裂缝不同的相渗和毛管压力,模拟矿场实际油水流动。结果表明:带压渗吸采收率明显高于自发渗吸采收率,提高幅度10%~15%;无因次时间中加入驱替项,可对实验结果进行较好的归一化;调整微观孔隙结构如孔道/ 喉道半径、孔喉比、配位数等参数可以实现渗吸采收率的拟合;油藏尺度对基质/ 裂缝以及渗吸/ 驱替的划分,可准确反映开采初期含水率变化。     

岩心驱替实验中基于LF-NMR的油、水动态定标方法及应用

低场核磁共振技术可以实现岩心水驱油过程中油、水含量和分布的定量监测,对于提高采收率的研究具有重要意义。为了保证测试结果的准确性,如何进行油、水定标,建立核磁共振信号和油水质量之间的对应关系至关重要。基于低场核磁共振（LF-NMR）岩心驱替实验,建立了岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积与岩心中油水质量或体积的对应关系,形成了一种新的动态定标方法。实验结果表明,在油和水定标中,均质岩心和非均质岩心含水质量/含油体积与对应水峰/油峰的峰面积存在正比关系,而且定标结果与常规标样的定标结果存在较大差异。利用此方法可以根据岩心驱替过程中T₂驰豫谱峰面积来确定岩心中的含水和含油量,在百口泉油田X井区YFP-2泡沫体系驱油效果评价实验中应用成功,说明此动态定标方法具有很好的实际应用价值和前景。     

驱替过程中重力舌进特征的核磁共振可视化实验

重力舌进是一种岩心驱替实验中常见的由于重力作用导致驱替剂沿岩心上缘或下缘突进的现象,其直接影响驱替剂的应用效果。由于在驱替过程中无法对岩心内部进行直接观察,因此对重力舌进现象没有直观的认识。利用油藏数值模拟方法模拟了重力对水驱油过程中流体流动形态的影响,并利用基于核磁共振成像技术的岩心驱替可视化实验方法研究了重力舌进产生的条件及影响因素,同时提出了一种获得产生重力舌进特征临界密度差的新方法。研究结果表明,驱替流体与被驱替流体的密度差是产生重力舌进现象最直接的原因;当实际的密度差大于临界密度差时,则产生显著的重力舌进现象;驱替介质的黏度和驱替流量对重力舌进特征的影响并不明显;在实际生产过程中,可以根据地层流体性质优选驱替液的密度,减少重力舌进对驱替效果的影响。     

基于均衡驱替的多井干扰下产液量优化方法

为实现水驱油田多井干扰下均衡驱替,采用油藏数值模拟和实例验证方法,提出以驱替突破系数作为均衡驱替新标准,并将实际驱替分为油井水井均衡、油井不均衡但水井均衡、油井均衡但水井不均衡、油井水井不均衡4种模式,针对每种模式,研究建立了合理液量优化方法,通过注采调配,实现了多井干扰条件下均衡驱替。研究表明:驱替突破系数小于3时为均衡驱替,驱替突破系数大于3时为非均衡驱替,驱替突破系数介于3~14时为注采调配优化方法的最佳适用范围。研究结果为油水井配产配注提供了新的措施和思路。