海拉尔油田分子膜增注技术研究与实践

针对海拉尔油田在注水开发过程中存在注水井注入压力长期居高不下、注水量低的问题,提出通过注入一种带有阳离子基团的物质（在此称为分子膜剂）溶液可以缓解这一问题。该分子膜剂与带有负电荷的岩石表面具有极强的吸附能力,被注入地层后会取代水膜而吸附在岩石孔隙内表面,并形成一层纳米级分子膜,使岩石由原来的强水润变为中间湿或弱水湿,从而提高了水相渗透率,达到降压增注目的。通过室内试验研究及现场应用实践表明,该技术可以降低该油田注水井的注水压力,提高油藏的吸水能力。     

分子膜复合增注技术在双河油田的应用

针对双河油田中低渗透注水井增注困难的问题,进行了分子膜复合增注机理研究。室内试验表明,MQ-Ⅱ分子膜能在岩心表面吸附,可使强水湿岩石表面转变为弱水湿,岩心水相渗透率经分子膜复合驱替后比单纯酸化提高5％～10％。通过现场实施证实,分子膜复合体系可使双河油田低渗透储层酸化增注有效率大幅提高。     

基于孔隙矿物和流体分布的致密油储层润湿性研究

基于孔隙周围矿物分布和不同大小孔隙内流体分布特征研究致密油储层岩石整体及不同大小孔隙的润湿性。首先基于扫描电镜实验研究了致密油储层中不同尺寸孔喉周围的矿物分布特征,其次借助自发渗吸和核磁共振实验研究了不同流体进入致密油储层孔隙后的分布状态,最后基于孔隙周围的矿物分布特征,通过岩石分别在水相和油相中自吸后的自吸曲线和核磁T₂谱分布判断岩石整体及孔喉润湿性。研究结果表明,目标岩心大孔隙周围以碳酸盐岩矿物为主,小孔隙周围以黏土矿物和硅酸盐矿物为主;自发渗吸和核磁实验相互验证显示岩石整体偏水湿,具体为大孔隙偏油湿,小孔隙偏水湿。该研究为评价致密油岩石整体及不同大小孔隙的润湿性提供了新思路。     

聚合物分子尺寸与砾岩油藏孔喉匹配关系

采用核孔膜过滤实验,研究了部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）分子线团半径与核孔膜孔喉直径以及砾岩油藏孔喉的匹配关系。通过对聚合物溶液过滤后核孔膜的过滤速率、质量浓度及黏度的分析可知,分子质量小于3.57×107Dalton的HPAM能够顺利通过孔喉直径大于0.70μm的核孔膜,但在孔喉直径小于0.70μm的核孔膜上产生明显滞留。随着HPAM分子质量的增加,聚合物溶液的过滤速率降低,且更易于发生分子滞留。分子质量小于3.57×107Dalton的聚合物均不会对渗透率大于55.4×10-3μm2的砾岩油藏造成严重堵塞。HPAM的分子线团半径与核孔膜孔喉直径的匹配关系对研究其与砾岩油藏孔喉的匹配关系具有一定的指导意义。     

考虑岩石润湿性的新导电模型研究

考虑岩石的润湿性,用连续函数模拟油珠表面和孔隙表面的接触关系,提出了新的岩石导电模型(CWRM)。当油珠进入具有不同孔喉尺寸岩石模型后,由于岩石具有的润湿性,油珠和岩石孔隙表面可能具有不同的接触方式。在水润湿性的储层中,油珠和孔隙表面之间会有水膜,水膜保持了连续的导电路径,因此,水润湿性岩石中常会形成低电阻率。相反,在油润湿性岩石中,油珠与岩石孔隙表面紧密接触,可能完全堵死孔喉,导致岩石电阻率异常地增高。所以,即使在含油饱和度相同的情况下,岩石的电阻率也会因为润湿性不同而显著地变化。根据阿尔奇公式和CWRM模型,在考虑岩石润湿性的情况下,计算了岩石模型的含水饱和度。计算结果表明,使用阿尔奇公式和CWRM计算的含水饱和度,其差值可达10％或更高。对于水润湿和油润湿岩石,根据CWRM计算的I一Ww关系在双对数坐标中都是曲线关系。CWRM模型和结论均被野外数据和实验室数据所证实。     

分子膜驱剂对束缚水饱和度和残余油饱和度的影响

阐述了分子膜驱剂NMD-300能够改变油藏岩石润湿性，使油湿性油藏和水湿性油藏都向弱水湿转变。通过驱替实验发现：与空白实验相比，用分子膜驱剂溶液浸泡过的石英砂，颗粒的润湿性向弱水湿方向转变，其束缚水饱和度明显升高，残余油饱和度有所降低，有利于提高采收率。     

储层特性与饱和度对核磁T_2谱影响的数值模拟

建立了复杂储层的三维非规整网络模型,通过微观数值模拟研究了饱含水核磁T2谱与孔隙尺寸分布间的关系,讨论了储层特征及饱和度等对T2谱的影响规律.结果表明,饱含水岩样T2谱与孔喉半径分布具有很好的相似性,随着喉道半径、孔喉比的增大,核磁T2谱的峰值均向右移动,其不同之处在于:孔喉比增大时,孔隙体T2谱与喉道T2谱逐渐分开;含水饱和度为53%时,中等水湿岩样T2谱左边部分与水湿岩样基本重合,右边部分弛豫时间明显大干水湿岩样;油湿岩样的弛豫时间在整个区间内均大干水湿岩样;随着含水饱和度的降低,强水湿岩样T2谱峰值信号强度减弱,在左边短弛豫时间处出现另一缓慢增强的T2峰;中等水湿岩样T2谱原峰值处的信号强度降低,在右边长弛豫时间处出现一个以油的表面弛豫为主的峰.     

多孔介质的润湿性对聚驱稠油微宏观效率的影响

岩石表面的润湿性影响聚合物微观和宏观驱油效率。采用可视化微观模型和微观照相技术研究了强水湿和油湿多孔介质下聚合物微观驱油效率和驱替机理。分析了束缚水与稠油分别在两种润湿介质下的微观形态和分布对聚合物的吸附、滞留,连续性和非连续性流动,驱替前缘以及洗油效率的影响。微观模型实验结果表明,在水湿环境,地层水趋向分布于岩石骨架表面并在孔壁附近形成较厚的水膜,聚合物趋于附着在孔壁处,在这些区域聚合物的洗油效率较高;在油湿环境,束缚水主要以非连续相分布在孔隙介质中,聚合物溶液发生咬断效应,原油吸附在孔喉处,聚合物只能部分扫除原油,乳液的形成能辅助聚合物溶液驱替油相。聚合物在水湿介质的微观驱油效率明显高于油湿介质。岩心流动实验结果与微观模型分析一致,相同浓度的聚合物溶液在强水湿岩心前缘突破所需的时间长于油湿岩心,突破前缘更规整,水湿岩心和油湿岩心的水驱采出程度分别为21.5%OOIP和15%OOIP。聚合物在油湿岩心的"门槛"黏度较大。聚合物黏度为500mPa·s时,水驱后水湿岩心和油湿岩心的原油采收率增幅分别为23%OOIP和17%OOIP。     

储层特性与饱和度对核磁T2谱影响的数值模拟

建立了复杂储层的三维非规整网络模型,通过微观数值模拟研究了饱含水核磁T₂谱与孔隙尺寸分布间的关系,讨论了储层特征及饱和度等对T₂谱的影响规律。结果表明,饱含水岩样T₂谱与孔喉半径分布具有很好的相似性,随着喉道半径、孔喉比的增大,核磁T₂谱的峰值均向右移动,其不同之处在于:孔喉比增大时,孔隙体T₂谱与喉道T₂谱逐渐分开;含水饱和度为53%时,中等水湿岩样T₂谱左边部分与水湿岩样基本重合,右边部分弛豫时间明显大于水湿岩样;油湿岩样的弛豫时间在整个区间内均大于水湿岩样;随着含水饱和度的降低,强水湿岩样T₂谱峰值信号强度减弱,在左边短弛豫时间处出现另一缓慢增强的T₂峰;中等水湿岩样T₂谱原峰值处的信号强度降低,在右边长弛豫时间处出现一个以油的表面弛豫为主的峰。     

驱替速率对自吸相对渗透率和残余饱和度的影响

自吸动力网络模型是建立在复杂的薄膜流动、膨胀和流体的吸跃迁的客观描述基础上的.该模型表明,薄膜膨胀是受毛管力的控制的非经性的扩散过程;前缘驱替与跃迁的竞争与速度相关,这就决定了速率与相对渗透率和残余饱和度有关.为了对比目前使用的拟静模型,模型中跃进只受接触角控制,动力网络模型把驱替速率作为一种附加的跃迁抑制机理.网络模型用于分析驱替速率、接触角、孔喉比、孔喉形状对相对渗透率的影响.计算的相对渗透率和残余饱和度与实验室对强水湿的贝雷砂岩实测数据进行了对比.驱替速率对特定岩石和湿相影响的程度取决于孔喉比的大小,孔喉比越大,影响程度越高.