砾岩油藏聚合物驱微观机理研究

应用微观透明仿真刻蚀模型和平面填砂模型研究了砾岩油藏聚合物微观驱油机理。微观模型驱油实验结果表明，聚合物可驱替砾岩油藏喉道和孔道中的剩余油，不能驱出盲端剩余油；油的流动机理，在亲水模型中以剪切夹带为主，而在亲油模型中以拉丝、桥接为主。平面填砂模型聚合物驱实验中明显看到形成油墙，波及体积增加，水驱剩余油明显减少。6种平面填砂模型聚合物驱提高采收率程度不同，最终采收率有较大差别。砾岩模型的最终采收率低于砂岩模型，这是由于砾岩油藏中不流通孔道和盲端较多，残留在其中的油较多。砾岩模型的非均质性越严重，聚合物驱的效果越好。砾岩储层岩心颗粒均匀充填模型的聚驱采收率增值为10．56％，主流线两侧充填密度不同的、主流线充填密度较高的及均匀充填的3个以陶瓷颗粒模拟砾岩颗粒的填砂模型，聚驱采收率分别为9．95％，9．06％及8．87％。聚合物驱仍能用于水驱后的砾岩油藏。图14表1参12。     

砾岩油藏水驱与聚合物驱微观渗流机理差异

砾岩油藏特殊的沉积环境导致储层孔隙结构呈现复模态特征,渗流系统以“稀网-非网状”流态为主,水驱与聚合物驱微观渗流机理及两者差异的研究成为油藏提高采收率的难点和关键。克拉玛依油田属于典型的砾岩油藏,选取实际岩心为研究对象,采用CT扫描技术研究了亲水和弱亲油岩石的水驱和聚合物驱微观驱替机理,并且在驱油效率影响因素分析的基础上,建立了2种驱替方式下砾岩油藏的最终采收率计算模型。实验结果表明：砾岩油藏亲水岩石水驱与聚合物驱渗流机理均以沿岩石表面“爬行”驱替为主,而弱亲油岩石则均以沿孔隙中部“突进”驱替为主,由于渗流机理的差异性,亲水岩石水驱后残余油主要在细喉道及孔隙交汇处赋存,聚合物溶液通过更强的剪切拖拽作用把这些残余油切割成许多小油滴,进而随着聚合物溶液顺利通过狭窄的喉道向前运动,以达到提高油藏采收率的目的;弱亲油岩石水驱后残余油主要以油膜形态及细孔道赋存为主,聚合物溶液以更强的剪切应力促使油膜通过桥接连通和形成油丝2种方式从颗粒表面被聚合物驱替带走。由于聚合物溶液与注入水溶液的性质存在本质差别,导致复模态的孔隙结构对聚合物溶液渗流和驱替的影响远小于水驱溶液。因此,针对2种不同润湿性的岩石,储层孔隙结构是水驱油效率的主控因素,物性和含油性的影响较小,而聚合物驱效果则与水驱后残余油饱和度具有较好的相关性,利用建立的模型可以有效地预测2个驱替阶段油藏的采收率。     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联，分别计量3支岩心产出油水，模拟二维纵向非均质正韵律油层，进行三元复合体系驱油实验，根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理。又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验，将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中，利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析，综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率。三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾，大幅度提高原油采收率，且中渗透率层提高采收率幅度最大；二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中，高渗透率层以提高驱油效率为主，中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积，低渗透翠层以扩大波及体积为主。驱油效率占提高采收率的比例平均为55．75％。图6表1参1     

驱替条件对砂砾岩油藏水驱油效率的影响

研究了岩样几何尺寸，驱替速度、注入倍数、注水水质及油水粘度比对水驱油效率的影响，对砂砾岩油藏，水驱油实验应做到发挥毛管力作用，合理控制指进作用，尽可能提高注入倍数，在严格控制驱替条件之后，室内水驱油效率与矿场动态吻合。     

孔隙结构对砾岩油藏聚表二元复合驱提高采收率的影响

为明确聚表二元复合体系对不同模态岩心的驱替特征和剩余油动用规律,选用3种典型孔隙结构的天然岩心,分别从孔隙、岩心和矿场3个尺度研究孔隙结构差异对二元复合驱提高采收率的影响:①利用核磁共振原位驱替实验研究水驱、二元复合驱过程中各种孔隙结构岩心中的剩余油变化规律;②采用全直径岩心驱替实验研究不同孔隙结构岩心的驱替特征与驱替效果;③利用矿场开发数据对比双模态砂岩和复模态砾岩储集层二元复合驱开发特征的差异。研究结果表明:孔隙结构越复杂,水驱效果越差,二元复合驱提高采收率幅度越大;二元复合驱可以增加对单模态和双模态岩心中1～3μm孔隙区间内剩余油的动用程度,但复模态岩心仍以动用孔隙半径大于3μm孔隙区间内的剩余油为主;全直径岩心驱替实验表明二元复合驱体系的注入可大幅提升复模态岩心的驱替压力,同时乳化岩心中的剩余油,有效扩大波及体积,进而大幅提高采收率;与砂岩油藏相比,复模态孔隙结构的砾岩油藏更容易发生窜流,实施化学驱提高采收率,必须解决宏观高渗通道的封堵与微观孔隙结构差异导致的波及效率等问题。图14表6参19     

极限含水条件下三元复合驱及聚合物驱提高采收率效果分析

以大庆油田杏二西油层为例，探讨长期含水100％、地层中的原油以残余油为主条件下化学驱提高原油采收率的问题。在杏二西油层实施了三元复合驱试验，中心井区提高采收率幅度达19．46％，表明对于水驱采出程度非常高、地层中的原油主要是残余油的油层，采用三元复合驱可大规模驱动残余油、大幅度提高驱油效率。三元复合驱提高采收率机理是大幅度提高驱油效率及扩大波及体积，而聚合物驱则仅通过扩大波及体积提高油田采收率，无法提高驱油效率。油田大量实际资料和杏二西油层数值模拟研究表明，对高含水、以残余油为主的油层采用聚合物驱不能提高驱油效率，因而其提高采收率幅度低，对类似杏二西油藏条件的油层不宜采用聚合物驱，而宜采用三元复合驱提高采收率。图4参24     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联,分别计量3支岩心产出油水,模拟二维纵向非均质正韵律油层,进行三元复合体系驱油实验,根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理。又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验,将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中,利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析,综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率。三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾,大幅度提高原油采收率,且中渗透率层提高采收率幅度最大;二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中,高渗透率层以提高驱油效率为主,中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积,低渗透率层以扩大波及体积为主。驱油效率占提高采收率的比例平均为55.75％。图6表1参1     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联,分别计量3支岩心产出油水,模拟二维纵向非均质正韵律油层,进行三元复合体系驱油实验,根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理.又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验,将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中,利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析,综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率.三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾,大幅度提高原油采收率,且中渗透率层提高采收率幅度最大;二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中,高渗透率层以提高驱油效率为主,中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积,低渗透率层以扩大波及体积为主.驱油效率占提高采收率的比例平均为55.75%.图6表1参1     

砾岩油藏聚合物驱后二元和三元复合驱的优选

新疆克拉玛依油区七东区发育砾岩油藏,经聚合物驱后虽已进入高含水期,但仍具有较高的挖潜、开发、再利用价值。二元和三元复合驱是砾岩油藏聚合物驱后提高采收率常用的开发方式。利用柱状天然岩心进行室内物理模拟实验,分析对比聚合物驱后二元和三元复合驱的注入压力、含水率、采收率以及微观剩余油分布特征,优化选择砾岩油藏聚合物驱后的开发方式。实验结果表明:二元和三元复合驱的含水率和注入压力相差较小,三元复合驱的采收率略高于二元复合驱;通过紫外荧光显微镜观察二元和三元复合驱后的岩心薄片,分析微观剩余油分布类型,发现三元复合驱后的剩余油分布类型以粒间吸附状为主,容易堵塞渗流通道,开采困难;而二元复合驱后的剩余油分布类型以颗粒表面吸附状为主,对储层伤害较小,对后续开发影响较小。综合考虑采收率、施工成本和储层伤害等情况,最终优选二元复合驱作为研究区聚合物驱后的开发方式。     

不同驱油体系在贝雷岩心中的驱替特征

为了保持室内岩心驱油实验中孔隙结构对驱替剂驱油效果的影响与实际砂岩油层孔隙结构的影响一致,使用气测渗透率300×10-3μm2的贝雷、人造、天然均质岩心进行常规压汞实验和驱油实验.研究了不同类型岩心孔隙结构差异及其对驱油效果的影响,分析了不同驱油体系在贝雷岩心中的采收率及注入压力变化.实验结果表明:贝雷岩心与天然岩心在孔喉结构上有一定的相似性,能够充分体现各种体系的驱油效果;在贝雷岩心中,保持体系黏度、表面活性剂质量浓度相同条件下,化学驱采收率由高到低顺序为弱碱三元体系、强碱三元体系、聚合物—甜菜碱表活剂体系、聚合物体系,三元复合驱后续水驱阶段采出的油量对化学驱采收率的贡献较大,驱油过程中体系是否发生乳化对驱油体系的驱油效果存在明显影响;聚合物溶液和三元体系驱替过程中的压力存在明显的不同,聚驱过程中的主要特点是注化学剂过程结束后压力快速下降,复合驱压力变化曲线主要特点是注化学剂结束后水驱阶段压力先上升后下降,乳化—捕集机理是造成注入压力曲线形态差异的主要原因.     

低渗透稀油油藏水驱后氮气泡沫驱适应性

吐哈油田低渗透稀油油藏注水开发进入高含水期后,水淹程度高,水驱调整措施效果较差,亟需寻找后续提高采收率方法。针对低渗透油藏注入能力差、不适合注聚合物等高黏度流体的特点,利用水驱、氮气泡沫驱和水驱后氮气泡沫驱开展室内实验研究,探讨驱油效率及其影响因素。结果表明,水驱驱油效率随渗透率的增加而升高,与渗透率呈较好的对数关系;氮气泡沫驱驱油效率为67.66%,较水驱驱油效率提高10.62%;氮气泡沫驱可在水驱的基础上提高驱油效率约9.63%。实验用泡沫的残余阻力系数大于1,表明氮气泡沫驱通过堵水调剖,提高了水驱后油藏的采收率,从机理和实验提高驱油效率程度判断,氮气泡沫驱适用于吐哈油田低渗透稀油油藏。     

驱替条件对砂砾岩油藏水驱油效率的影响

研究了岩样几何尺寸、驱替速度、注入倍数、注水水质及油水粘度比对水驱油效率的影响。对砂砾岩油藏,水驱油实验应做到发挥毛管力作用、合理控制指进作用,尽可能提高注入倍数。在严格控制驱替条件之后,室内水驱油效率与矿场动态吻合。     

油水界面张力对三元复合驱驱油效果影响的实验研究

用组分、结构相近的同系列表面活性剂配制三元复合体系,进行不同平衡界面张力和瞬间界面张力条件下的岩心驱油实验和微观驱油实验,通过岩心驱油实验结果分析油水间平衡、瞬间界面张力对驱油效果的影响规律;通过微观驱油实验结果分析低界面张力体系能够提高驱油效率的机理。结果表明,较低的平衡和瞬间界面张力有利于三元复合体系提高采收率。其机理是：三元复合体系的低界面张力有利于水驱后剩余油的启动和运移。     

克拉玛依砾岩储集层微观水驱油机理

以克拉玛依油田六中区下克拉玛依组砾岩储集层为研究对象,从储集层特征分析和渗流机理研究着手,通过室内实验,研究砾岩储集层水驱油和渗吸过程中微观孔隙动用规律,分析孔隙结构与驱油效率关系,研究微观剩余油分布特征和长期水驱油对储集层孔隙结构的影响。研究表明：目前剩余油饱和度较高,但剩余油主要分布于小孔隙之中;水驱过程中,优先动用的是超大孔隙,对采出程度起主要贡献的是中大孔隙;渗吸过程中,优先动用的是小孔隙,对渗吸作用起主要贡献的是中小孔隙;孔隙结构是影响驱油效率和微观剩余油分布的关键因素;长期水驱后,孔隙中填隙物发生膨胀、分散、运移和溶蚀,大孔道增多,连通性变好,储集层微观非均质性进一步增强。图11表5参21     

影响砾岩油藏注水开发效果的地质因素

砾岩油藏注水开发效果明显差于砂岩油藏。储层严重的层间、层内、平面、微观非均质是影响注水开发效果的主要因素：平面上油水运动规律受沉积相带的控制；剖面上水洗状况极不均匀；大量的高渗透结构与构造导致不少油井水窜、水淹；严重的微观非均质和储层敏感性又使得储层的驱油机理变复杂，驱油效率降低。     

克拉玛依油田Ⅲ类砾岩油藏氮气泡沫驱可行性

克拉玛依油田Ⅲ类砾岩油藏原油黏度较高、层内非均质严重,水驱开发效果较差,目前已有部分区块转注蒸汽开发。对该类区块中较有代表性的二中西区、六中区进行了常温泡沫驱油配方研究和室内一维物理模拟评价实验。结果表明,泡沫驱油体系注入量达到0.3 PV,可以提高采收率20%以上;注入段塞达到0.5 PV时,提高采收率有明显的拐点,推荐矿场试验注入段塞0.6 PV.泡沫驱油技术用在非均质严重的普通稠油油藏,可显著提高采收率。     

低渗透油藏复合生物酶驱油室内实验研究

延长油田属于典型的低渗透油藏,一次开采采收率低,水驱含水率上升快,整体驱油效果差。生物酶是一种无污染水溶性制剂,可有效注入地层孔隙中,改变岩石润湿性,剥蚀岩石颗粒表面原油,降低残余油饱和度,从而提高原油采收率。利用一维填砂物理模型和岩心流动实验,对SUN型复合生物酶溶液的驱油效果进行了室内实验及评价。结果表明:当SUN型复合生物酶溶液的注入体积分数约为3%,注入量约为0.4倍孔隙体积时,驱油效果最佳,并且对于低渗透岩心的驱油效果也相当明显,驱油效率提高值最大可达11.4%,表明SUN型复合生物酶驱油剂对低—特低渗透油藏具有较强的适应性。     

克拉玛依油田红山嘴砾岩油藏开采方式探讨

红山嘴油田属克拉玛依Ⅱ类砾岩油藏,已有20多年的注水开发历史,虽然采出程度较低,但综合含水率较高,注采矛盾十分突出.针对该油田主力区红48断块克下组油藏,在室内和矿场试验的基础上,利用数值模拟手段,对该油藏后期水驱、聚合物驱和深部调驱等技术进行了研究.结果表明:目前条件下,水驱开发油藏最终采收率可以达到标定采收率;聚合物驱能够实现稳油控水和提高油藏最终采收率,但措施成本高和需要改善配液水质;深部调驱技术虽然在提高采收率方面略次于聚合物驱开发,但能较好地克服聚合物驱所面临的问题.综合分析认为,深部调驱技术是目前条件下改善该油藏开发效果较好的开采方式.     

非相态稀体系三元复合驱油机理数学模型

在引进的UTCHEM数值模拟软件基础上，建立了非相态稀体系三元复合驱油机理数学模型，并利用所建立的数学模型对UTCHEM数值模拟软件进行了改进，对改进后的模型进行的模拟功能测试结果表明，模拟计算给出的水驱，聚合物驱和三元复合驱综合含水率变化曲线符号实际开采规律；三元复合驱比聚合物驱较大幅度地降低了油层剩余油饱和度，说明所建立的非相态稀体系驱油机理数学模型能够正确地模拟三元复合驱过程。     

北二东泡沫复合驱试验取得好效果

北二东泡沫复合驱先导性矿场试验历经5年多时间，提高采收率超过25％，表明泡沫复合体系具有较强的流度控制、发泡能力和较高的驱油效率，并具有比聚合物驱和三元复合驱更高的波及效率和驱油效率。该项试验取得4个方面的重大技术创新：①泡沫复合驱油方法在水驱砂岩油田开发中的首例成功实践。泡沫复合驱集聚合物驱、三元复合驱、碱驱及常规泡沫驱等多种驱油特性于一体，其中三元体系提高了驱油效率，气体上浮作用扩大了波及体积。