裂缝性油藏渗吸采油机理数值模拟

基于渗吸采油机理和渗流理论,建立考虑重力和毛管压力的静态和动态渗吸机理数学模型,并利用室内实验数据验证了模型的可靠性,然后利用该模型研究了原油黏度、基质渗透率、岩块尺寸、界面张力以及驱替速度对渗吸采油的影响。研究表明:渗吸采收率随原油黏度增加而降低,黏度越小,初期渗吸速度越快;基质渗透率与渗吸采出程度正相关,低渗油藏至致密油范围内渗吸采油效果差异显著;岩块尺寸与渗吸采出程度负相关;不考虑重力时,界面张力较低导致渗吸采油无法发生,考虑重力时,超低界面张力下渗吸采油也能发生,总体呈现出随着界面张力降低渗吸采收率先升后降的趋势,并且不同界面张力范围内毛管压力和重力的作用存在差异;裂缝性油藏驱替速度存在最优取值范围,应在保证产油速度的条件下优选驱替速度以获得较高采收率。     

低渗储层动静态渗吸采油效果实验研究

渗吸采油是低渗、超低渗储层有效开发方式之一,明确动、静态渗吸采油特征差异,评价影响渗吸效果的主控因素敏感性一直是该类储层渗吸采油研究的核心。基于低渗储层基质岩心,开展了动、静态渗吸对比实验,分别评价了初始渗透率、孔隙结构、渗吸压力、裂缝、边界条件及渗吸介质等因素对低渗储层渗吸驱油效果的影响。研究结果表明：1)在静态渗吸实验方法下,随着渗吸压力的增大,采出程度呈现先增大后减小的趋势;孔隙结构越好,较高初始渗吸速度的持续时间越长,渗吸驱油效率越高;随着初始渗透率、渗吸表面积及界面张力的变大,渗吸采收率呈上升趋势。2)在动态渗吸实验方法下,采出程度、驱油速度与渗吸压力呈正相关趋势,其余因素对渗吸驱油效果的影响规律与静态渗吸驱油规律基本一致。3)相较于静态采收率,动态采收率在渗吸-驱替的协同作用下明显更高;此外,驱替作用对采收率的贡献程度与渗透率、孔隙结构、渗吸压力以及岩心端面开放程度呈正相关趋势,与表面活性剂溶液界面张力呈负相关趋势。该研究成果对低渗储层渗吸采油方式优化具有一定借鉴价值。     

裂缝性油藏水驱过程中基质的动用程度及基质贡献率

裂缝性（双重介质）油藏渗流过程复杂、注水开发过程中含水上升快、开发难度大,针对注水能否有效采出基质中原油问题,研究基质动用机理、程度及规律。采用ECLIPSE油藏数模模拟软件,分析裂缝系统和基质系统的采出程度、基质产油量在总产油量中的比例,分析窜流系数、基质渗透率、裂缝渗透率、注水速度等因素对水驱基质贡献率的影响。研究表明:裂缝越发育,基质渗透率越高,基岩的渗吸排油作用越明显,越有利于提高水驱油效果;注水速度越低,越能发挥基质的渗吸排油作用,水驱效果越好。该研究获得了基质贡献率和动用程度的数值范围及变化规律,建议对裂缝性油藏采取低速注水开发策略     

延长油田典型致密油储层渗吸-驱替采油机理定量分析

渗吸法驱油是致密油储层重要的采油方式之一,目前主要针对裂缝系统与基质系统之间的渗吸机理进行了较为深入的研究,但对于渗吸和驱替作用对渗流阶段采出程度的影响和贡献却未形成统一的认识。为此,基于延长油田水磨沟区长8致密油储层的孔隙结构分布特征以及裂缝系统和基质系统驱替压力特征分析,利用核磁共振技术定量表征驱替法和渗吸法对采出程度和可动流体分布的影响。实验结果表明:研究区致密油储层渗流能力的主控因素为喉道半径;裂缝性岩心样品基质系统的采出程度主要受控于渗吸作用,裂缝系统的采出程度主要受控于驱替作用;核磁共振定量分析驱替法和渗吸法的采收率分别为32.30%~39.32%和9.60%~19.49%;致密油储层岩心样品的微观孔隙结构复杂,且渗吸-驱替过程中流体流动方向受微观孔喉润湿性影响,因此渗吸法与驱替法的可动流体分布没有严格的孔隙尺寸界限。     

致密储集层渗吸影响因素分析与渗吸作用效果评价

为了探索如何有效发挥裂缝与基质之间的渗吸作用、提高致密储集层开发效果,采用高压大模型物理模拟系统和核磁共振等技术,建立了不同尺度岩心渗吸物理模拟实验方法,研究了致密储集层渗吸过程的影响因素,并构建了水驱油时渗吸作用的定量评价方法。研究表明:逆向渗吸过程中,渗透率越低,油滴析出越晚,渗吸平衡时间越长,采出程度越低;裂缝可有效扩大致密基质与水接触的渗吸面积和渗吸前缘的范围,减小油排出的阻力,提高渗吸速度和采出程度;岩石越亲水,岩样的渗吸速度和采出程度越高。顺向渗吸过程中,渗透率越低,渗吸作用越明显;驱替采出程度与渗透率呈正相关,而渗吸采出程度与渗透率呈负相关。注水吞吐的渗吸距离要大于单纯的逆向渗吸距离,渗透率和注入倍数越大,渗吸距离越大。致密储集层大规模体积压裂与改变储集层润湿性、注水吞吐相结合有利于提高致密储集层的渗吸效果。图9表2参23     

延长油田特低渗油藏适度温和注水方法与应用

为解决裂缝性特低渗油藏注水开发水窜、水淹问题,提高水驱开发效果,以延长油田南部地区长8油藏为研究对象,建立了裂缝-基质动态渗吸室内实验评价方法,确定了制约渗吸效果的关键因素,获得了渗吸速度的数学表达式,建立了考虑渗吸-驱替双重作用的渗流数学模型,确定了研究区最佳注采参数。研究表明,水驱油过程存在使渗吸驱油效率达到最高的最佳驱替速度,且随着渗透率的降低最佳驱替速度变小;储集层品质指数和岩石水相润湿指数越大,渗吸驱油效率越高,而初始含水饱和度、油水黏度比越大,渗吸驱油效率越低;延长油田南部长8特低渗油藏最佳注采比为0.95,含水率95%时预测的水驱采出程度为17.2%,较常规注水(注采比1.2)增加2.9个百分点。充分发挥渗吸-驱替双重作用的"适度温和"注水技术可显著提高裂缝性特低渗油藏注水开发效果。     

低渗透油藏裂缝动态渗吸机理实验研究

根据低渗透油藏裂缝与基质交渗流动的理论模型和物理模型,建立了裂缝与基质之间动态渗吸的实验方法并就裂缝内驱替速度、油水黏度比、润湿性,初始含水饱和度等参数对动态渗吸效果的影响进行了实验研究.对于低渗透裂缝性油藏,在压力梯度作用下水在裂缝内流动,同时由于毛细管力作用水渗吸到基质内,渗吸到基质中的水将油替换出来渗流到裂缝中,注入水再将裂缝中的油驱替到出口端,这就是裂缝与基质之间的交渗流动.动态渗吸实验结果表明:在本实验条件下,存在一个最佳驱替速度(3.0 mL/h),渗吸效率最高为35.5%;在一定的驱替速度范围内,由干毛细管力与黏性力的共同作用,渗吸效果最好.亲水岩心的动态渗吸效果最好.油水黏度比越小,动态渗吸效果越好.初始含水饱和度越高,毛细管力越小,动态渗吸效果越差.图6参20     

不同水淹速度下的渗吸实验研究

水自发渗入基质岩块从而驱替出其中的油是天然裂缝性油藏提高采收率的重要机理。油藏岩心的室内实验测试发现因自然渗吸产生的渗吸采收率对评估油藏动态具有重要作用。当前大部分室内渗吸实验都是水淹程度不变的情况下进行的,而在实际油藏生产过程中,油水界面是不断上升的,导致之前所处油环境中的基质岩块被水所包围,引起自然渗吸过程中渗吸接触面的变化。文章基于水自发渗入饱和了模拟油的砂岩系统,对不同水淹速度下的自然渗吸进行了实验研究。研究发现水淹速度的快慢对早期渗吸驱油效率以及最终的渗吸采收率具有重要影响。水淹速度过快,早期的渗吸采油效率较高,最终采收率较低;水淹速度越慢,早期采油效率较低,但最终采收率较高。     

致密砂岩油藏高温高压动态渗吸特征及影响因素

为解决致密砂岩油藏水驱过程中基质动用程度低的问题,开展了4种典型表面活性剂作用下的注水吞吐动态渗吸岩心实验,研究了表面活性剂质量分数、驱替速度、注入量、闷井时间、渗透率、裂缝对动态渗吸效果的影响。研究结果表明:动态渗吸驱油效率随驱替速度的加快先提高后降低,随表面活性剂质量分数、注入量和闷井时间的增加而提高,但驱油效率的增幅不断降低;采用AEO-2型阴离子表面活性剂的渗吸效率最高,其最佳注入方式为0.3%质量分数、0.1 mL/min驱替速度、1.2倍孔隙体积注入量和18 h闷井时间;渗透率、裂缝与动态渗吸效率呈正相关性,开展大规模体积压裂和酸化改造是提高动态渗吸效果的重要因素。矿场试验结果显示,油井经过注水吞吐动态渗吸后,平均产油量提高幅度达166%,平均含水率下降幅度达25.8%,增油降水效果显著,具有较大的应用和推广前景。     

JZS油田裂缝性潜山油藏基质驱油效率研究

为研究裂缝性潜山油藏基质与裂缝的出油过程,定量基质驱油效率,以JZS油田裂缝性潜山油藏为原型,建立单裂缝模型,研究基质的驱油效率,绘制基质驱油效率图版。驱油动力研究表明,当基质渗透率小于3×10~(-3)μm~2时,基质驱油主要动力为渗吸作用,其次为驱替作用,当基质渗透率大于3×10~(-3)μm~2时,基质驱油主要动力为驱替作用,其次为渗吸作用。驱油效率研究表明,基质驱油效率随地层原油黏度增加急剧降低,以JZS油田物性特征为例,当基质物性为1×10~(-3)μm~2时,地层原油黏度由3mPa·s增至200mPa·s,基质驱油效率由12.5%降至3.2%。JZS油田裂缝性潜山油藏基质驱油效率为12.5%,其中渗吸作用贡献10.1%,驱替作用贡献2.4%。研究成果对裂缝性潜山油藏制订开发策略具有指导意义,同时驱油效率图版可为该类油藏标定采收率提供依据。     

A PRACTICAL APPROACH FOR FIELD SCALE PERFORMANCE ESTIMATION OF WATER INJECTION IN FRACTURED OIL RESERVOIRS

In this study, a practical method is developed to predict the waterflooding performance in naturally fractured reservoirs (NFR) if the production rate is dominated by the capillary imbibition transfer between matrix and fracture. Capillary imbibition transfer rate is defined explicitly as a function of matrix (permeability, wettability, and size), flow (rate or velocity) and reservoir (size) properties. Verification of the formulation is based on previously performed experimental and numerical studies. Then, a correlation between total water injected and total oil produced is developed using the abstract relationship between recovery and time proposed by Aranofsky et al. (1958). A parametric study is performed to obtain a critical (or optimum) injection rate for an efficient recovery of oil. It is shown that a critical injection rate value exists depending on the capillary suction capability of matrix. Beyond the critical rate, the process becomes inefficient as the increasing rate would not yield a faster oil recovery.     

A PRACTICAL APPROACH FOR FIELD SCALE PERFORMANCE ESTIMATION OF WATER INJECTION IN FRACTURED OIL RESERVOIRS

In this study, a practical method is developed to predict the waterflooding performance in naturally fractured reservoirs (NFR) if the production rate is dominated by the capillary imbibition transfer between matrix and fracture. Capillary imbibition transfer rate is defined explicitly as a function of matrix (permeability, wettability, and size), flow (rate or velocity) and reservoir (size) properties. Verification of the formulation is based on previously performed experimental and numerical studies. Then, a correlation between total water injected and total oil produced is developed using the abstract relationship between recovery and time proposed by Aranofsky et al. (1958). A parametric study is performed to obtain a critical (or optimum) injection rate for an efficient recovery of oil. It is shown that a critical injection rate value exists depending on the capillary suction capability of matrix. Beyond the critical rate, the process becomes inefficient as the increasing rate would not yield a faster oil recovery.     

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.     

Surfactant induced reservoir wettability alteration: Recent theoretical and experimental advances in enhanced oil recovery

Reservoir wettability plays an important role in various oil recovery processes.The origin and evolution of reservoir wettability were critically reviewed to better understand the complexity of wettability due to interactions in crude oil-brine-rock system,with introduction of different wetting states and their influence on fluid distribution in pore spaces.The effect of wettability on oil recovery of waterflooding was then summarized from past and recent research to emphasize the importance of wettability in oil displacement by brine.The mechanism of wettability alteration by different surfactants in both carbonate and sandstone reservoirs was analyzed,concerning their distinct surface chemistry,and different interaction patterns of surfactants with components on rock surface.Other concerns such as the combined effect of wettability alteration and interfacial tension (IFT) reduction on the imbibition process was also taken into account.Generally,surfactant induced wettability alteration for enhanced oil recovery is still in the stage of laboratory investigation.The successful application of this technique relies on a comprehensive survey of target reservoir conditions,and could be expected especially in low permeability fractured reservoirs and forced imbibition process.     

动态渗吸对超低渗透油藏开发的影响及应用

针对超低渗透油藏渗透率低、孔喉结构复杂、非均质性强、常规注水难以建立有效驱替、裂缝-基质间渗吸作用强等问题,运用室内渗吸实验和相似理论,在分析超低渗透油藏动态渗吸驱油机理的基础上,得到动态渗吸特征及主要影响因素,并将实验室数据应用到油田现场。实验结果表明:影响超低渗透油藏动态渗吸的主要因素包括润湿性、注入速度、裂缝密度、吞吐周期等。其中,润湿性是渗吸的主要影响因素,岩石亲水性越强,渗透率越高,裂缝越多,动态渗吸效果越好;适合超低渗透油藏开发的注水速度为0.1 mL/min;合理吞吐周期为2～3个,优化闷井时间为30 d左右。矿场试验表明,鄂尔多斯盆地A油田5口水平井进行体积压裂并利用动态渗吸采油后,平均含水下降20个百分点,5口水平井累计增油2 145 t,效果显著。研究成果对超低渗透油田生产方案的制订有指导意义。     

油田注水吞吐采油的可行性分析

Graham.J．W．的自吸理论公式揭示了裂缝性油藏自吸水驱油量与基质的物性、润湿性、油水界面张力、原油粘度以及油水接触面积的关系。根据这一理论公式，阐明了注水吞吐采油井应选择地层能量不足、原油粘度低、剩余可采储量高、油层亲水并具有1～2个物性好的主力油层，最好是反韵律所组成的裂缝发育的油组。亲油岩心、高粘度原油的全模拟实验证明，在注入水中加入表面活性剂和粘土防膨胀剂，可有效地保护储层、降低油水界面张力、改变岩石润湿性．可大幅度提高原油采出程度。     

裂缝性油藏中的渗吸作用及其影响因素研究

对裂缝性油藏建立了以毛管自吸为主要采油机理的数学模型,并对影响裂缝性油藏采出程度的敏感参数进行研究,结果表明：对于等温渗流过程,裂缝密度是影响采出程度的主要因素,裂缝密度越大,采出程度越高;当裂缝系统充填有高温流体时,岩块表面温度对采出程度的影响大于裂缝密度,温度的升高通过降低原油粘度、增加弹性能量和改善岩石表面的润湿性增加最终采收率;采出程度随裂缝密度呈指数变化规律,衰变指数与基质表面温度有关     

裂缝性油藏低渗透岩心自发渗吸实验研究

裂缝性低渗透油藏注水开发时,注入水沿裂缝窜流,油井含水率高,地下注水波及效果差,油层水淹后仍有大量原油滞留在基质岩块中.渗吸排油是裂缝性低渗透油藏重要的采油机理,为研究各种因素对渗吸效果的影响,采用胜利油区纯梁采油厂天然低渗透岩心,通过在地层水和表面活性剂溶液中的自发渗吸实验,研究了润湿性、温度、粘度、界面张力等因素对渗吸的影响规律.实验结果表明:温度不是影响渗吸的直接因素,而是通过改变模拟油的粘度来间接影响渗吸;润湿性、模拟油粘度以及界面张力是影响自发渗吸的主要因素,岩石越亲水,模拟油粘度越低,渗吸采收率越高;对于亲水岩心,渗透率和界面张力控制着渗吸发生的方式;不同渗透率级别对应一个最佳的界面张力范围,在该范围内,渗吸的采收率最高;对于亲水—弱亲水岩心,岩心渗透率越大,所对应的最佳界面张力越低.     

延长组长6低渗油藏高温高压条件下裂缝对渗吸效率的影响

杏子川油区长6储层是典型的特低渗油层,具有成岩压实作用强、孔隙度低、渗透率小、溶蚀孔和微裂缝发育、孔隙喉道细小且小孔喉所占比例很大、微观非均质性强的特点。目前,对该特低渗油藏渗吸驱油研究不够深入,通过压裂的方法以及高温高压渗吸实验结合恒速压汞实验、核磁共振实验、CT扫描实验等岩心资料分析方法,研究了裂缝长度和发育程度对渗吸驱油效率的影响。研究结果表明:高温高压渗吸过程主要是小孔隙内的油水置换,水进入小孔隙将油置换到大孔隙中;含裂缝渗吸效率比基质渗吸效率高,缝长越长,渗吸效率提高就越大;在渗吸初期阶段,剩余饱和度随渗透率的增大而减小,渗吸效率随渗透率的增大而增大,效果较为明显。在开发过程中应尽量增加裂缝发育程度,增大基质渗透率,增加基质与裂缝的接触面积,以提高渗吸采收率。