定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油技术研究

为解决鄂尔多斯盆地致密油油藏储层在常规衰竭式开发中地层能量快速下降,产量递减加快的问题,通过室内动态吞吐渗吸驱油实验、椭圆形水驱前缘法以及平面径向流压力传播时间与注入量的关系对定边地区致密油动态吞吐渗吸驱油机理进行了系统研究。结果表明：以0.3%的BHJ8溶液作为渗吸液时,能最大程度提高动态吞吐渗吸采收率,且随着渗吸液注入量的增加而增大,根据试验区水驱前缘距离计算出合理的单井注入量为2 500～3 000 m3,随着延长关井时间,渗吸采收率逐步得到提高,确定最佳关井时间为300 h。通过采取注水动态吞吐渗吸驱油措施后,致密油藏采收率得到明显提升,对致密油藏的高效注水开发具有实际的指导意义。     

表面活性剂对致密砂岩储层自发渗吸驱油的影响

自发渗吸驱油是致密砂岩油藏比较重要的一种采油方式。为了研究表面活性剂对长庆油田致密砂岩储层渗吸效果的影响,采用核磁共振技术,根据天然岩心在地层水和表面活性剂中的自发渗吸实验,研究了不同润湿性岩心自发渗吸的特点,以及表面活性剂对中性润湿砂岩渗吸结果的影响。实验结果表明:强水润湿砂岩的渗吸采出程度为60%左右,而中性润湿砂岩的渗吸采出程度只有33%左右;表面活性剂的加入能够有效提高中性润湿砂岩的渗吸采出程度,0.05%HYZ-5的效果最好。通过岩心驱替实验评价了HYZ-5表面活性剂对中性致密砂岩周期注水采收率的影响,可以看出HYZ-5可以显著提高周期注水的采收率。现场试验证明,A井采用周期注水,注入HYZ-5表面活性剂溶液渗吸驱油后,取得了明显的增产效果,说明表面活性剂可以提高致密砂岩储层的自发渗吸驱油效率。     

大庆扶余油层静态渗吸采油效果及其影响因素

大庆外围致密油藏原油储量十分丰富,但由于缺乏有效开发技术手段,储量动用程度较低。渗吸采油是(弱)亲水致密油藏高效开发的重要技术措施之一。为获得弱亲水致密油藏的高效开采技术,本文分别考察了阴/非离子型表面活性剂"HLX"、"SYH(石油磺酸盐)+Na_2CO_3"、阳离子型表面活性剂"YANG"和非离子表面活性剂"DCY"渗吸液对渗透率Kg2.0×10~(-3)μm~2左右的弱亲水岩心的渗吸采油效果。研究表明,渗吸采收率与渗吸速度不仅受油水界面张力影响,还受岩石孔隙润湿性影响。渗吸采油物理模拟实验结果表明,"YANG"和"DCY"渗吸液兼顾了改变岩石孔隙表面润湿性和降低界面张力两方面功效,因而渗吸采油效果较好,采收率增幅较大。考虑到"YANG"为阳离子型表面活性剂,在储层岩石孔隙内吸附量较大,渗吸采油效果会因此有所降低,故推荐使用"DCY"渗吸液体系,质量分数以0.3%为宜。     

中国致密油藏水平井注水吞吐技术进展与发展趋势

中国致密油藏多采用水平井体积压裂衰竭式开发,水平井产量递减快,一次采收率不足10%。因此,有效补充地层能量是致密油藏体积压裂水平井稳产的关键。注水吞吐是致密油藏水平井的一种有效注水补充能量方法,近年来针对该方法进行了大量的研究和实践。在介绍注水吞吐工艺的基础上,从渗吸采油微观机理以及压力对渗吸排油影响两个方面对注水吞吐机理的研究进展进行了概述,并系统总结了储层性质和工艺参数对注水吞吐采油效果的影响。为了提高注水吞吐的开发效果,目前主要形成了化学处理剂辅助注水吞吐技术、大排量注水强化注水吞吐技术和水平井同井缝间异步注采技术3种改善注水吞吐开发效果的技术。进一步通过总结注水吞吐油藏数值模拟和工艺参数优化的研究成果,分析矿场实践经验,提出了中国致密油藏注水吞吐技术未来发展趋势。     

低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献,明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素,基于毛细管束模型,开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析,明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响;基于孔喉分形分布特征,考虑束缚水和残余油赋存特征,构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型,给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系;构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版,将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型,定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献,为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素，基于毛细管束模型，开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响；基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型，给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系；构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版，将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献，为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

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。     

超低渗油藏表面活性剂降压增注及提高采收率

渭北油田长3油藏为典型的超低渗油藏,在注水开发过程中,由于储层物性差,导致注水驱替困难。部分注水井表现出注入压力高,对应油井低产、含水率高,注水开发效果差。为此开展了4种表面活性剂降压增注及提高采收率实验研究。结果表明,OBS-03生化表面活性剂具有降低界面张力、降低原油黏度、降低驱替压差和提高采收率的能力,并且适合渭北长3油藏的地质条件。矿场试验表明,应用OBS-03型表面活性剂能有效降低注水压力,油井降水增油效果明显。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

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。     

微生物及其代谢物提高低渗透油藏渗吸采收率

自发渗吸是低渗透油藏采油的重要方法,微生物提高渗吸采收率的主要采油机理详细研究报导较少。使 用从油藏环境中分离得到的专利菌株波茨坦短芽孢杆菌BS3096和铜绿假单胞菌LZ3-2,通过自发渗吸实验研究 了细菌和培养基的选择、微生物的生长条件、细菌的代谢产物生物表面活性剂、菌体影响等因素对微生物提高采 收率的影响。研究结果表明,含有脂肽生物表面活性剂的渗吸液可以使油水界面张力从0.8848 mN/m降低至 0.2055 mN/m,接触角由116.4°减小至42.8°,使岩石的润湿性从油湿变为水湿。油水界面张力的降低和岩石润湿 性的改变对提高渗吸原油采收率影响显著,BS3096产的脂肽生物表面活性剂渗吸采收率可达60%;铜绿假单胞 菌PAO1产的鼠李糖脂渗吸采收率为56.26%;LZ3-2产的糖蛋白类生物乳化剂对原油的具有乳化效果,乳化率为 6.96%。渗吸实验中,BS3096菌体在岩心内大量累积,选择性地封堵大孔喉通道,使渗吸液分流至低渗区的小孔 隙中将原油驱替出来,可使采收率提高7.5百分点。在相同的实验条件和表面活性剂浓度下,生物表面活性剂和 化学表面活性剂自发渗吸作用强弱顺序为生物型＞阴离子型＞非离子型＞阳离子型,脂肽生物表面活性剂的渗 吸采收率比化学型表面活性剂高11.8百分点～41.5百分点。本研究为低渗透油藏提供了一种高效经济且环境 友好的提高原油采收率的方法,为微生物及其代谢产物在现场的应用提供了理论支持。     

致密砂岩油藏动态渗吸驱油效果影响因素及应用

渗吸驱油作为致密砂岩油藏高效开发的一项重要技术措施,近年来受到越来越多的关注。致密砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素较多,以鄂尔多斯盆地某区块致密砂岩储层为研究对象,通过岩心动态渗吸驱油实验,评价了渗吸液类型、渗吸液浓度、渗吸液注入量、驱替流速、反应时间以及岩心渗透率对储层岩心动态渗吸驱油效果的影响。结果表明：渗吸液中加入非离子表面活性剂HYS-3能够显著提高动态渗吸驱油效率;渗吸液中表面活性剂的浓度越高、渗吸液注入量越大、反应时间越长、岩心渗透率越高时,动态渗吸驱油效率越高;随着驱替流速的增大,岩心动态渗吸驱油效率呈现出先增大后减小的变化趋势;动态渗吸驱油实验最优参数为：驱替流速为0.2 mL/min,渗吸液为0.5% HYS-3,渗吸液注入量为1.0 PV,反应时间> 48 h。矿场应用试验结果表明,实施注水吞吐动态渗吸驱油方案措施后,S油田5口井的日产油量是措施前的2倍多,含水率明显下降,增油效果显著。     

致密油藏纳米微乳液性能评价与驱油机理分析

自发渗吸为致密油藏提高采收率的主要方式,但常规驱油所用的表面活性剂易被岩石吸附,吸附损失较大,在苛刻油藏中不能满足强化采油的使用要求,提高自发渗吸采收率效果不明显。以环辛烷、脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂、乙二醇、三乙醇胺为原料,制得以有机相为内相、表面活性剂为壳膜的纳米微乳液。通过界面张力及润湿反转实验揭示了其驱油机理,通过自发渗吸实验验证了提高采收率效果。结果表明,0.3%的纳米微乳液体系粒径尺寸约为10 nm,油水界面张力为3.56 m N/m,可将油湿石英片表面的润湿性（130.6°）反转为水湿表面（11.7°）,具有良好的润湿反转能力。岩心在该乳液中的最终自发渗吸采收率为43.2%,约为水的2.4倍,自发渗吸提高采收率效果显著。     

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。     

低渗透油藏转变注水开发方式研究 ——以大港油田孔南GD6X1区块为例

低渗透油藏常规注水开发生产井受效程度低、低产低液、经济效益差,传统水驱开发技术已无法适应低渗透油藏经济有效开发的要求,而借鉴致密油体积压裂后衰竭开采的开发方式,虽然可提高单井初期产能,但由于低渗透油藏砂体规模小、地层压力系数低和原油黏度高、气油比低等特点,仍存在产量递减快、累积产油量和采收率低等问题,因此迫切需要调整开发思路,转变注水开发方式。为此,提出了低渗透油藏由径向驱替向线性驱替转变,由连续注水向注水吞吐、异步注采和油水井互换等渗吸采油方式转变,由缩小井距提高水驱动用储量向体积改造提高单井缝控储量转变的3个转变注水开发方式的新思想;创建了全新的“体积压裂+有效驱替+渗吸采油”开发模式,并应用于大港油田孔南GD6X1区块,初步实施效果显著。     

致密油藏多级压裂水平井同井缝间注采可行性

以大庆油田L致密油藏为例,评价了L致密油藏的压裂改造效果;通过现代产量递减分析和试井分析,总结了生产动态规律;论证了水平井准天然能量、注水吞吐、注CO_2吞吐开发效果。针对致密油藏水平井产量递减快的问题,提出多级压裂水平井同井缝间注采方法,即通过注采分隔装置和注采阀进行同井缝间注采,将井间驱替问题转化为缝间驱替问题。采用数值模拟方法,分别计算了准天然能量衰竭开发、注水吞吐、CO_2吞吐、同井缝间注采4种方式的开发指标。分析结果表明,注水吞吐只能短期内提高累积采油量,不能显著提高采收率;同井缝间注采的产量比CO_2吞吐的产量高、稳产期更长、递减率更小、开发效果更好。进一步提出了致密油藏有效开发方式,即先以准天然能量衰竭式开采,控制地层压力均衡下降,在井底压力降到饱和压力附近时,转入同井缝间异步注采。现场实施时,采用水平井缝间强凝胶封堵完井工艺,即在注采缝之间的水平段射孔、注入强凝胶、封堵套管外侧与岩石连通空间。安装注采分隔装置和配注阀,采用温和注水方式,发挥裂缝的渗吸作用,能控制注入水的快速推进,提高致密油藏产量和采收率。     

延长油田致密油藏注水吞吐机理及应用

为探索致密油藏采收率提高方法,解决该类油藏能量补充困难问题,以延长油田南部地区长₈储层为研究对象,开展长岩心室内吞吐实验,结合核磁共振测试,分析了注水吞吐作用机理及主控因素。结果表明：相同开发条件下,回采速度越低采出程度越高,憋压时间和压力存在最佳值,吞吐周期建议开展3次;渗吸作用是注水吞吐的主要机理,致密岩心自发渗吸驱油效率平均为15.61%。以王平X井为例,初期日产油为14.6t/d,衰竭开采12个月日产油降为3.9t/d,注水1630m³,闷井15d后开井,日产油为13.3t/d。注水吞吐技术在致密油藏能量补充、提高单井产量方面效果显著。该项研究为类似油藏注水吞吐开发提供了借鉴。     

超低渗透油藏高温高压动态吞吐渗吸驱油实验

为了进一步提高超低渗透油藏水驱开发后的采收率,使用高温高压动态吞吐渗吸驱油实验装置对储层天然岩心开展了动态渗吸驱油实验,优选出了最佳的吞吐渗吸驱油参数,并将其成功地应用到矿场试验中。室内实验结果表明：当使用质量分数为0.5%的阴-非离子型表面活性剂YN-11溶液作为渗吸液时可以显著提高动态吞吐渗吸采收率,并且随着渗吸液注入量的不断增大,渗吸采收率逐渐增大,最佳注入量为0.4 PV;当驱替流速在0.05～0.10 mL/min时,渗吸采收率较高;随着岩心中裂缝开度的增大,渗吸采收率逐渐增大,矿场实践中应尽可能地增大裂缝开度;随着关井时间的延长,渗吸采收率逐渐增大,推荐最佳的关井时间为120 h;随着吞吐次数的增加,渗吸采收率增幅逐渐减小,最佳吞吐次数为3次。矿场试验结果表明,S区块内4口井采取动态吞吐渗吸驱油措施后,日产油量明显提升,平均含水率明显降低,增油效果显著。研究成果对超低渗透油藏的高效开发具有一定的指导意义。     

高温静态渗吸实验技术在三塘湖油田注水吞吐机理研究中的应用——以NJH、M56区块基质岩心为例

渗吸实验作为注水吞吐提高采收率技术驱油机理实验,对油田注水吞吐措施参数优化提供数据支持。通过设计两组渗吸实验,分别研究了三塘湖油田NJH区块砂岩、M56区块凝灰岩渗吸规律,并针对M56区块凝灰岩进行了压力、含油饱和度、油水黏度比、表面活性剂等渗吸影响因素研究。实验表明:直径为2.5cm,长度大于直径1.5倍的小直径岩心在渗吸初、中、后期呈现明显规律:渗吸初期渗吸速度快,渗吸中期渗吸速度减慢,渗吸后期渗吸速度趋于零,渗吸达到平衡。渗吸采收率的增长趋势也是由快至慢的过程。而不同渗吸影响因素实验因子的设计结果表明:压力、含油饱和度、油水黏度比、表面活性剂等因素对渗吸采收率及渗吸时间都有不同程度的影响。     

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。