具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型

为使数值模拟技术能更加准确地描述聚合物驱油过程发生的复杂物理化学现象,研制了具有弥散和扩散模拟功能的三维三相聚合物驱油数学模型.建立了描述聚合物和阴阳离子在多孔介质中运移的物质传输和驱油机理数学模型,从对流、弥散和扩散等方面描述物质运移过程,从弹性、黏性和多种相对分子质量聚合物混合特性描述聚合物驱油机理;将物质传输和驱油机理数学模型与油气水三相黑油数学模型合成并求解,形成聚合物驱油数学模型.模型能够模拟黏弹性和多种相对分子质量聚合物驱油机理以及化学物质在多孔介质中运移所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象,可以进行聚合物驱油的机理研究、现场方案优化和开发效果预测.     

新型聚合物驱油数学模型

建立了能模拟多种分子量聚合物溶液混合驱油和聚合物黏弹性作用驱油机理的数学模型,该模型从弹性效应和黏性效应两个方面描述了聚合物驱油机理。弹性驱油作用的数学描述是:弹性能降低残余油饱和度,使油相相对渗透率提高;黏性驱油作用的数学描述是:聚合物能增加水相黏度,改善油水流度比及扩大驱替液的宏观波及体积。在多种分子量聚合物溶液混合驱油机理数学模型中,每一种分子量聚合物在油藏中流动满足各自独立的物质传输规律,在驱油机理上表现为多种分子量聚合物溶液浓度之和的总浓度总体驱油过程,驱油机理数学模型中的参数表示为各种分子量聚合物相应参数浓度加权平均的形式。所建立的模型能够模拟聚合物驱油提高微观驱油效率和流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等物化现象。实际应用结果表明,该模型具有较强的实用性,可用于聚合物驱油的机理研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

无碱二元体系的黏弹性和界面张力对水驱残余油的作用

三元复合驱含碱驱油体系会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,引起地层粘土分散和运移、形成碱垢及导致地层渗透率下降。为此提出利用不加碱可形成超低界面张力的聚合物/甜菜碱表面活性剂二元复合体系驱油。通过流变性实验及微观模型驱油实验,分析了表面活性剂对聚合物表面活性剂二元复合体系黏弹性的影响和聚合物表面活性剂二元复合体系的黏弹性及界面张力对采收率的影响。对聚合物表面活性剂二元复合体系提高水驱后残余油采收率机理的研究表明:在驱替水驱后残余油过程中,聚合物表面活性剂二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂的超低张力界面特性,水驱后残余油以油丝和乳状液形式被携带和运移,随着二元驱油体系的黏弹性的增加和界面张力的降低,水驱后二元驱后的采收率增加,降低界面张力的驱油效果(指达到超低)比提高体系的黏弹性的效果更明显。     

二元复合体系微观驱油机理可视化实验

针对胜利油区油藏条件,运用新型表面活性剂—聚合物二元复合体系,对其开展了微观模型(岩心薄片)驱油和常规柱状岩心可视化驱油实验.以水驱效果为基础,对比了表面活性剂、聚合物、二元复合体系的驱油效果,重点研究了微观孔隙中表面活性剂、聚合物以及二元复合体系的洗油和携油性能及其在驱油过程中的微观渗流特征,深入分析了二元复合体系的微观驱油机理.结果表明:与聚合物和表面活性剂相比,二元复合体系的驱油效果更好.在岩心薄片可视化驱油实验中,由于3种不同的驱替溶剂波及效率不同,最终导致驱替结束后岩心薄片中剩余油的面积有所不同,采用二元复合体系驱替后,剩余油的面积最小,表明其驱油效率最高,比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了2.59％和11.80％;对于常规柱状岩心,二元复合体系比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了1.43％和20.70％.     

聚合物/表面活性剂复合体系在稠油油藏孔隙中的微观驱油过程

为了定性研究聚合物/表面活性剂复合体系对稠油的驱替效果,用显微镜观察复配体系在均质微观玻璃模型中的驱油过程,通过图像处理技术分析图像中的残余油分布情况、计算采收率,分析了复合体系的微观驱油机理,并与表面活性剂、聚合物和水驱驱油进行了对比。结果表明,水驱采收率最终可达56.94%,残余油主要存在形式为柱状、油滴状、膜状、盲端油、簇状等;表面活性剂驱残余油主要以盲端残余油、簇状残余油的形式存在于孔隙中,1%阴离子型表面活性剂(BCJ-11)驱后采收率增幅为29.46%;聚合物驱残余油主要以油丝、油膜的形式存在,注入100 PV 1500 mg/L部分水解聚丙烯酰胺(C6725)后的采收率增幅为22.12%;复合驱残余油的存在形式为油膜,1500 mg/L C6725和0.8%BCJ-11组成的复配体系驱替后的采收率增幅为34.59%。对束缚在孔隙中的几类残余油,聚合物/表面活性剂驱油体系具有的黏弹性和低界面张力可以使油相界面形成细丝状不断运移。复合驱油体系驱替残余油波及范围大,波及区域的洗油效率高。     

自发乳化驱油方法Ⅱ:自发乳化驱油试验研究

研究了模拟油在岩心中的自发乳化驱油效果及提高采收率机理。不同渗透率岩心中,自发乳化驱油效果好于表面活性剂驱及聚合物驱。碱聚合物自发乳化驱替后采收率在水驱基础上还可提高23.7%,远远高于单独碱自发乳化驱、聚合物驱和表面活性剂驱,说明这一自发乳化驱油体系具有良好的驱替能力,能够大幅度提高采收率。模拟油在岩心中的自发乳化驱采收率和总采收率分别为24.5%和71.8%,与超低界面张力聚合物表面活性剂驱相近。高于三元复合驱、高浓聚合物驱。微观驱油试验证实光刻模型中发生了自发乳化现象。残余油自发乳化成小油滴,很容易穿过孔喉,以水包油型乳化状态开采出来。     

聚合物与碱/表面活性剂交替注入物理模拟实验研究

为了最大限度地发挥聚合物驱扩大波及体积的作用和彬表面活性剂二元驱提高洗油效率的作用,针对聚合物驱吸入剖面在一定阶段发生反转,三元复合驱高、中、低渗透层三元体系吸入量差异大等问题,提出了一种利用聚合物与彬表面活性荆交替注入提高采收率的新方法。物理模拟驱油实验结果表明,聚合物与础表面活性剂交替注入驱油效果好于单独聚合物驱;在用量相同的条件下,高相对分子质量聚合物与彬表面活性荆交替注入驱油效果好于三元复合驱,并可解决污水利用问题。     

非均质条件下二元体系微观驱油机理研究

采用非均质微观仿真模型,针对非均质条件下不同特征水驱残余油,研究聚合物/表面活性剂（SP）二元体系微观驱油机理及其驱油效率。为了更好地研究SP二元体系,利用相同的方法对聚合物、表面活性剂的驱油机理和驱油效率进行了研究。结果表明,SP二元体系兼具聚合物和表面活性剂的特性,不仅能够启动连片状、柱状、膜状和孤岛状残余油,还能依靠自身较高的黏弹性和一定的乳化性能启动盲端残余油。在非均质条件下,SP二元体系既能有效地改善流度比,扩大波及体积,一定程度上启动低渗层;又能利用活性剂的洗油能力提高驱油效率,大幅度提高采收率。该研究对深入探讨非均质条件下的复合体系驱油机理及现场应用具有指导意义。     

聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究

利用新研制的甜菜碱两性表面活性剂及微观模型驱油实验,研究了两性表面活性剂驱油体系对水驱后盲端类残余油、柱状类残余油和油膜类残余油的作用机理,分析了这类残余油被驱替和运移过程及启动和运移机理,论述了该驱油体系对聚合物驱后残余油的作用和提高驱油效率的可能性,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理。研究结果表明,用表面活性剂提高采收率主要是通过超低界面张力作用和润湿反转作用。     

复合驱相渗透率曲线再研究

在"毛管数与残余油饱和度关系实验曲线QL"研究基础上,对复合驱的相渗透率曲线进行了研究.毛管数曲线QL是在数值模拟研究发现两种不同驱动状况的基础上深入研究得出的,数值模拟研究结果能够被驱油实验证实,表明模拟计算软件对于复合驱相渗透率的描述是相对正确的.以毛管数与残余油关系实验曲线QL为基础,借鉴软件UTCHEM相渗透率曲线的数学描述,以驱油实验相配合,研究提出了以毛管数值为变量复合驱相渗透率曲线的描述式,并由驱油实验测出相关参数,且成功地用于软件IMCFS中.毛管数曲线QL相对更为准确地描述了复合驱驱油过程中驱替液和被驱替的油相对流动关系,软件IMCFS的成功研制为复合驱油技术研究应用提供了机理描述更完善的应用软件.     

乳液表面活性剂驱数值模拟方法研究与应用

乳液表面活性剂驱是化学驱提高采收率的新方法,在一定的油水比条件下,该类型的表面活性剂能够与油水作用形成高粘度油包水型乳液,扩大波及体积,其驱油机理与传统的聚合物、表面活性剂不同,无法通过现有的数值模拟方法及软件反映。为准确反映乳液表面活性剂的驱油特征,在室内实验结果分析的基础上,明确了乳液表面活性剂驱乳化增粘的主要机理,建立了表征乳液流动特征的数学模型,并实现了相应的数值模拟方法。通过室内实验模型的拟合和矿场模型的应用,验证了数学模型与数值模拟方法的正确性,研究了乳液表面活性剂驱提高采收率效果与乳液粒径、渗透率、非均质性等因素的关系,对比了乳液表面活性剂与常规表面活性剂的驱油效果。结果表明,乳液的粒径中值与孔喉的匹配关系对乳液的稳定性与粘度有较大影响,相比常规表面活性剂,乳液表面活性剂由于较好的流度控制作用能够进一步提高原油采收率。     

表面活性剂/聚合物二元复合体系驱油效果研究

针对大庆油田应用的新型表面活性剂/聚合物二元复合体系,开展了微观仿真模型驱油实验和岩心驱油实验研究;对比了水驱油后聚合物溶液驱油、表面活性剂溶液驱、无碱表面活性剂/聚合物（SP）二元复合驱体系驱油3种方案的驱油效果,研究了SP二元复合体系界面张力和乳状液的含水率对其驱油效果的影响规律。研究表明:SP二元体系的驱油效果明显好于聚合物溶液和表面活性剂溶液的一元体系,人造岩心水驱油后,开展SP二元复合体系驱油提高采收率17.50%;人造岩心水驱后聚驱,再开展SP二元复合体系驱油提高采收率10.10%。该研究对指导SP二元复合体注入方案设计具有重要意义。     

无碱表面活性剂-聚合物复合驱技术研究进展

无碱表面活性剂-聚合物二元复合驱可避免碱引起的结垢、乳化、腐蚀等负面作用,降低投资和操作成本,是具有应用前景的化学驱提高石油采收率新技术。目前存在主要问题有:缺少高效稳定的活性剂工业化产品,驱油机理及主要影响因素理论研究薄弱,评价方法不健全,矿场试验少、技术风险较大。影响表面活性剂-聚合物二元复合驱驱油效率的主要因素有体系黏度、界面张力、乳化强度等,二元体系具有较高的黏度是提高采收率的重要保障,体系油水界面张力越低驱油效率越高,体系乳化性能也显著影响驱油效果。表面活性剂-聚合物二元复合驱矿场试验取得了一定效果,但也暴露出一些问题,需要提高配方适应性、驱油剂产品质量稳定性,优化注入方案,加强现场监测和跟踪调整等。     

化学驱中阳离子交换参数的测定与分析

注水开发过程中，注入油层的水相与油层的岩石相存在阳离子间的交换，这一交换将改变水相及岩石相的离子构成，影响化学驱中驱油剂的相关性能。如聚合物的黏性、表面活性剂的吸附性及油水界面张力等。因此，阳离子交换是聚合物驱、表面活性剂驱乃至复合驱油数值模拟中不可忽视的问     

三类油层弱碱三元复合体系动态驱油实验研究

为提高萨尔图油田三类油层实施弱碱三元复合体系驱油效果,开展室内岩心驱替实验,对比分析了不同注入时机、不同聚合物浓度、不同表面活性剂浓度及不同注入方式的驱油效果。结果表明：对于三类油层,水驱转注三元复合体系的时间越早,采收率越高;三类油层实施弱碱三元复合体系驱油时,主段塞聚合物浓度越高,表面活性剂浓度越高,采出程度越高;注入聚合物前置段塞的体积越大,聚合物后续保护段塞体积越大,采出程度越高;相对分子质量为620 X 10⁴聚合物的三元复合体系中聚合物浓度大于2 750 mg／L时,在水驱基础上化学驱采出程度大于11％;相对分子质量为700 X 10⁴(抗盐)和相对分子质量为1 400×10⁴聚合物的三元复合体系在水驱基础上化学驱采出程度均大于20％。     

化学驱油方法提高稠油油藏采收率实验研究

通过对表面活性剂品种、碱剂与表面活性剂(AS)二元复合体系、表面活性剂与聚合物(SO)二元复合体系的筛选,选出适合NB35-2油田原油性质的最佳化学驱油体系:1.5%表面活性剂17#的一元表面活性剂驱油体系;1.0%Na2CO3+0.3%表面活性剂25#的AS二元复合驱油体系;1.2%表面活性剂17#+0.1%聚合物的...     

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.     

利用磷硅酸盐-表面活性剂-聚合物复合体系提高原油采收率

"表面活性剂-碱-聚合物"三元复合体系是提高采收率的实用技术之一,但其中强碱NaOH会引起采油设备腐蚀和地层结垢问题,这影响了该技术的大规模推广应用。SJT-B助剂是一种磷硅酸盐化学助剂,用助剂代替碱进行了三元复合体系驱油实验。对表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的缓蚀防垢作用、界面张力、吸附、色谱分离、流动特性和驱油效果进行的研究结果表明,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系具有缓蚀防垢、降低界面张力的效果,且其动静吸附量低。以大庆杏树岗油田的地质特征为基础建立的物理模型上进行了驱油实验,结果证实,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的调驱效果好于现有表面活性剂-碱-聚合物三元复合体系。     

三元复合驱乳化与破乳机理

ASP三元（碱、表面活性剂和聚合物）复合驱作为一种重要的三次采油技术，具有驱油效率高的显著特点，近年来得到了迅速发展。大庆油田已经开展了大规模的三元复合驱油（统称化学驱油）工业性试验，取得了比水驱提高采收率20％以上的良好效果，然而采出液中残留的碱、表面活性剂和聚合物也导致采出液油水乳化严重，使三元复合驱采出液的油水分离难度比水驱采出液的油水分离难度明显增大。因此，探讨三元复合驱油乳化与破乳机理对于三元复合驱技术的完善具有十分重要的意义。     

非均相复合驱数值模拟方法研究与应用

非均相复合驱是一项应用于聚合物驱后油藏进一步提高采收率的化学驱方法,其主要的驱替剂为预交联凝胶颗粒B-PPG、聚合物和表面活性剂。从室内实验结果看,B-PPG颗粒的物理化学性质及驱油特征与聚合物有着明显的区别。传统的化学驱数学模型与应用软件无法准确描述其驱油机理。为深入研究非均相复合驱体系的驱油机理,基于室内实验的认识,引入了颗粒通过因子的概念,描述B-PPG颗粒的非连续性运移特征,并修正了残余阻力系数的数学表征方式,建立了新的数学模型,进行了快速求解算法研究和软件实现。算例测试表明,新的数学模型较好地反映了预交联凝胶颗粒的驱油机理,拟合了室内实验结果,并实现了矿场的拟合、跟踪应用。