亲油岩石壁面残余油膜的微观驱替机理

以亲油岩石孔壁上2类残余油膜为例，从理论上研究了粘弹性驱油剂驱替油膜的微观机理。根据对壁面油膜组成及分布特征的分析，采用变参数修正的宾汉模型描述其流变性；考虑油／水相界面物理化学特性和力学平衡关系，建立了驱替壁面油膜的数学模型。对这类界面化学与力学耦合问题进行了探索性的简化理论分析和数值计算。研究结果表明，在所考察的驱替条件下，分散油膜的驱替效率与驱油剂的流变性、油水界面张力、驱替速度、油膜厚度、孔隙尺度及油膜存在方式等因素有关。在同等原油性质条件下，油膜越薄，越难被驱替；界面张力越低，驱油剂的粘弹性越大，驱替速度越大，越有利于油膜的驱替。     

油藏中分散非连续残余油膜的驱替机理分析

水驱后的残余油膜将贴于孔隙壁面，为壁面边界层流体，处于三相界面的包围和共同作用下。目前的调研结果显示，油膜的组成及力学特性沿孔壁方向上是变化的。在化学驱过程中油膜不仅受到驱油剂的驱替作用。还受驱油剂／油界面张力、油／固体界面张力及驱油剂／固体界面张力的阻碍作用。由于油膜组成、力学特性及相间作用的复杂性．以往对油膜驱替机理的研究都是从微观实验的角度对现象作观察和定性解释。本文根据水驱后残余油膜在油藏孔隙中存在的特点，提出了油膜驱替的简化模型。基于油膜驱替的微观实验，采用数值方法从定量的角度分别计算了不同黏弹性驱油剂在不同的驱油剂／原油界面张力作用下对残余油膜的驱替效率。考察了驱油剂的流变性、驱油剂／油界面张力、驱替速度等因素对驱替不同厚度油膜的影响规律。进一步探讨了驱油剂／原油界面特性和流变性在驱替残余油中的综合作用。研究结果表明，驱油剂对油膜的驱替始于驱油剂／油界面，要同时克服驱油剂／油界面约束力和油膜的屈服应力。降低界面张力、增强驱油剂的黏弹性、增加驱替速度，有利于提高驱替残余油膜的驱替效率。适当增加驱油刑的黏弹性可以放宽驱替薄油膜时对超低界面张力的要求。图13参9。     

粘弹性流体驱替孔喉残余油的机理分析

针对孔喉处有一滴残余油的并联孔道简化模型,从毛管阻力方程和表征驱替动力的线性粘弹性流体二维稳态流动Maxwell本构方程出发,得到了无量纲化诸特征参数,导出了化学驱条件下的微观毛管数Nc、临界驱替孔喉直径Dcr和临界驱替界面张力σcr的表达式,定义了孔喉残余油微观驱替效率St。在化学驱实际范围内取参数值,采用有限差分法求解,得到了孔喉道中的压力场:在其他条件相同时,沿程无量纲压力ρ 在喉道附近大幅度下降,无量纲局部压力损失Δp 随威森博格数We增大而增大,受雷诺数Re和喉道、孔隙直径比β的影响很小;在其他条件相同时,Dcr值随驱替流体松弛时间λ值增大、表观粘度μ增大、油水界面张力σ减小而减小;σcr值随λ值的增大显著增大,随孔喉比β′的增大而降低;启动孔喉残余油(使St>0)所需的界面张力σ值随λ值的增大而增大。利用文献报道的2个油藏的数据讨论了计算结果。图9参10。     

低渗透油藏微乳液驱微观剩余油驱替机理研究

为探究低渗透油藏微乳液驱微观剩余油的驱替机理,以大庆油田低渗透岩心为研究对象,通过微乳液驱油和岩心微观解剖实验,验证了微乳液驱提高原油采收率的效果,并对微乳液驱后的剩余油分布规律进行了研究。利用显微镜观察光刻玻璃模型中的驱油过程,重点研究了微乳液驱过程中残余油的启动和运移机理。结果显示:界面张力低的微乳液驱油效果好,与水驱相比,采收率提高26.38个百分点;对于同一半径的孔隙而言,界面张力越低,含剩余油孔隙比例越小。研究表明,降低残余油的启动难度,并将原油乳化成小液滴,是微乳液驱替残余油最主要的机理。该项研究证明了低渗透油藏微乳液驱油的可行性,从微观上对微乳液的驱油效果做出科学解释,有助于推动微乳液三次采油理论的完善。     

油水乳化能力对油膜驱替的影响

为深化油膜驱替机理认识,开展油膜驱替实验。以综合反映乳化速度和乳化量的乳化系数量化表征油水乳化能力。针对实验用低黏和中黏原油,筛选出具有强乳化能力-超低界面张力、强乳化能力-低界面张力和弱乳化能力-超低界面张力3种不同性质的驱油剂,并进行玻璃棒束油膜驱替实验。实验结果表明,对于低黏原油,乳化系数分别为0.667和0.706的强乳化能力驱油剂,不论其界面张力是否达到超低,其驱替效率都约为90%,而乳化系数为0.244的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足70%;对于中黏原油,乳化系数分别为0.534和0.602的强乳化能力驱油剂,不论其界面张力是否达到超低,其驱替效率都约为83%,而乳化系数为0.258的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足65%。研究结果表明,油水乳化能力是对油膜驱替起决定作用的性能指标。     

化学驱互溶驱替组分输运机理研究

建立了化学驱互溶驱替组分输运数学模型,将模型中所需的物化参数描述为驱油剂浓度相关的函数。定义了“有效驱替带长度”参数,来量化和分析吸附、扩散弥散、段塞尺寸和驱替速度等多因素对组分输运过程与结果的影响机理。分析了大庆油田ASP复合驱常用驻油剂(表面活性剂ORS-41和碱NaOH)在孔隙输运过程中的有效性和持久性。研究成果不仅可以为复合驱工程工艺方案设计和动态监侧提供指导,而且可用于代替部分实验室流动实验和辅助机理研究。研制的模拟软件的显著特点是对注化学剂段塞情况下的数学模型计算进行了十分巧妙的边界条件处理,用有限差分的预测—校正格式使计算结果更为准确可靠,其可靠性可用相应的物理模拟(流动)实验进行验证。     

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。     

凝析气藏循环注气驱替机理研究

对较高凝析油含量的凝析气藏,通常采用循环注气保持地层压力的开发方式,以减缓凝析油的析出,提高凝析油采收率。注入干气驱替过程中受多种因素的影响,如微观混合、粘度差异引起的粘性指进、重力超覆以及地层中高渗透条带等。注入气与地层流体性质、组成相近,受微观混合的影响注气前缘存在注入气与原始地层流体的混合带,粘滞指进与重力超覆使得注入气沿地层上部推进加快,由模型计算结果可以看出重力超覆现象非常明显,在注入约为0.72PV时干气突破。模拟结果表明高渗透条带对开发效果影响很大,注入气极易沿高渗透条带推进、干气突破加快,渗透率级差在5倍以上时影响减小。     

粘弹性聚合物驱替剩余油机理分析

过去人们普遍认为水驱后,利用高粘度的聚合物驱能提高油藏的采收率是因为聚合物具有较高的粘度,提高注入流体的流度比和波及系数,从而提高采收率。忽略了聚合物弹性效应对对提高采收率的影响。对比相同粘度的黄原胶驱和聚合物驱对水驱后的岩心的采收率;并应用可视化模型,从力学的角度上分析聚合物驱的微观作用机理。     

微凝胶微观驱替试验研究

根据微凝胶微观驱替试验研究思路，建立了试验流程和系统，探讨了注入方式驱替方法。进行了不同条件下的微凝胶微观驱替试验，对微凝胶的驱油特征及定量分析取得了初步认识，微凝胶驱油主要方式是蠕动-拉长-携带-驱出，渗流通道是以油，水，凝胶共道流为主，喉道中流动特征以变形爬行通过为主，驱后残余油多呈串珠状分布，微观定量分析结果表明：水驱后用微凝胶驱油效果最好。     

微凝胶微观驱替试验研究

根据微凝胶微观驱替试验研究思路,建立了试验流程和系统,探讨了注入方式驱替方法,进行了不同条件下的微凝胶微观驱替试验,对微凝胶的驱油特征及定量分析取得了初步认识。微凝胶驱油主要方式是蠕动-拉长-携带-驱出,渗流通道是以油、水、凝胶共道流为主,喉道中流动特征以变形爬行通过为主,驱后残余油多呈串珠状分布。微观定量分析结果表明:水驱后用微凝胶驱油效果最好。     

聚合物驱替簇状残余油效果的影响因素

为进一步揭示聚合物微观驱油规律及机理,针对簇状残余油"大孔包围小孔"的孔隙结构,设计了理想化簇状残余油微观驱替可视模型,系统研究了驱替线速度、驱油体系黏弹性、孔隙结构、原油黏度对簇状残余油采收率的影响。结果表明,驱替线速度增加所带来驱替压力的提高是簇状残余油采收率增加的主要原因;驱油体系黏度相同时,弹性越大越有利于残余油驱替;小孔道宽度固定,变径比高于临界变径比时,簇状残余油难以驱替;变径比相同,小孔道宽度低于临界小孔道尺寸时采收率近乎为零;原油黏度增大,簇状残余油采收率迅速减小。模拟油黏度、第一法向应力差、驱替线速度对簇状残余油采收率的影响程度依次由大到小。     

对碳酸盐岩油藏驱替机理的初步探讨

本文根据室内开发实验成果和油田开发实际资料,分析了双重介质碳酸盐岩油藏裂缝系统和岩块系统的驱替特征以及两者之间的联系;围绕冀中地区碳酸盐岩油田的潜力分布和主攻方向提出了相应的看法和建议。     

聚合物驱与多元驱替微观实验对比与机理研究

利用非均质微观刻蚀可视化玻璃模型,模拟油层不同驱替剂(聚合物P体系、表面活性剂-聚合物SP体系,以及碱-表面活性剂-聚合物ASP体系)的驱油效果,观察不同注入体系引起的油层油滴的变化及运移、再分布动态,研究不同注入体系对剩余油分布的影响,进一步根据剩余油分布及微观模型基本参数得到地层油采出程度和采收率,P驱、SP二元驱及ASP三元驱微观驱替的采收率分别为43%、59%和92%。聚合物的调剖作用、表面活性剂的乳化降黏作用、碱引起的超低界面张力、润湿反转及形成油膜等现象均在实验过程中得到验证并详细解释和分析。综合对比分析实验结果认为,碱/表面活性剂/聚合物ASP三元驱替仍将是化学驱提高采收率的重要措施。     

聚合物微球调驱机理研究

通过室内渗滤评价实验和核磁共振实验,研究了多孔介质不同渗透率条件下聚合 物微球调剖效果规律,分析了规律产生的原因.结果表明,多孔介质平均渗透率适当时,聚合物微球可以达到最佳调驱效果,超出这一范围效果将变差.通过岩心驱替核磁共振分析实验进一步揭示其作用机理,即聚合物微球粒径应与孔喉尺寸匹配.聚合物微球粒径过大或过小,都不能达到最佳调驱效果:粒径过大,可注入性变差;粒径过小,则不能有效封堵优势通道.     

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.     

孤岛油田南区不同驱替剂微观驱油机理实验研究

孤岛油田南区由于地下原油粘度较高 ,油水粘度比大 ,水驱油效率较低 ,油田综合含水已高达 91 1% ,采出程度为 2 2 6 % ,水驱采收率为 2 6 7%。为了进一步改善驱油状况 ,提高油田采收率 ,采用微观模拟技术研究孤岛油田南区在不同驱替剂 (油田污水、聚合物驱替剂、三元复合体系驱替剂 )条件下的微观驱油机理及效果 ,是很有必要的。1 建立微观模型微观模型也称为可视化微观地层模型 ,这类模型可以模拟多孔介质的空隙孔道 ,同时它是一种透明的模型 ,借助于显微放大设备就可以直观观察地层空隙内部流体的运动情况 ,研究流体在多孔介质中的渗流…     

普通稠油多层火驱驱替机理及波及规律研究

辽河油田深层薄互层稠油油藏具有埋藏深、纵向多层、非均质性强等特点,经多周期蒸汽吞吐开发后转火驱开采,其驱替机理和火线波及规律认识难度加大。综合物理模拟、数值模拟、动态分析等方法,研究发现普通稠油油藏在火驱中升温降黏和增压驱替、高温氧化和低温氧化同时存在,火线在平面及纵向上波及不均匀;同时对火线波及影响因素进行了研究。     

裂缝型变质岩油藏注气驱机理及驱替效率实验研究

采用物理模拟实验的方法,做注气膨胀实验,评价天然气在原油中的溶解性。通过数模和细管实验,确定目前地层压力和温度下的最小混相压力。开展双重介质变质岩油藏顶部注天然气,底部注水长岩心驱替实验(岩心夹持器呈30°倾斜),得出了裂缝和基质分别对采收率的贡献。驱替压力25.6 MPa和38.6 MPa,均小于最小混相压力,实验中天然气驱替过程为非混相驱。由于裂缝的收缩性远大于基质,衰竭采出的原油可以看作是裂缝的贡献。同时,由于基质与裂缝之间的渗透率相差极大,因此在初期的驱替过程中,裂缝中的原油可以被完全驱出。结合以上分析,可以由最终实验结果得出基质与裂缝系统各自对采收率的贡献。