纳米驱油技术理论与实践

根据"尺寸足够小、强憎水强亲油、分散油聚并"3大特性的纳米智能驱油剂战略设计,针对低渗透油藏"注不进,采不出"的技术瓶颈,提出"纳米水和纳米油"创新设想,以SiO2纳米颗粒为载体,通过在同一纳米颗粒上实现多功能集成,研制出具有破坏/减弱水分子强氢键缔合作用的第一代纳米驱油剂iNanoW1.0。通过分子动力学模拟和毛细作用分析实验,分析了水中加入的介质对减弱/破坏水分子间氢键作用力的影响;通过低场核磁分析实验和岩心驱替实验,比较了iNanoW1.0驱和普通水驱的注入性能与驱替效果,并在长庆姬源油田进行了现场应用。结果表明,iNanoW1.0通过破坏水分子动态网络结构,使普通水变成"纳米水"。与普通水驱相比,iNanoW1.0驱的注入性与驱替效果均较好,注入启动压力梯度降低、特/超低渗透油藏普通水驱不可及波及体积增加。长庆超低渗现场先导试验总体呈现增液、增油、降递减的特点。长庆油田超低渗油藏首次通过注水提高了采收率,发展了低渗透油藏水驱开发理论。图6表3参13     

现场水配制纳米驱油剂及其驱油机理

采用氧谱核磁共振(17O-NMR)技术研究iNanoW1.0纳米粒子与长庆姬塬油田现场水配制纳米驱油剂的可行性.实验结果表明,iNanoW1.0纳米粒子能够减弱具有较高矿化度的现场水分子间的氢键缔合作用.对长庆姬塬油田现场水,质量分数为0.1％的纳米驱油剂为最佳使用浓度.利用低场核磁共振(LF-NMR)岩心驱替实验研究...     

纳米沸石咪唑酯骨架颗粒性能评价与驱油效果

为分析纳米沸石咪唑酯骨架（ZIF）颗粒作为纳米驱油剂对提高原油采收率的作用,以六水合硝酸锌、2-甲基咪唑为原料,在室温与水相条件下制备了纳米ZIF-8颗粒。对其微观结构进行了表征;将纳米ZIF-8颗粒分散在水中得到纳米流体,研究了该流体的稳定性,通过测定油水界面张力和接触角分析其提高采收率机理;最后通过岩心驱替实验评价了纳米ZIF-8驱油体系的驱油效率。结果表明,纳米ZIF-8颗粒的平均直径为65.8 nm,相态单一无杂质;当加量不高于0.03%时,纳米ZIF-8颗粒在水中的分散性良好,Zeta电位绝对值约30 mV,具有较高的稳定性。在模拟地层水和低矿化度水中添加0.03%的纳米ZIF-8颗粒,油水界面张力值分别降至4.66、3.97mN/m,比未添加时降低了75.77%、73.25%;纳米流体在岩心切片表面的接触角分别由114°、109°降至78°、73°,岩石表面润湿性转为水湿,更有利于油膜的剥离。岩心驱替实验中,用地层水驱替至无油产出后转注0.03%的纳米ZIF-8流体,在地层水和低矿化度水中的采收率分别提高8.25百分点、10.7百分点,提高采收率效果较好。     

二元复合驱油体系乳状液形成及运移规律研究

为了研究二元复合驱油体系乳化与提高采收率的关系,通过分析现场采出液流变特征,测试不同乳化强度的表面活性剂/聚合物二元复合驱油体系的驱油效率,明确驱替后乳状液运移规律以及乳化对提高采收率贡献。研究结果表明:低黏度乳状液在低剪切速率下主要表现为弹性,在较高剪切速率下主要表现为黏性;而高黏度乳状液在低剪切和高剪切速率下都表现出黏性。在乳化初期,由于化学剂浓度分布不均匀,乳化稳定性较差;乳化中期化学剂浓度较高,乳状液粒径变化规律性较好,乳化中期存在乳化对驱油体系黏度补偿作用,乳化末期化学剂浓度较低,乳化液滴较少,乳化程度较弱。岩心渗透率小于100×10~(-3)μm~2时,二元复合驱过程中随着乳化综合指数增加,提高采收率幅度先增加后降低,最佳乳化综合指数为55%;渗透率大于100×10~(-3)μm~2时,随着乳化综合指数增加,提高采收率幅度逐渐增加,最佳乳化综合指数为88%,乳化贡献提高采收率幅度8个百分点。图24表2参13     

双重介质油藏聚合物和交联聚合物驱油研究

对双重介质油藏,提出了用聚合物和交联聚合物驱油的方法来提高其采收率.建立了双重介质油藏聚合物驱油和地下交联聚合物驱油的两维两相五组分的双渗双孔数学模型.该模型考虑了溶剂驱替过程中的各种物理化学现象(粘度、阻力系数、吸附、滞留、扩散以及双重介质中的渗吸等),对该模型中所涉及的主要参数提出了易于应用的数学表达式;采用有限差分法对模型进行求解;并进行了一系列的数值计算.分析了聚合物和交联聚合物在双重介质油藏中的渗流规律,研究了聚合物浓度、交联聚合物驱的交联强度以及裂缝渗透率与基质渗透率之比等因素对双重介质油藏驱油效果的影响,比较了聚合物驱和地下交联聚合物驱的驱油效果,得到了一些有价值的结论.为双重介质油藏进行聚合物驱和地下交联聚合物驱提供理论指导和优选方法.     

纳米液驱油技术研究现状

纳米技术是指至少一维尺寸在0.1~100 nm范围，并且仅仅由于尺寸的变化而生产极其特殊性能的技术，它包括纳米材料的制备、性能的表征及应用。纳米液是由纳米剂分散于水中的纳米液滴构成的溶液，纳米液在采油领域的应用主要是作为驱油剂，进一步提高原油的采收率。文章主要介绍了纳米液在采油方面的意义、机理及其现状。     

稠油采出水制备纳米颗粒及其泡沫驱油研究

针对油田采出液难处理、纳米颗粒制备成本高的问题,采用鲁克沁稠油采出液合成菱-球混合形纳米碳酸钙颗粒,通过泡沫稳定性实验及岩心驱替实验,研究纳米碳酸钙颗粒的稳泡性能及该泡沫体系的驱油效果。结果表明：合成的纳米碳酸钙颗粒可有效增强泡沫稳定性;当纳米颗粒质量分数为0.2%、体系矿化度为5 000 mg/L、温度为80℃时,纳米颗粒发泡体积为530 mL,析液半衰期达528 s;泡沫体系具有良好的耐盐、耐温及抗吸附性能;水驱油藏(含水率为达80%)转泡沫驱,纳米颗粒泡沫可形成3 MPa左右的稳定驱替压差,采出率由39.84%增至80.16%。利用油田采出液稳定合成出纳米碳酸钙颗粒,可作为泡沫稳定剂提高泡沫稳定性,并用于矿场驱替试验改善泡沫驱油效果。     

致密油纳米流体增渗驱油体系特征及提高采收率机理

针对致密油开发“水注不进去,油采不出来”的关键技术难题,以二苯醚类水溶性(双子)表面活性剂为水相外壳,C10-C14直链烃类化合物为油相内核,利用微乳液制备技术研制纳米流体增渗驱油体系,并开展实验评价体系特征及提高采收率机理.研究表明,该体系具有5大特征:①“小尺寸液”特征,体系平均粒径小于30 nm,可大幅降低注水启...     

芳6断块微生物驱油数值模拟

根据微生物在多孔介质中运移的规律，微生物在驱油过程中的生长与衰竭、深积、趋化性、扩散、对流弥散和培养基消耗以及微生物对原油的降解、乳化等特性，建立了适合微生物驱油的数学模型。利用该模型系统地研究了驱替过程中微生物浓度、注入段塞尺寸和注入方式对微生物驱油效果的影响。     

黑液体系驱油研究

黑液是碱法造纸时所产生的废液,具有潜在碱的性质,可作为三元复合驱的一种组分,配成黑液-表面活性剂-聚合物体系(简称黑液体系),用于驱油。本文用准三组分相图,针对新疆试验区条件,研究了这一体系的采收率增值等值图,得到优化配方。通过黑液体系各种性质等值图的研究,结合驱油产出液的分析结果和微观驱油的直接观察,证实了黑液体系主要通过低界面张力、乳化-携带、乳化-捕集、自发乳化、表面亲水性减小、刚性膜软化等机理提高原油的采收率。     

铬凝胶体系提高稠油驱油效率实验研究

针对辽河油田锦99块普通稠油区块地层流体特点,采用铬凝胶体系调驱技术。考察了HPAM、有机铬交联剂用量,体系pH,不同水型,剪切强度和剪切时间对铬凝胶体系成胶性能的影响。结果表明,在HPAM用量0．1％,有机铬交联剂用量0．05％,体系pH5—8,剪切强度5000—8000min^-1,剪切时间30s以内,采用模拟水、地层水、回流水配制的凝胶体系均能成胶。应用铬凝胶体系进行单管、双管岩芯封堵驱油实验,结果表明,注入铬凝胶体系后,封堵效率在85％以上,含水率下降幅度较大,驱油效率明显提高。     

应用迂渗理论描述裂缝性储层的剩余油分布

本文应用迂渗(percolation)理论,根据油藏裂缝特征参数,给出了油井周围裂缝系统延伸范围的分析计算和计算机模拟方法,从而解决了裂缝性油气藏自喷开采后剩余油分布区域的数学描述问题,为打加密井提高采收率确定布井方案提供了依据。文章列出了两个实例,计算和模拟结果与开发实际相一致。     

多段塞复合凝胶调驱技术研究与应用

针对大港油田地层中大孔道普遍存在、封堵难度大的情况,进行了水井深部调驱技术的深化研究与应用。在已开发的预交联凝胶颗粒、地下交联凝胶、橡胶颗粒等调驱剂的基础上,研究应用了多段塞复合凝胶调驱体系,提高了对地层中大孔道的封堵强度,取得了较好的治理效果。2001年以来应用以多段塞复合凝胶体系为主体的工艺实施深部调驱193井次,有效率81.3%,累计增油17.53×104t。为注水开发油田的后期挖潜探索了有效途径,具有广阔的应用前景。     

超稠油SAGP采油物理模拟相似准则及其应用

蒸汽与天然气驱（SAGP）是一项开采稠油的新技术。根据SAGP开采方式的机理,建立了SAGP开采过程中渗流场、温度场的数学模型,采用方程分析法推导出SAGP采油物理模拟的相似准则数群,结合SAGP采油的工程判断,给出了一套适用于SAGP采油物理模拟研究的主要相。似准则。应用这一套相似准则,建立SAGP采油的高温高压三维物理模型实验系统,通过物理模拟实验对比研究了SAGP和蒸汽辅助重力泄油（SAGD）两种开采方式的生产效果,为SAGP技术的应用提供决策依据。     

开发过程中三场耦合的数学模型

以岩石力学、渗流力学和传热学的理论为基础,研究油藏非等温情况下流体渗流与岩体变形之间相互的力学作用,建立三场（渗流场、温度场和应力场）及其耦合作用时的数学方程。为研究稠油油藏油气的运移规律,准确进行油藏数值模拟提供理论基础。研究表明：在石油开采过程中,流体渗流与岩体变形存在耦合作用;在稠油热采过程中,还要考虑温度场的影响。流体渗流场、地应力场和地温场相互耦合的数学模型为非线性动力学模型。该模型除可用于油藏数值模拟外,还可用于深部地下工程和地热能源的开发。     

改性淀粉凝胶与三元复合驱体系的组合调驱研究

采用双层非均质岩心模型,将调剖和驱油结合,评价不同级差条件下8种开发方案提高采收率的效果。结果表明,岩心渗透率为30×10^-3/1000×10^-3μm²时,单独聚合物驱和三元驱使含水率下降约15%,采收率分别提高6.7%和8.3%。用改性淀粉凝胶封堵后,三元驱岩心含水率下降至44%,明显低于聚合物驱和水驱的最低含水率60%、70%,三元驱、聚合物驱及水驱采收率增幅分别为23.5%、19.2%和10.1%。三元驱能有效启动低渗层位,三元复合驱对低渗层位剩余油的开采效果明显好于聚合物驱。“改性淀粉凝胶体系+三元复合驱”组合调驱采收率增幅为40.4%,好于二者单独作用时的采收率增幅加和35.6%,并比“铬凝胶+三元复合驱”组合调驱采收率增幅高4.3个百分点。岩心渗透率为30×10^-3/2000×10^-3 μm²和30×10^-3/500×10^-3μm²时,“改性淀粉凝胶体系+三元复合驱”组合调驱采收率增幅分别为45.3%和34.4%,三元驱提高采收率25.1%和22.2%,油藏非均质性越严重,该组合调驱体系开采效果越好。     

适合胜利孤东油田的聚合物/无机铝弱凝胶体系及其试应用

孤东注水开发油田层内、层间矛盾严重 ,注入水和注入聚合物单相锥进 ,注聚井常发生堵塞。为此 ,研制了微凝胶调驱体系 :聚合物 (日本三菱公司的MS35 0 0 ,M =1.9× 10 7,HD =2 6 .4%) 10 0 0mg/L ,交联剂无机铝盐 5 0～2 0 0mg/L ,稳定添加剂 10～ 15mg/L ,用矿化度 390 0mg/L的油田污水配制。铝盐浓度 5 0 ,10 0 ,15 0mg/L的体系(CDG 5 0 , 10 0 , 15 0 ) 6 0℃下的粘度 ,在初配时较相应聚合物溶液 (PS) 6 0℃下的粘度 (4 1mPa·s)略低 ,在 6 0℃反应后均有所降低 ,但相互之间及与PS之间相差不大 ,在 6 0℃反应 5 6天后约在 30mPa·s上下。在 6 0℃下初配制的PS ,CDG 5 0和CDG 10 0流过气测渗透率 4.2～ 4.3μm2 的人造岩心柱时 ,阻力系数相差不大 ,随着 6 0℃下反应时间的延长 (0～ 42天 ) ,PS的阻力系数趋于下降 ,而CDG 5 0特别是CDG 10 0的阻力系数增加的幅度越来越大。在孤东 7 2 9 194井组试用CDG弱凝胶体系进行调驱 ,采用双段塞注入工艺 :10 0 0m3 CDG 10 0 +16 0 0m3 CDG 5 0 ,初步结果良好 ,注水井启动压力由 0 .4上升到 6 .7MPa ,吸水指数由 30下降到 2 8m3 /d·MPa ,对应 6口采油井日产油量由 2 9t上升到 48t,含水由 96 .1%下降到 90 .1%。     

热力驱后稠油油藏聚合物驱油技术研究

针对稠油油藏热力驱后油藏温度较高的特点，提出了用冷水聚合物驱进行驱油的方法，对该方法的可行性进行了分析，建立了一个三维三相四组分非等温渗流的数学模型，并对该模型进行了数值求解，编制了相应的数值模拟软件。实例计算表明，对于热力驱后的油藏采用冷聚合物驱是可行的，而且能够取得较好的驱油效果。     

含碱和表面活性剂的HPAM/Cr+3弱凝胶调驱剂的研制

从3种有机酸铬中选择一种烯基多元羧酸铬为交联剂,用于交联大庆油田三元复合驱油体系,制备弱凝胶调驱剂。以阻力系数(RF)特别是残余阻力系数(RRF)作为性能参数筛选调驱剂各组分的用量,得到了基本配方(以g/L计)如下:HPAM(M=1.2×107,HD=25%)0.9 交联剂(有效成分50%)0.18 表面活性剂(ORS41)3 碱(NaOH)8 稳定剂0.2,用大庆某三元复合驱试验区污水(矿化度3824mg/L)配液,其RRF值为清水(矿化度890mg/L)弱凝胶的～45%。基本配方弱凝胶45℃下7天时粘度18.3mPa·s,RF值81.2,RRF值8.2,随时间而减小,120天时分别为12.8mPa·s,66.1和7.3;油水界面张力仍在10-3mN/m数量级,只比常规三元复合体系略高;体系中表面活性剂在油砂上的静态吸附量为0.495mg/g油砂,比常规三元复合体系的相应值(0.462mg/g油砂)略高;岩心流动实验中测得的表面活性剂滞留量(0.067和0.070mg/g岩心)也高于常规三元复合体系的相应值(0.054和0.059mg/g岩心)。若用Na2CO3代替NaOH,则碱剂浓度可由6～8g/L提高到8～10g/L。表8参4。     

三次采油中驱油剂与防膨剂配伍性的研究

研究了三次采油中驱油剂与防膨剂的配伍性.首先考察了驱油剂对驱油剂防膨剂防膨效果的影响,再研究了防膨剂对驱油剂界面张力及驱油效率的影响.结果表明,驱油剂基本上不影响防膨剂的使用效果;防膨剂使驱油剂的界面张力降至更低,同一种防膨剂对于不同驱油剂的驱油效率有不同的影响,驱油剂A驱油效率略有提高,驱油剂B驱油效率降低到13.97%,驱油剂C驱油效率大幅降低.