致密砂岩气藏润湿性对液相圈闭损害的影响

致密砂岩储层易因外来工作液入侵造成严重的液相圈闭损害,岩石表面润湿性对于液相圈闭损害程度具有重要影响。使用氟碳表面活性剂Zonyl8740处理岩心,降低岩心表面能,制得不同润湿程度的岩心。通过岩心驱替和毛管自发渗吸实验分别研究了气湿岩心和液湿岩心的束缚水饱和度、自吸油水动态;建立初始含水饱和度岩心流动实验,对比了钻井液加入气湿反转剂前后液相圈闭损害率。实验表明,致密砂岩表面由液湿反转为优先气湿可大幅度减弱毛管自吸效应、降低自吸液量和最终滞留饱和度。气湿反转剂可有效减少钻井液对储层液相圈闭损害。对预防致密砂岩储层液相圈闭损害具有一定指导意义。     

低渗透致密砂岩储层孔隙结构对渗吸特征的影响

为深入研究低渗透致密储层中不同孔隙结构的渗吸机理及对渗吸过程的影响,以邦德系数、无因次时间下的自吸驱油效率为评价指标,通过压汞、扫描电镜和核磁共振等多种实验手段,在对鄂尔多斯盆地东部X区长6段低渗透致密砂岩储层孔隙结构分类的基础上,研究不同孔隙结构对渗吸特征和自吸驱油效率的影响。结果表明:低渗透致密砂岩储层可以分为中大孔型和微孔缝型2种孔隙组合。不同孔隙结构组合的岩心中,中大孔喉的比例决定自吸驱油效果,残余油主要滞留在微孔喉中。中大孔型岩心中大孔喉比例高,地层水和表面活性剂中自吸驱油效率高,自吸过程受到毛管力作用较弱,表面活性剂改善驱油效果和渗吸方式明显;微孔缝型岩心中大孔喉比例小,毛管阻力影响大,地层水和表面活性剂中自吸驱油效率低。表面活性剂可以明显改变渗吸方式,提高自吸驱油效率,但仍有一部分残余油滞留束缚在微小孔喉中。     

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。     

通过改变岩石润湿性增加气井产能的室内研究

为了增加气井的产能,可以使用表面活性剂来改变气藏的亲水性.表面活性剂处理能够使近井地带岩石的强亲水性改变成中性润湿条件,不但降低了水的滞留,而且还提高了气体的流量.此次室内研究的目的是为了说明通过使用恰当的化学试剂使岩样的润湿性从强亲水性变成中性润湿条件,以此提高气井的产能.可有效改变亲水性极强的玻璃毛管润湿性的7种化学制剂被筛选出来.并且通过毛细管上升试验,测得其中2种表面活性剂可以用来进行岩样试验.圣彼得地层是一个砂岩含水气藏,从中采集的岩石样品和地层水都经过鉴定.气藏岩心的自吸试验经常被用来评价表面活性剂处理前后的岩样润湿性.被原始地层水或者表面活性剂处理后的地层水所饱和的岩心,用湿的氮气对其进行驱替,测量气体的相对渗透率数据.数据显示含水饱和度的降低将导致气体渗透率的增大,这表明气井产能提高的原因是由于气藏的润湿性改变了,使其不再具有强亲水性条件.岩心试验结果说明减弱亲水性可以增加地层渗透率并且提高气井的产能.     

润湿性改变对压裂液返排的影响

压裂破胶液长期滞留会对储层造成二次伤害。受储层物性和地层水影响,单纯通过添加表面活性剂的手段,难以保证持久的低界面张力,达不到高效、快速返排的目的。介绍了一种“双疏表面”润湿处理剂FCS,采用测量固液界面接触角的方法,评价“双疏表面”的润湿性;通过对致密砂岩驱替,计算渗透率损害率,评价“双疏表面”的形成对压裂液返排效率的影响。实验结果表明,经过FCS 处理的致密砂岩表面,形成了一层致密的分子膜,使岩石表面变成“双疏”表面,油、水固液接触角均大于90°。对比岩心驱替结果,经“双疏”处理后的岩心破胶液伤害率为18.3%,低于单纯添加助排剂的液相伤害率。固液界面接触角和岩心驱替结果证明,改变岩石表面的润湿性,使之成为“双疏表面”,不仅是一种促进压裂破胶液高效返排的行之有效的途径,也有助于后续驱替洗油,提高“三次采油”的采收率。      

致密储层体积改造润湿反转实验及模拟研究

针对目前致密储层在改造后依然存在的递减速度快、采收率低等问题,采用在压裂液中添加表面活性剂的方法,增强地层能力,降低界面张力,改变裂缝壁面附近润湿性,实现致密储层润湿反转并发挥渗吸作用,从而进一步提高原油采出程度。首先进行了致密储层润湿反转的实验研究,在实验基础上,通过无因次俘获数计算润湿反转前后的相渗曲线和毛管压力曲线,并进行润湿反转的模拟研究。实验结果表明：加入表面活性剂可使渗吸采收率由原来的4.9%提高至22.3%;采用不同的相渗曲线和毛管压力曲线,并经过内插法处理的数值计算结果与实验数据吻合;现场试验表明,在体积压裂形成复杂裂缝的同时,考虑压裂液的润湿反转功能,单井产量可提高3～6 t/d。压裂液中加入表面活性剂,在压裂过程中可改变储层润湿性,提高开井产量,对于致密储层的有效开发和提高采收率具有现实意义。     

不同类型表面活性剂对致密油层自吸水能力影响实验

为了进一步研究不同离子类型的表面活性剂配方对低渗油层自吸水影响机理以及优选配方,以低渗储层枣湾区长6油层为研究对象,以无因次时间、邦德指数、自吸驱油效率、流度、Amott法评价的润湿性等为评价指标,通过自吸实验研究了表面活性剂的配方类型对油层自吸水驱油的影响。结果表明:实验岩心自吸类型主要为逆向渗吸,表面活性剂溶液改善了岩心的润湿性使得岩心更加亲水,表活剂溶液自吸采油速度和自吸驱油效率明显大于地层水自吸的岩心。非-阴离子型的配方相比较其他配方自吸效果最好,并且显著改善了岩心的渗流能力。     

低渗透砂岩润湿性对水驱和复合驱采收率的影响

在砂岩岩心渗透率小于50×10-3μm2条件下,考察驱替相润湿接触角分别为37,86,126和167°的驱油效果,对应水驱采收率平均值依次为16.18%,15.47%,13.94%和9.02%,复合驱采收率依次为21.12%,17.33%,13.53%和5.26%。结果表明,除强亲油性外,其他润湿性对岩心水驱采收率的影响不显著。复合驱提高采收率幅度随润湿性由亲油到亲水变化逐渐提高,其平均值与润湿接触角呈二阶线性负相关关系,即润湿接触角越小,采收率越高,接触角为37°时提高采收率最大。低渗透孔隙微毛细管对原油的捕集作用是制约驱油效率的关键因素,应用复合驱应重点从降低油水界面张力和改变岩石润湿性2方面考虑克服毛管对原油的捕集束缚。     

表面活性剂对低渗油湿灰岩表面性质及渗吸行为的影响

裂缝发育的低渗灰岩储层，当基质岩块为混湿及油湿时，毛细渗吸驱油作用很弱。本工作采用毛管上升、渗吸及相对渗透率曲线方法，在62℃下研究了CTAB和SDBS溶液对油湿灰岩表面性质及渗吸行为的影响。浓度为700mg／L时，SDBS溶液与原油间的界面张力为0．035mN／m，而CTAB溶液为1．25mN／m；随着浓度增大，SDBS溶液使亲油的毛管表面润湿接触角缓慢减小，而CTAB溶液使润湿接触角大幅减小，在与最大吸附量对应的浓度下润湿接触角有最低值；亲油岩心在CTAB溶液中的渗吸驱油速度较SDBS溶液中的渗吸驱油速度高；相渗曲线表明，与亲油岩心／SDBS溶液体系相比，亲油岩心／CTAB溶液体系的油相相对渗透率较高而水相相对渗透率较低。因此，CTAB类阳离子表面活性剂可望用于该类油藏的开发。讨论了相关的机理。图6参10。     

低渗透气藏防水锁剂FS 研究及效果评价

研究了通过化学处理方法来预防水锁效应的可行性。降低钻井液滤液表面张力及将岩石表面由水湿转变为气湿可减轻水锁损害。通过岩心自吸实验、接触角实验、岩心流动实验分析了防水锁剂FS的防水锁性能。结果表明,防水锁剂FS有优良的防水锁损害效果。文中研究对低渗致密砂岩气藏的高效开发有重要意义。     

气湿性纳米SiO2颗粒对岩心润湿反转及解水锁机理

使用气湿反转剂能解除凝析气藏等温降压开采过程中产生的液锁损害,但目前的气湿反转剂存在价格高、用量大、气湿反转效果差等缺点。为此,通过采用改进的Stober法制备均一粒径的纳米SiO2颗粒,再对其表面进行功能化修饰,合成出了具备气湿反转功能的纳米颗粒,其最佳合成条件为,正硅酸乙酯和氨水的用量均为1~2 mL,非离子型氟碳表面活性剂FG24的浓度为0.3%。通过接触角法、Owens二液法和自吸吸入法研究了纳米SiO2颗粒对岩心润湿性的影响。研究表明,用0.3%气湿性纳米颗粒流体处理岩心,水相和油相在岩心表面的接触角可由未处理时的23°和0°增至157°和135°;岩心的表面能由67.9 mN/m降至0.23 mN/m;岩心的液相饱和度由87%和73%降至3.5%和32%,水相和油相的自吸速率由0.26和0.27 mL/min在2 h内降至0。实验还测定了气、油相在气(油)-纳米流体-岩心体系中的接触角,探索分析了气湿性纳米SiO2颗粒的作用机理。结果表明,该纳米颗粒具备良好的气湿反转功能。     

表面活性剂对低渗透油藏渗吸敏感因素的影响

界面张力和岩石润湿性是影响毛细管压力大小的决定性因素,因此研究表面活性剂对这两个因素的影响,可以充分发挥渗吸作用、提高低渗透油田原油的渗吸采收率。利用7块不同渗透率的亲水人造岩心,通过渗吸试验、旋滴法和动态接触角法研究了表面活性剂对油水界面张力、水湿表面润湿性、毛细管压力以及渗吸采收率的影响。试验结果发现:随着表面活性剂RS-1质量分数的增大,油水界面张力先有较大幅度降低后略有升高,最后趋于平稳;表面活性剂具有很强的改变水湿表面润湿性的能力,且能降低毛细管压力、提高渗吸采收率。研究结果表明:表面活性剂降低界面张力效果明显,并且复配表面活性剂降低界面张力的效果比单一活性剂好,岩样渗吸采收率与油水界面张力和毛细管压力的对数呈线性负相关关系。      

Beneficial effects of wettability altering surfactants in oil-wet fractured reservoirs

In fractured reservoirs, an effective matrix-fracture mass transfer is required for oil recovery. Surfactants have long been considered for oil recovery enhancement, mainly in terms of their ability to reduce oil–water interfacial tension. These surfactants are effective when the fractured formations are water-wet, where capillary imbibition of surfactants from the fracture into the matrix contributes to oil recovery. However, another beneficial aspect of surfactants, namely their ability to alter wettability, remains to be explored and exploited. Surfactants capable of altering wettability can be especially beneficial in oil-wet fractured formations, where the surfactant in the fracture diffuses into the matrix and alters the wettability, enabling imbibition of even more surfactant into the matrix. This sequential process of initial diffusion followed by imbibition continues well into the matrix yielding significant enhancements in oil recovery.In order to test this hypothesis of sequential diffusion–imbibition phenomenon, Dual-Drop Dual-Crystal (DDDC) contact angle experiments have been conducted using fractured Yates dolomite reservoir fluids, two types of surfactants (nonionic and anionic) and dolomite rock substrates. A new experimental procedure was developed in which crude oil equilibrated with reservoir brine has been exposed to surfactant to simulate the matrix-fracture interactions in fractured reservoirs. This procedure enables the measurements of dynamic contact angles and oil–water interfacial tensions, in addition to providing the visual observations of the dynamic behavior of crude oil trapped in the rock matrix as it encounters the diffusing surfactant from the fractures. Both the measurements and visual observations indicate wettability alterations of the matrix surface from oil-wet to less oil-wet or intermediate wet by the surfactants. Thus this study is of practical importance to oil-wet fractured formations where surfactant-induced wettability alterations can result in significant oil recovery enhancements. In addition, this study has also identified the need to include contact angle term in the dimensionless Bond number formulations for better quantitative interpretation of rock–fluids interactions.     

苏里格桃X区块气藏储层的解水锁剂研究

目的随着苏里格气田规模化开发,开采过程中因水锁效应导致的低产低效气井逐年增多,针对苏里格桃X区块生产需求和气藏水锁问题,进行气井储层水锁伤害解除技术对策研究。 方法通过开展室内药剂研究,采用氟碳类和两性离子型表面活性剂、润湿反转剂等体系复配 研制出适合该区块的解水锁剂。 结果苏里格桃X区块渗透率极低,平均含水饱和度45%左右,水锁指数小于0.3,水锁强度中等偏强。解水锁剂能够使岩心的润湿性由亲水逐渐变得疏水,接触角增大10°,有效改变了岩石润湿性且能够降低储层流体界面张力,储层渗透率最终能够恢复至原来的93.86%,现场试验后单井日均增产0.409 7×10⁴ m³。 结论该体系解水锁剂适用于研究区块,能有效解决气井水锁问题。      

凝析油气藏气湿反转解水锁的实验研究

气湿反转是目前解决油气藏水锁损害的有效方法之一.通过溶胶-凝胶法和氟烷基甲基丙烯酸共聚物Zonyl 8740的修饰,使岩心表面的润湿性发生了气湿反转.通过做接触角测量实验,发现溶胶的陈化时间、溶胶-凝胶处理时间、热处理温度、氟化浓度和氟化时间对岩心的浸润性有明显的影响.毛细管上升实验结果表明,用溶胶和Zonyl 8740处理后,气/水体系和油/气体系中的润湿性由优先液湿转变为气湿.利用扫描电子显微镜对处理岩心表面的形貌和能谱进行分析显示,用溶胶和Zonyl 8740共同处理岩心后,岩心表面具备了微细的粗糙结构和低表面能物质.岩心驱替实验结果表明,通过Zonyl 8740处理后,岩心中水的渗透率比未处理时增大了4倍.     

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     

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。     

气湿性纳米SiO_2颗粒对岩心润湿反转及解水锁机理

使用气湿反转剂能解除凝析气藏等温降压开采过程中产生的液锁损害,但目前的气湿反转剂存在价格高、用量大、气湿反转效果差等缺点。为此,通过采用改进的Stober法制备均一粒径的纳米SiO_2颗粒,再对其表面进行功能化修饰,合成出了具备气湿反转功能的纳米颗粒,其最佳合成条件为,正硅酸乙酯和氨水的用量均为1~2 m L,非离子型氟碳表面活性剂FG24的浓度为0.3%。通过接触角法、Owens二液法和自吸吸入法研究了纳米SiO_2颗粒对岩心润湿性的影响。研究表明,用0.3%气湿性纳米颗粒流体处理岩心,水相和油相在岩心表面的接触角可由未处理时的23°和0°增至157°和135°;岩心的表面能由67.9 m N/m降至0.23 m N/m;岩心的液相饱和度由87%和73%降至3.5%和32%,水相和油相的自吸速率由0.26和0.27 m L/min在2 h内降至0。实验还测定了气、油相在气(油)-纳米流体-岩心体系中的接触角,探索分析了气湿性纳米SiO_2颗粒的作用机理。结果表明,该纳米颗粒具备良好的气湿反转功能。