三元复合驱注入液与储层岩心矿物相互作用的碱耗动力学研究

为探索三元复合驱注入液与油藏矿物的相互作用对采出液的影响,实验研究了大庆油田三元复合驱注入液与油藏矿物相互作用过程中的碱耗动力学模型。将储层岩石粉末在45℃条件下浸泡于模拟三元复合驱注入液中,对不同浸泡时间的上清液进行取样分析,结合不同pH值下溶液中各离子的存在情况分析,认为OH-的准确浓度无法通过酸碱滴定法获得,可采用检测Al、Si元素浓度,再推导溶液中剩余OH-浓度的方法进行间接计算。获取不同时间上清液中的OH-浓度,建立三元复合驱注入液与大庆油田北一区断东区块目的油藏岩心矿物反应过程中的碱耗动力学方程,符合v=KCn形式,反应级数为2.6。该结果有助于更深入地理解三元复合驱注入液与油藏矿物的相互作用机制,为优化三元复合驱注入方案提供理论依据。     

复合驱油体系中碱对地层伤害的研究

实验温度45℃。将大庆油田萨北小井距三元复合驱试验区储层岩心用含12 g/L NaOH的三元复合驱溶液浸泡30天,在扫描电镜下观测到岩心中石英、高岭土及长石受到明显溶蚀,岩心孔隙结构发生改变,液流通道破坏或堵塞;用该溶液驱替8小时的岩心中有新生矿物晶体形成,其主要成分为硅酸钙。复合驱试验区油井生产6个月后,3口油井油管垢样主要由钙垢和硅垢组成,钡垢量多少不等,垢样从近壁层到远壁层,硅垢量增加而钙垢量减少,即钙垢的形成快于并早于硅垢的形成。储层油砂、石英、高岭土、长石、蒙脱土在含6、12、20 g/L不同碱剂的三元复合驱溶液中浸泡120天,测定液相中Si、Al浓度,地层矿物的溶蚀在强碱(NaOH)液中最严重,混合碱(1∶1的NaOH Na2CO3)液中次之,弱碱(Na2CO3)液中最轻,且溶蚀程度均随碱浓度的增大而增大;在3种黏土矿物中,蒙脱土的溶蚀程度最大,长石最小。讨论了岩石矿物与碱的反应机理及高岭土、蒙脱土与碱反应时生成的新矿物。图5表2参6。     

微生物—三元复合驱提高采收率技术的探讨

碱和合成的表面活性剂二元复合驱（AS）是一项带有方向性的廉价的提高采收率技术。在碱和表面活性剂的水相混合体系中再加入聚合物形成碱-表面活性剂-聚合物三元复合驱（ASP）可以进一步提高石油采收率。原油中的酸性物质与三元体系中的碱中和,在油水界面形成活性物质,降低油水界面张力（IFT）。本文所描述的三元复合驱和微生物技术的结合方法对单独三元复合驱不能起作用的原油应用该项技术是一项经济有效的创新技术。这项技术是基于微生物可以改变原油;产生酸性物质如羧酸,并在油水界面上被碱混合物中和。应用氧化烃类微生物;比如节杆菌（arthrobacter.sp）,在实验室摇瓶论验中发现原油样品中酸含量增加。测量微生物处理过的原油和碱／表面活性剂混合物之间的悬滴界面张力低于没有利用微生物处理原油的值。对于用节杆菌处理过的原油;界面张力从0.327mN／m（未处理）降到0.07333mN／m。为了优化该项技术,筛选了多种微生物。并开展了岩心驱替实验,定量确定原油采收率。应用微生物驱和三元复合驱技术进行的实验室岩心驱油实验表明,微生物驱和三元复合驱结合技术的原油采收率比单独微生物驱和单独三元复合驱的都高。经微生物预处理的采油方法,原油采收率的提高值与微生物处理的原理酸含量的增加     

黏土矿物对三元复合体系驱油效果的影响

为研究黏土矿物含量对大庆三类油层油藏三元复合驱驱油效果的影响,采用孔隙度和渗透率相近、但黏土 矿物含量不同的天然岩心开展驱油实验,并对实验前后的岩心进行核磁共振、X射线衍射分析及产出液乳化粒 径测试。结果表明,随着黏土矿物含量逐渐增大,三元复合驱提高原油采收率幅度先增加后降低。在黏土矿物 含量为9.5%时,三元复合驱采收率增幅（15.7%）最大。产出液中存在明显的乳化现象,黏土矿物含量由2.3%增 至9.6%时,乳状液由油包水型转变为水包油型,粒径不断变小。黏土矿物含量越高,矿物中的高岭石越容易发生 运移,使岩心孔喉变大并形成特定渗流通道,导致水驱效果变差,总采收率降低。黏土矿物的含量对大庆油田三 元复合驱的驱油效果存在较大影响,主要通过改变产出液乳状液类型、粒径和矿物发生运移后岩心孔喉大小影 响水驱及三元复合驱原油采出程度,进而改变最终采收率。     

强碱三元复合驱对储层的伤害及结垢研究

为研究强碱三元复合驱对储层的伤害,了解强碱体系是否造成储层内部结垢,对位于大庆油田杏二区中部强碱三元复合驱工业性试验区注三元复合体系前后分别钻取的2口密闭取心检查井的同层位岩心进行了对比检测研究.2口检查井岩心的X-射线衍射谱图形一致,特征衍射峰的形状、位置对应较好;能谱结果显示三元体系驱替后的岩心中钙镁元素没有发生聚集.表明三元复合驱体系对储层的伤害很小,三元复合体系驱替后储层孔道内没有生成堵塞性钙镁结垢.     

水包油乳状液的反相破乳剂选择与制备

大庆油田近年来开展的三元(碱、表面活性剂、聚合物)复合驱矿场实验取得了比水驱和聚合物驱分别提高采收率17%～20%和10%的良好效果,但采出液中残留的碱、表面活性剂和聚合物导致油水乳化程度加大,给采出液的油水分离带来了困难。为此,根据大庆油田三元复合驱采出液的油水分离特性,以模拟采出液为介质,采用均匀设计方法研制了一种针对大庆油田三元复合驱采出液的破乳剂,并测试了该破乳剂对模拟三元复合驱采出液和实际三元复合驱采出液的破乳效果。     

伊利石中Si/Al元素在碳酸溶液中溶解的动力学特征

查明碳酸溶液与伊利石矿物(煤层主要黏土矿物之一)的反应特征,能够为煤层气井注CO2提高采收率(ECBM)工艺泵注参数优化及储层物性变化分析提供理论依据。为此,以沁水盆地潞安矿区余吾、常村矿煤样为例,测试了煤样中黏土矿物的含量,进行了25℃、35℃、45℃条件下,单一伊利石矿物与不同酸度碳酸溶液的反应实验;应用分光光度计、X射线衍射仪、能谱仪测试分析了反应液中Si、Al元素含量和反应前后伊利石结构与元素变化的情况,得出了Si元素溶出的反应动力学模型,并求取了Si元素溶出的表观活化能。实验结果表明:1当溶液pH值和反应时间相同时,Si元素的溶出量随温度的升高而增大,而Al元素的溶出量变化却很小;2当溶液pH值和温度相同时,随反应时间增加,Si元素含量呈先增加后减小的趋势,并有一定的振荡,且温度越高,Si元素达到溶出最大值的时间越短,而Al元素溶出速率较快,迅速达到溶出平衡;3Si元素的溶出符合扩散控制的界面反应模型,pH值越低,Si元素越易于溶出,表观活化能越小;4由于碳酸酸性较弱,伊利石与其反应后,晶体结构未发生明显的破坏。     

强碱三元复合体系对储层矿物组分的影响

为了探究强碱三元复合体系对储层矿物成分的影响,通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法对大庆油田三元复合驱前、后岩心进行分析,并设计水-岩反应实验进行验证。结果表明:强碱对高岭石、钾长石等储层原生矿物造成了不同程度的溶蚀并改变矿物组成,同时生成了绿泥石等新矿物,而新矿物与储层原生矿物在元素组成上有所差异。     

砾岩油藏聚合物驱后二元和三元复合驱的优选

新疆克拉玛依油区七东区发育砾岩油藏,经聚合物驱后虽已进入高含水期,但仍具有较高的挖潜、开发、再利用价值。二元和三元复合驱是砾岩油藏聚合物驱后提高采收率常用的开发方式。利用柱状天然岩心进行室内物理模拟实验,分析对比聚合物驱后二元和三元复合驱的注入压力、含水率、采收率以及微观剩余油分布特征,优化选择砾岩油藏聚合物驱后的开发方式。实验结果表明:二元和三元复合驱的含水率和注入压力相差较小,三元复合驱的采收率略高于二元复合驱;通过紫外荧光显微镜观察二元和三元复合驱后的岩心薄片,分析微观剩余油分布类型,发现三元复合驱后的剩余油分布类型以粒间吸附状为主,容易堵塞渗流通道,开采困难;而二元复合驱后的剩余油分布类型以颗粒表面吸附状为主,对储层伤害较小,对后续开发影响较小。综合考虑采收率、施工成本和储层伤害等情况,最终优选二元复合驱作为研究区聚合物驱后的开发方式。     

三元复合驱合理驱替速度实验研究

三元复合驱是一项可大幅度提高原油采收率的三次采油技术,其体系由聚合物、碱、表面活性剂三相组成,驱油机理相对复杂,影响因素也相对较多。为此,通过开展物理模拟驱油实验,对三元复合驱实验过程中的驱替速度参数进行了深入研究。实验结果表明,三元复合驱最佳驱替速度与岩心渗透率正相关,天然岩心最佳驱替速度为0.10～0.20 mL/min、人造岩心最佳驱替速度为0.30～0.60 mL/min;不同复合体系达到最低界面张力值的时间不同,且在不同驱替速度下对采收率的影响程度也不同,驱替速度的变化对小尺寸的天然岩心、界面张力下降慢的复合体系驱油效果影响较大。     

潜山油藏微球-天然气驱实验评价

裂缝型潜山油藏储集层非均质性强,油藏开发过程中驱替流体指进和窜流频发,封堵裂缝、大孔道等高渗流通道是提高原油采收率的有效措施。通过岩心流动实验,评价了微球对B1潜山油藏储集层岩心裂缝及大孔道的封堵效果,探究了采用微球-天然气驱提高剩余油动用的有效性。结果表明,单一水驱或天然气驱的驱油效率不显著,采用微球驱,微球进入岩心后的膨胀和封堵作用使得阻力系数、注入压力等显著增大;微球粒径直接影响封堵性能,若粒径太小,达不到封堵的效果,若粒径太大,不易注入;微球注入岩心后的膨胀、封堵、解堵、变形后再封堵及天然气溶解的协同作用,对裂缝型潜山油藏开发过程中的驱替流体指进及窜流有明显抑制作用,微球-天然气驱可大幅提高剩余油采出程度。     

ASP三元复合驱对三类储层物性特征的影响规律 ——基于神经网络模型*

碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱能够有效提高原油采收率,明确ASP三元复合驱体系对储层物性特征的影响规律,有助于该技术在三类储层的推广运用。通过测定三类储层岩心在弱碱ASP三元复合驱前后的孔隙度、渗透率以及孔隙分布参数,定性分析了ASP三元复合驱对储层物性的影响规律;在实验基础上利用神经网络模型建立了ASP三元复合驱储层物性变化预测模型,实现了对三类储层在ASP三元复合驱过程中物性变化的定量表征。研究结果表明,弱碱ASP三元复合驱后储层物性按ⅢA、ⅢB和ⅢC的顺序逐渐变差,弱碱ASP三元复合驱在注入早期对物性较好的储层具有改善作用,而对物性差的储层将很快发生储层伤害。     

高强度复合凝胶选堵剂CY—98封堵能力考察

本文报道了改性树脂交联的聚合物与水玻璃表成的复合凝胶堵水剂CY－98的岩心封堵实验结果,阐述了在中原濮城油田两口超高含水油井用于堵水的良好效果,该堵剂有一定的选择性,堵水率高,承压强度大,丫刷性能,与封口剂配合使用时封堵用效中达以冻胶型堵剂的三倍以上。     

聚驱后油层提高采收率驱油方法

大庆油田已开展了聚驱后高浓度聚驱和三元复合驱现场试验,这2种驱油方法虽可取得一定的技术效果,但聚合物用量大、经济效益低。为实现低成本高效开采,在深刻认识聚驱后油层特点的基础上,依据堵调驱相结合的技术路线,应用物理模拟实验和配方优化技术,进一步研究了3种新型驱油方法：①"调堵剂+驱油体系"组合注入驱油方法,该方法通过低初黏凝胶调剖后再注入三元体系,特点是可大幅降低聚合物用量,较单纯三元复合驱可提高采收率2.1%,节省聚合物用量25%;②研发了非均相复合驱油体系,该体系由连续相三元溶液和非连续相PPG颗粒组成,可实现动态调整、动态驱替,聚驱后非均相复合驱可提高采收率13.6%,较三元复合驱可提高采收率3.4%;③研发了聚驱后插层聚合物复合驱驱油方法,插层聚合物具有残余阻力系数大于阻力系数的特点,调堵能力强于普通聚合物,聚驱后可提高采收率15.9%。鉴于上述3种新型驱油方法室内实验取得的较好效果,且较普通三元复合驱大幅降低化学剂用量,拟开展现场试验以提高油田采收率。     

三元复合驱对储层伤害及其作用机理研究

三元复合驱能够大幅度提高原油采收率,但它所引起的结垢问题一直困扰着该技术的大规模推广应用。本文以大庆喇嘛甸油田储层岩石和三元复合体系为实验对象,开展了碱驱后岩石结构的可视化研究以及含碱驱油剂流动特性研究。实验结果表明,碱对储层岩心中黏土矿物溶蚀作用比较明显,对石英和长石等骨架成分的溶蚀作用较小;采出液中钙镁离子浓度较低,硅离子浓度却较高,前者成垢作用难以对储层渗透率造成显著影响,后者易在迁移过程中发生沉积,在地层和生产系统中形成大量硅垢。进一步分析表明,随碱浓度增加,三元复合体系对地层伤害程度加剧。表面活性剂和聚合物都可以减弱碱的溶蚀作用,但前者比后者减缓溶蚀作用的能力弱。     

三元复合驱钙镁硅钡成垢特征研究

由于三元复合驱中的碱对储层矿物的溶蚀作用,使得岩石矿物以可溶物形态进入到储层流体,造成了严重的结垢、堵塞问题。在50℃动态环境,模拟油井采出液离子组成,进行硅钙镁钡成垢实验。研究结果表明,三元复合驱垢主要为碳酸盐、硅酸盐混合垢。随着油井采出液pH值增加,垢样中硅酸盐含量增加,碳酸盐含量降低。在pH值小于10.7时,溶液中硅酸盐沉积速度较快;pH值大于10.7时,硅酸盐沉积速度较缓慢。模拟体系中碳酸根离子含量较低(80 mg/L)时,产生片状硅酸盐沉淀;碳酸根含量较高(1100 mg/L)时,产生颗粒状碳酸盐沉淀。硅离子促进钙盐垢的沉积,在硅含量500 mg/L时,沉垢量最多,达247 mg/L。阳离子增多促进垢的生成,但在钙、钡离子未达到沉积平衡前,镁离子不发生沉积反应。     

碱、表面活性剂和聚合物对储层溶蚀作用及其机理研究

本文开展了碱液、"碱/表面活性剂"AS二元复合体系、"碱/表面活性剂/聚合物"ASP三元复合体系对储层岩石矿物的静态溶蚀实验,考察了实验过程中液相内目标离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Si⁴⁺、OH^-、CO₃^2-、HCO₃^-和Cl^-等)浓度变化规律和岩样表面主要元素（Al和Si等）含量变化。结果表明,碱对岩样的溶蚀作用主要针对黏土矿物,对长石骨架作用较小。三元复合体系处理岩样后的液相内硅铝离子浓度增加,钙、镁离子浓度降低,岩样表面硅、铝元素含量降低。随碱浓度增加、液固比增加或处理时间延长,溶蚀作用增强,表面活性剂和聚合物可以减轻碱对岩样的溶蚀作用。处理初期溶蚀作用较强,处理60d后,液相中硅酸分子发生聚合作用,并在碱性条件下脱水生成硅垢,聚合物又促进硅胶体聚集和成垢。图14表4参17     

Influence of synthesis parameters on the crystallinity and Si/Al ratio of NaY zeolite synthesized from kaolin

Well-crystallized high-silica NaY zeolites (Si/Al>2.5) were prepared from a reaction mixture consisting of metakaolin, sodium silicate solution and seed solution via optimization of the mixture composition and reaction conditions. The transformation from kaolin to high-silica NaY zeolite was confirmed by XRD, SEM and IR techniques. Subsequently, the influence of synthesis parameters, i.e. initial SiO₂/Al₂O₃, initial Na₂O/SiO₂, initial H₂O/SiO₂, aging time of the seed solution, crystallization temperature and crystallization time, on the NaY growth was investigated in terms of crystallinity and Si/Al ratio. The results showed that the effects of initial SiO₂/Al₂O₃, initial Na₂O/SiO₂ and initial H₂O/SiO₂ on the crystallinity and Si/Al ratio of NaY zeolite are similar to those observed in the conventional syntheses of NaY zeolites only using sodium silicate solution as silicon source. However, due to the use of metakaolin as the main silicon and aluminum sources in the present study, a long crystallization induction period of 20 h was achieved, which can be attributed to the dissolution of metakaolin. In addition, different from the conventional syntheses of zeolite NaY, pure NaY zeolites (i.e. without NaP zeolite impurity) were still obtained even at 120 °C because of the use of a large quantity of seed solution (23 wt%) in the reaction mixture. As the aging time of the seed solution increased from 3.5 h to 22 h, the relative crystallinity of the NaY zeolite first increased sharply and then reached a plateau, while the Si/Al ratio first increased rapidly up to a maximum value of 2.75 corresponding to an aging time of 6.5 h, and then decreased sharply with the aging time.     

孔喉结构对CO2驱储层伤害程度的影响

在CO₂驱提高采收率的过程中,CO₂与原油、基质矿物的相互作用会对储层孔喉结构造成一定的伤害。为了揭示孔喉结构对CO₂驱储层伤害程度的影响,利用高压压汞、扫描电镜结合核磁共振技术,通过室内物理模拟实验确定岩心样品的孔喉堵塞程度,评价了不同孔喉结构的岩心样品在CO₂驱过程中的伤害程度,明确了CO₂驱储层伤害机理。实验结果表明：CO₂驱过程中产生的沥青质沉积及酸化作用对储层孔隙度的影响很小,实验岩心样品的孔隙度降幅为1%左右,而渗透率受到的伤害程度较高,Ⅲ类孔隙结构岩心的渗透率降幅达20.55%,且渗透率越低、孔喉结构越差,渗透率受到伤害的程度越高;孔喉堵塞程度与孔喉结构参数成正相关关系,孔喉结构越差,中值半径越小,越容易发生孔喉堵塞;Ⅰ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度较低,Ⅲ类孔隙结构岩心的孔喉堵塞程度明显增高,最高可达到34.32%。该研究结果可为CO₂驱现场高效应用提供依据。