基于孔隙网络模型的微观水驱油驱替特征变化规律研究

结合逾渗理论,采用截断威布尔分布作为孔喉特征分布函数,模拟储层岩心的初次油驱过程和二次水驱过程,建立了油水两相三维准静态孔隙网络模型;通过模型计算与试验结果的对比,验证了孔隙网络模型的有效性。利用建立的孔隙网络模型,研究了岩心在水湿情况下,储层微观孔隙结构参数如孔喉比、配位数、形状因子等对水驱油驱替特征的影响。研究结果表明,储层岩心的孔喉比越小、配位数和形状因子越大,残余油饱和度越小,水驱油的驱替效果越好;形状因子的变化对驱油效率影响较大。     

微观孔喉结构非均质性对剩余油分布形态的影响

选取塔里木盆地东河砂岩储集层4块不同孔隙结构类型的岩心开展水驱油扫描成像实验,通过图像处理对油、水、颗粒三相进行精准分离,并建立孔隙网络模型,计算孔喉数目、喉道半径分布等参数,实现定量表征微观孔喉结构非均质性、驱替过程中油相的运移规律、驱替结束后剩余油的分布与形态规律等。研究结果表明:宏观孔隙度-渗透率相同的岩心,其微观孔喉结构非均质性仍存在较大差异;宏观孔隙度-渗透率、微观孔喉结构非均质性均不同程度影响油相的运移与剩余油的分布形态,非均质性越强,水相主要沿优势通道渗流,剩余油成片状滞留在小孔隙内,驱替过程中形成的油簇(滴)的数量越多,平均体积越小,剩余油以簇状连续相为主且饱和度较高;非均质性越弱,孔喉波及效率越高,剩余油主要以非连续相滞留在孔隙内。微观剩余油分布形态与绝对渗透率、毛细管数、微观非均质性有关,由此建立的微观剩余油分布连续性识别图版,可以很好地描述三者与剩余油分布的关系并准确识别剩余油分布的连续性。     

微观非均质性对微观规模剩余油分布的影响

微观非均质性指砂体的孔隙、喉道大小及均匀程度、孔隙喉道的配置关系和连通程度,它直接影响着注入水的微观驱替效率,从而控制着孔隙结构中微观规模剩余油的分布。文中以胡12块为研究区,选取最大连通孔喉半径、孔喉中值半径等6个参数来说明注水开发前后微观非均质性对微观规模剩余油的影响。     

随机网络模拟研究微观剩余油分布

应用定向渗流理论建立了能表征岩石微观孔隙结构特征及润湿性特征的随机网络模型,从理论上模拟讨论了剩余油的微观组成特征及润湿性对微观剩余油分布的影响,得到了与微观实验一致的模拟结果。模拟结果表明,在剩余油中,不同大小的徽观剩余油液滴的组成和分布具有一定的统计特征和规律性,单、双液滴的频数组成较高,大尺寸液滴数目较少;但是,驱替效率较低时,数量微小的大尺寸液滴在剩余油总量中的比例不可忽视,甚至可能是剩余油的主要部分。结果证实,随机网络模拟速度快、所受条件限制少,并能直观地再现动态的微观驱替过程及剩余油的微观分布状况,为微观剩余油提供了一种方便、灵活的研究手段。     

低渗低压油藏真实岩心薄片微观水驱试验研究

利用真实岩心薄片水驱油试验,研究微观水驱油速度对低渗透油层水驱效果的影响以及水驱油过程中的油水运动分布特征.结果表明,剩余油饱和度和驱替效率与所处的微观模型位置有关,从微观模型的入口到出口,剩余油饱和度递增,驱油效率递减;随水驱油速度增加,驱油效率上升,当达到一定程度后,开始下降,说明存在一个最佳驱替速度,即临界驱替速度.储层束缚水主要以水膜形式附着在孔隙表面或充满于较小的孔隙中,而油则充满较大的孔隙;注入水的驱替速度较低时,在孔隙介质亲水性较强的条件下,注入水进入孔隙喉道时,是沿着岩石表面"爬行"进入的,注入水的前缘为一个凹形面.     

储层微观参数对剩余油分布影响的微观模拟研究

建立了油水两相流三维网络模拟模型。在水湿、油湿、中性3种储层条件下,通过微观模拟分别讨论了孔隙半径、孔喉比、形状因子、配位数等储层微观参数对剩余油分布规律的影响。研究结果表明:对于油湿和中性储层,孔隙半径、配位数愈小,形状因子愈大,孔隙中存在剩余油概率愈大;对于水湿性储层,孔隙半径增大,形状因子减小,产生剩余油的概率反而增加。具有合适配位数的孔隙,驱油效率较高,较大或较小配位数情况下孔隙中都容易产生剩余油。无论是水湿、油湿还是中性储层,随着孔喉比的增大,总体上孔隙中存在剩余油的概率加大。     

化学驱微观剩余油启动顺序及驱油效果实验研究

化学驱是进一步提高水驱油藏采收率的主要技术手段之一。目前的化学驱油机理研究仅能反映不同驱剂对不同类型剩余油的驱替过程,没有将不同类型剩余油作为一个整体考虑,分析启动不同类型剩余油的顺序和难易程度,更没有考虑孔隙结构的微观非均质性对驱油效果的影响。此文以光刻微观物理模型为研究手段,深入研究了不同类型驱剂启动剩余油的顺序和难易程度。研究结果表明:不同类型驱剂启动不同类型剩余油的顺序和难易程度不同,以聚/表二元体系最易启动剩余油,且基本可以同时启动不同类型剩余油;孔隙结构微观非均质性对驱油效果的影响表现为:相同渗透性的岩心,孔喉比越大驱替效果越差,当孔喉比相同时,配位数越大驱替效果越好。     

致密砂岩储层微观水驱油效率及其主控因素

为了解决鄂尔多斯盆地吴起油田长7储层水驱过程中单井产量低、含水上升快、剩余油分布复杂等问题,采用自主设计研发的高温、高压微观模型加持器,对研究区长7储层的真实取样岩心开展微观水驱油渗流实验,通过辅以铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、高压压汞和核磁共振实验,研究了不同孔隙结构类型下的微观水驱油渗流特征,探讨了储层物性、微观孔隙结构、可动流体参数、黏土矿物、驱替压力和注水体积对水驱油效率的影响。结果表明：研究区长7储层微观注水驱替特征以网状驱替和树枝状驱替为主,均匀驱替次之,少见蛇状驱替。不同类型驱替特征的驱油效率、残余油分布特征存在较大差异,均匀驱替驱油效率最高为48.84%,蛇状驱替驱油效率最低为31.73%;75%的残余油以簇状和油膜状赋存于孔喉内。水驱油效率的影响因素是多方面的,其中可动流体参数是比其它物性参数更能准确反映与驱油效率之间关系的参数。研究结果为该区不同类型储层开发方案的调整提供了理论依据。     

储集层微观参数对油水相对渗透率影响的微观模拟研究

为描述储集层微观参数对油水相对渗透率的影响，建立油水两相流的三维准静态孔隙网络模型，运用逾渗理论描述微观渗流机制，模拟初次油驱和二次水驱过程，并对相对渗透率进行了预测，计算结果与实验结果变化趋势基本一致，验证了孔隙网络模型模拟的有效性。利用孔隙网络模型研究水湿情况下孔喉比、配位数、形状因子对相对渗透率的影响。结果表明：孔喉比增大，残余油饱和度增大，水相达到同样的渗流能力所对应的含水饱和度相对增加；配位数增大，两相共流区变大，残余油饱和度减小，配位数对非润湿相油的相对渗透率影响较大；形状因子增加，残余油饱和度减小，两相共流区变大。图7表1参10     

岩石气水两相渗流的玻璃刻蚀驱替实验与有限元数值模拟对比

岩石微观可视化两相渗流特征研究对于油气田开发具有重要意义。分别采用微观可视化玻璃刻蚀驱替实验和有限元数值模拟对岩石中微观气水两相流体的动态渗流特征进行了研究,并将数值模拟结果与微观玻璃刻蚀驱替实验结果进行了对比验证。结果表明,有限元数值模拟结果与玻璃刻蚀驱替实验结果基本一致。气水两相流驱替实验过程中存在明显的指进现象;驱替结束后,分布在大孔喉和与大孔喉相连的孔隙中的水被驱替,未被驱替的水主要分布在小孔喉、小孔喉控制的大孔隙和孔隙盲端;单相渗流达到稳态后,流动通道中心的流体流速比入口处流体流速大,孔喉半径越大,压力降低越慢。微观玻璃刻蚀驱替实验方法能较好地观测微观指进现象和气体在通过狭窄喉道时的运移跳跃现象,而有限元数值模拟方法则具有成本低、易于操作、实验可重复性高等优点。微观玻璃刻蚀驱替实验与有限元数值模拟相结合研究气水两相渗流效果更佳。     

孔隙结构非均质性对剩余油分布的影响

用真实砂岩微观模型进行微观水驱油试验．研究孔隙结构非均质性对剩余油分布的影响。结果发现．形成微观剩余油分布的模式有：细小孔隙网络结构中的局部死油区、细小孔道中的原油、与流向垂直孔道中的原油段塞、大孔道中的油斑或油膜、盲孔中的原油;影响剩余油微观分布的因素有：储层孔隙网络结构、压力场分布、原油性质、岩石润湿性。     

应用数值模拟法研究复杂断块油藏剩余油分布

马厂油田M11块油藏地质构造复杂,已进入特高含水期。通过建立该油藏的数值模拟地质模型,并在此基础上进行精细油藏数值模拟及剩余油分布研究,分析该油藏平面、纵向储量动用状况和剩余油分布规律,确定了剩余油分布的主要类型,提出剩余油挖潜的可行措施,取得了较好的增产效果。     

物理模拟研究剩余油微观分布

通过微观透明模型研究了注水开发剩余油形成的微观形态,研究了水驱、聚合物驱和弱凝胶调驱等驱油方式下剩余油的形成过程、微观分布规律和影响剩余油分布的主、次要因素。把剩余油分为可动剩余油、条件可动剩余油和不可动剩余油。研究得出,储集层岩石的非均质性是剩余油形成的主要原因。水驱剩余油主要分布在注入水未波及区、亲油岩石表面、死孔隙、狭小孔隙或低渗储集层以及部分堵塞的孔隙中;聚合物驱后的剩余油主要是死孔隙中的不可动油和小孔隙以及吸附在亲油岩石表面的条件可动油;弱凝胶调驱后的剩余油主要是死孔隙中的不可动油和吸附在岩石表面的条件可动油。     

Network modeling of residual oil displacement after polymer flooding

Research on microscopic flow mechanisms can aid in improving oil recovery after polymer flooding. Based on a two-phase water–oil network model, a simulation model for polymer flooding is proposed that considers various percolation mechanisms of the polymer solution, such as thickening, diffusion, adsorption, entrapment and shear degradation. Thus, the pore structure and the rheological fluid properties can be integrated. This network model can provide an effective tool for the study of residual oil displacement after polymer flooding. The distribution laws for residual oil after polymer flooding were studied using this microscopic simulation. Results show that compared to water flooding, polymer flooding can greatly improve oil recovery. Moreover, the residual oil distribution after polymer flooding tends to be more disperse, complex and variable. At the same time, displacement methods and parameters of the residual oil were investigated. Methods such as increasing the viscosity of the injection fluid can be applied, but the viscosity must be very high. Injection of a slug of displacing liquid with low interfacial tension after polymer flooding can decrease irreducible oil saturation and improve the displacement efficiency, but the interfacial tension needs to be extremely low.     

微观剩余油动态演化仿真模型研究

长期注水开发使得储集层微观孔喉网络中的剩余油形成分布极复杂,应用仿真理论、方法和技术可以模仿不同油藏在不同含水阶段注水开发的动态演化过程,揭示剩余油形成机理和分布规律,研究表明,微观剩余油仿真研究是表征和研究剩余油演化规律的有效手段。在微观剩余油仿真研究中,应充分考虑和揭示孔隙非均质性、岩石润湿性、开发流体及温度、压力变化,经过多次修改和完善,建立精细仿真模型,有效地利用仿真技术研究剩余油的形成与分布。仿真模型的构筑是微观剩余油仿真研究的关键,仿真模型应包含油气藏本质属性,并能反映油气藏主要因素间的逻辑和数学关系。该成果已有效应用于油田开发,取得了显著效果。     

电阻法测二元复合驱剩余油分布及其影响因素实验研究

油田开发过程中剩余油分布是开发效果评价和提高采收率措施选择的重要参考依据,物理模拟实验中常采用岩心内油水电阻率及其变化来判定剩余油分布及其变化情况。在完成电极材料优选和电极排列方式优化的基础上,以现代油藏工程、提高采收率和现代检测技术理论为指导,开展了标定曲线实验研究和三维仿真模型原油饱和方式对原始含油饱和度的影响及无碱二元复合驱剩余油分布的研究。结果表明,实验用水矿化度及离子类型和岩心渗透率差异对标定曲线存在影响;对于三维仿真模型岩心应选用边角饱和油方式,驱油剂类型优选二元复合体系;对于纵向非均质油藏,从纵向上看剩余油主要分布在中低渗透层,从平面上看主要分布在远离注入井和主流线的两翼部位。     

高含水油田微观水驱油机理实验研究

采用高含水油田储层岩样分析的孔隙结构特征,制作相对均质和条带非均质仿真微观模型,设计不同的注采系统,进行水驱油实验研究。实验表明模型的孔隙结构的分布特征和注采系统是影响油水运动规律的主要因素。高含水期水驱油微观驱油机理是:两端被水淹的孔道中的连续油在喉道处被卡断形成油滴被流动的注入水携带驱出;改变压力场的压力分布,使在水淹区内某些孔隙或孔隙群中的驱替压力差足以使其中的不动剩余油变成可动油被驱替采出。     

致密油藏孔喉分布特征对渗吸驱油规律的影响

自发渗吸是致密油藏中一种重要开发机理,构建准确的渗吸驱油数学模型对明确致密油藏渗吸驱油规律具有重要意义。基于毛管束模型,考虑束缚水和残余油饱和度,利用二维高斯分布函数拟合从高压压汞测量得到的致密砂岩孔喉分布,构建岩心尺度致密砂岩基质渗吸驱油数学模型,并通过致密砂岩渗吸实验对数学模型进行验证,开展渗吸规律影响因素分析,明确孔喉分布、润湿角、界面张力等因素对渗吸驱油速率的影响。结果表明,致密砂岩微纳米孔喉分布在半对数图中呈二维高斯分布特征;在自发渗吸初期,渗吸驱油速率主要取决于大孔分布特征,岩心渗透率越高,渗吸驱油速率越大;在自发渗吸中后期,渗吸驱油速率主要受纳米孔喉分布影响;渗吸驱油速率随润湿角降低、油水界面张力增大、原油黏度降低而增大。明确致密储层孔喉分布特征能够准确预测致密油藏渗吸驱油速率,对致密油藏开采制度的确定具有一定的指导作用。     

＂动静结合法＂在剩余油定量分布中的应用研究

在微构造、沉积微相、水淹测井解释综合研究的基础上,应用先进的三维地质建模、数值模拟软件系统对文79断块异常高压低渗透油藏高含水期剩余油分布进行了深入研究,实现了储层建模数值模拟静动态剩余油定量分布研究一体化,确定了剩余油分布位置和数量,提出了针对性的剩余油挖潜措施。实施结果符合程度较高,进一步证明油藏在开发后期采用储层建模——数值模拟静动态结合法进行剩余油分布定量研究的有效性和重要性。