大庆油田注水开发过程中油层岩石的润湿性和孔隙结构的变化

岩石表面润湿性及孔隙结构是影响驱油效率和渗流特征的重要因素。大量实验资料证明,大庆油田油层岩石的原始润湿性属于偏亲油的非均匀润湿性。在注水开发过程中,油层水淹部位经过注入水的长期冲刷,润湿性会从偏亲油向偏亲水方向转化,其转化程度与油层内岩石的含水饱和度有关。由于注入水的长期冲刷,孔隙结构也会发生一定的改变,粘土矿物会被水冲走,或在流动过程中进一步堵塞流动通道,而使迂曲度发生变化,大于1000毫达西的岩样渗透率会增高,小于1000毫达西的岩样渗透率反而可能降低。     

胜坨油田注水开发过程中的润湿性变化

以胜利油区胜坨油田二区沙二段油层为例，研究了油层原始润湿性及其在注水开发过程中的变化，探讨了含油饱和度、韵律非均质性对润湿性的影响。研究证明，原始亲油油层，含油饱和度下降10％时，开始转向亲水；原始亲水油层，含油饱和度下降8％时，亲水性开始加强。     

用含油岩薄片技术研究储层润湿性

在对双河油田５００余块含油岩石薄片研究基础上，总结了注水开发油田储层润湿性变化特征，提出油层显孔和微细孔中不同润湿性判别标准。对双河油田几个油组的研究结果表明“油层的润湿性特征以亲水为主，亲油次之，即偏亲油－中性－亲水。     

改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其相渗透率的影响

为了研究改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其气水相有效渗透率的影响，用自主研发的一种能改变亲水岩石表面性质（由亲水改为中性弱亲油）的润湿反转剂LW-1进行了实验研究。实验结果表明，用LW-1处理低渗透亲水气层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使气体有效渗透率平均提高1．06倍；处理低渗透亲水油层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使水相有效渗透率平均提高2．6倍。认为改变低渗透亲水油气层的岩石表面润湿性，是降低其遭受侵入水伤害程度、提高增注能力和改善压裂增产过程中侵入水返排效果的有效手段之一。     

基于毛管模型的含油储层岩石激发极化特性

以储层岩石串联毛管模型为基础,本文建立了-种考虑储层润湿性的毛管模型,并对含油储层岩石的激发极化特性进行了数值模拟。计算结果表明:储层润湿性对储层岩石的激发极化特性有重要影响。在相同含水饱和度条件下,水湿岩石的极化率大于油湿岩石的极化率;储层岩石越水湿,其激发极化效应越强。溶液浓度、孔隙度和阳离子交换量等储层物性参数的变化也会对激发极化效应产生影响;储层岩石的极化率随溶液浓度、孔隙度的增加而减小。当岩石亲油时,储层岩石的极化率随阳离子交换量的增加而增大,且变化幅度越来越小;当岩石亲水时,随着阳离子交换量的增加,储层岩石的极化率先急剧增大,后略有下降。     

流体流动对低渗岩心电阻率的影响实验研究

通过室内实验,研究了不同岩性、润湿性、渗透率等条件下岩心油驱水和水驱油过程中岩石电阻率的变化,分析了流体流动对低渗岩石电阻率和阿尔奇饱和度指数以及地层因素的影响.实验结果表明:①低渗透油层亲水岩心和亲油岩心的电阻率随含水饱和度的增加而降低.②岩心渗透率越高饱和度指数越高,渗透率越低饱和度指数越低;亲油岩心电阻率较大,亲水岩心电阻率较小.③岩心渗透率越高,岩心的电阻率越低;岩心渗透率越低,岩心电阻率越高.④在相同的驱替速度下,电阻率随围压的增加而增加.⑤低渗透储层亲水岩石的饱和度指数值大于亲油岩石的饱和度指数值.     

高含水期储集层物性和润湿性变化规律研究

随着大庆油田水驱程度的不断提高,各类储集层的物性和润湿性发生明显变化,影响开发调整措施的制定。为此,利用大庆油田历年检查井水洗分析资料、不同时期同井场测井资料及室内岩心实验分析资料,开展储集层物性(孔隙度、渗透率)和润湿性等参数变化规律研究,并对影响储集层物性和润湿性参数变化的诸多因素进行分析。研究认为,油层水淹后孔隙度变化幅度不大,而渗透率的变化相对比较大,并随油层厚度增加,渗透率变化幅度逐渐变大;油层水淹后岩石润湿性由原始的偏亲油非均质润湿性变为偏亲水非均质润湿性,而且随着油层含水饱和度的增大,岩石亲水程度明显增强。图6参4     

高含水期储集层物性和润湿性变化规律研究

随着大庆油田水驱程度的不断提高,各类储集层的物性和润湿性发生明显变化,影响开发调整措施的制定.为此,利用大庆油田历年检查井水洗分析资料、不同时期同井场测井资料及室内岩心实验分析资料,开展储集层物性(孔隙度、渗透率)和润湿性等参数变化规律研究,并对影响储集层物性和润湿性参数变化的诸多因素进行分析.研究认为,油层水淹后孔隙度变化幅度不大,而渗透率的变化相对比较大,并随油层厚度增加,渗透率变化幅度逐渐变大;油层水淹后岩石润湿性由原始的偏亲油非均质润湿性变为偏亲水非均质润湿性,而且随着油层含水饱和度的增大,岩石亲水程度明显增强.图6参4     

高含水期储集层物性和润湿性变化规律研究

随着大庆油田水驱程度的不断提高，各类储集层的物性和润湿性发生明显变化，影响开发高速措施的制定。为此，利用大庆油田历年检查井水洗分析资料，不同时期同井场测井资料及室内岩心实验分析资料，开展储集层物性（孔隙度、渗透率）和润湿性等参数变化规律研究，并对影响储集层物性和润湿性参数变化的诸多因素进行分析，研究认为，油层水淹后孔隙度变化幅度不大，而渗透率的变化相对比较大，并随油层厚度增加，渗透率变化幅度逐渐变大；油层水淹后岩石润湿性同原始的偏亲油非均质润湿性变为偏亲水非均质润湿性，而且随着油层含水饱和度的增大，岩石亲水程度明显增强。图6参4     

淡水驱替过程中岩石电性实验研究

润湿性是影响储层岩石电阻率的重要因素.实验研究了不同润湿性的岩心淡水驱替过程中岩石电阻率随含水饱和度的变化规律,揭示了油层水淹后不同润湿性岩石的导电机理.实验结果显示水润湿岩心淡水驱替后.随含水饱和度变化电阻率变化曲线呈"U"型或"L"型,亲油岩心电阻率变化曲线呈单调下降趋势.岩石电阻率变化受储层原始润湿性影响.研究结果可为不同润湿性质的油藏水淹层识别和剩余油饱和度评价提供技术支持.     

Visualization of the Effect of Porous Media Wettability on Polymer Flooding Performance through Unconsolidated Porous Media using Magnetic Resonance Imaging

Abstract

Waterflooding effectiveness depends on the mobility ratio of the injected water to displaced fluids, and on the geologic heterogeneity of the reservoir rock. Rock wettability also affects the performance of water and polymer flooding. It is generally recognized that waterflooding in a water-wet reservoir is more efficient than waterflooding in an oil-wet reservoir. Polymer absorption/retention in porous media is also affected by rock wettability. The Centric Scan SPRITE Magnetic Resonance Imaging (MRI) technique is applied in this work to visualize the performance of polymerflooding and to quantify in situ fluid saturation distribution in rocks with wettability ranging from strongly water-wet to preferentially oil-wet.     

地下存在亲油的岩石——对“地下没有亲油的岩石”一文的不同看法

李传亮教授认为地下没有亲油岩石,这个观点值得商榷。储集层不管是亲水或是亲油,都不是油气顺利运移到圈闭的必要充分条件,即使岩石亲油,油气在运移途中的散失量相比油气供给量也是微小的,同样可以聚集成藏。油藏压力分布的正常化也不是岩石亲水单方面因素可以唯一确定的。储集层岩石在油气没有进入前的成岩及成岩后作用阶段都是亲水的,但油气聚集成藏后润湿性逐渐转为亲油,这与生产特征没有矛盾之处。     

油湿灰岩储层中季胺类物质对周期注水开发效果的影响

周期注水是开发灰岩储层低渗透基质中原油的一种有效方法,但对于亲油储层效果较差。对基质含水饱和度变化特征进行了分析,建立了基质含水饱和度变化特征方程,提出了周期注水与润湿反转技术相结合的开采方式。利用油湿灰岩裂缝模型,在注入水中加入低浓度具有润湿反转能力的季胺类物质——十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行了周期注水室内模拟研究。结果表明,CTAB可使油湿灰岩储层的表面性质发生明显变化,基质毛管的自吸及滞水排油能力增强,周期注水开发效果明显改善。     

改善岩芯润湿性能微乳剂的研制

通过紫外-可见分光光度法研究阳离子与非离子表面活性剂与岩芯间的吸附规律,研制出一种能改善岩芯润湿性能的微乳剂。研究表明Gemini型阳离子表面活性剂吸附在亲水岩芯表面发生润湿反转;非离子型表面活性剂处理后岩芯仍保持亲水的润湿状况;二者以不同比例复配后,共同吸附在岩芯表面使岩芯呈现出不同的润湿性;与一定量助剂复配形成的微乳剂能够改善亲水岩芯的润湿状况为中性-弱亲水,明显降低工作液的表面张力,有助于工作液的返排,使地层免受工作液的伤害,达到油气井增产稳定的效果。     

阿尔奇公式数值分析及其意义

根据欧姆定律及微积分原理,推导出几种理想情况下的Archie(阿尔奇)公式,模拟分析了胶结指数以及饱和度指数的影响因素.模拟结果表明,亲油储层饱和度指数高于亲水储层,亲油储层饱和度指数相对稳定,而亲水储层饱和度指数受饱和度变化的影响较大,建立了两者的数学关系式.储层水淹程度对Archie公式的影响很大,在水淹层测井解释时须给予重视.     

川南地区龙马溪组页岩润湿性分析及影响讨论

国内外大部分学者研究认为泥页岩表面润湿性为水湿,而页岩气藏中页岩岩石存在有机质影响,页岩表面润湿性表现比较复杂,因此选择四川盆地龙马溪组野外露头及井下岩心进行分析,通过开展一系列实验,研究分析了龙马溪组页岩润湿性,并从3个方面初步探索讨论了润湿性对页岩气藏的影响。研究结果表明龙马溪组页岩表面既亲油又亲水,且页岩表面更倾向于油湿,页岩岩石孔隙表面处润湿性存在差异,出现非均匀润湿性即斑状润湿|页岩自吸吸水率、吸油率随时间增加而先上升后趋于稳定,页岩自吸吸水率大于自吸吸油率|页岩浸泡在水中水化应力随着时间增加而先呈上升后趋于稳定,而先浸泡白油后浸泡水中水化应力上升速度减慢|页岩硬度随浸泡时间增加、浸泡温度升高以及浸泡压力增大而呈下降趋势,其中浸泡白油中硬度下降幅度较小,而浸泡水中硬度下降幅度较大|页岩表面吸附特性与表面自由能有关,表面自由能随水接触角减小而增大,同时页岩表面亲油对气态烃有较强吸附能力|页岩表面亲水性易造成水锁,而表面亲油性可减轻水锁伤害,页岩气藏水锁伤害评价应考虑页岩表面既亲油又亲水特性影响|油基钻井液对页岩强度影响较小,而水基钻井液对页岩强度影响较大,易造成井壁失稳,水基钻井液体系优化需考虑抑制其水化作用。     

油藏岩石润湿性对气驱剩余油微观分布的影响机制

注气驱是目前油田进一步提高原油采收率的重要措施之一,油藏岩石润湿性对注气的效果有重要影响。基于三维孔隙级网络模型,运用孔隙级流动模拟方法,系统研究了6种不同润湿性油藏注气过程的油气水孔隙级分布和气驱效果。结果表明,水湿和MWS混合润湿(小孔隙为油湿)体系中的注气效果相对于另外4种润湿体系较差;这4种效果较好的润湿体系分别是油湿、中性润湿、MWL混合润湿(大孔隙为油湿)和部分润湿（其中30%孔隙水湿）体系。     

润湿性对采收率及相对渗透率的影响

通过实验研究了润湿性对采收率及相对渗透率的影响,还研究了利用原油老化控制岩石润湿性的方法。结果表明弱水湿岩石水驱采收率最高,亲水岩石油相相对渗透率高于亲油岩石,原油中极性物质的吸附会影响岩石表面润湿性,油湿性随老化时间增加而增强。     

润湿性对计算纯地层含水饱和度的影响

为考察润湿性对估算纯地层含水饱和度的影响,基于Archie公式及其估算储层含水饱和度的不确定度来源分析,结合目前实验研究和油藏评价对润湿性与储层电性(饱和度指数n)关系的认识,使用数值计算方法评价了中性和水湿、油湿润湿条件下润湿性对估算含水饱和度的影响,发现在强烈水湿和油湿条件下润湿性会对含水饱和度估算产生较大的影响(可能远大于5个含水饱和度单位),并有随孔隙度减小,该影响进一步加剧的趋势.建议重视对油藏润湿性及其与电性关系的实验和理论考察.     

Prediction of wettability variation and its impact on flow using pore- to reservoir-scale simulations

We describe a pore- to reservoir-scale investigation of wettability variation and its impact on waterflooding. We use a three-dimensional pore-scale network model of a Berea sandstone to predict relative permeability and capillary pressure hysteresis. We successfully predict experimentally measured relative permeability data for the water-wet case, and demonstrate that the model captures experimentally observed trends in waterflood recovery for mixed-wet media. We then focus upon the effect of variations in initial water saturation associated with capillary rise above the oil–water contact (OWC). This may lead to wettability variations with height because the number of pore-walls which may be rendered oil-wet during primary drainage, increases as the oil saturation increases. We investigate empirical hysteresis models in which scanning curves are used to connect bounding drainage and waterflood curves for a given initial water saturation, and find that if wettability varies with initial water saturation, then the scanning water relative permeability curves predicted by the empirical model are significantly higher than those predicted by the network model. We then use a conventional simulator, in conjunction with the relative permeability curves obtained from the network and empirical models, to investigate the reservoir-scale impact of wettability variations on waterflooding. If the wettability varies with height above the OWC, we find that using the network model to generate scanning relative permeability curves yields a significantly higher recovery than using empirical models or assuming that the reservoir is uniformly oil-wet or water-wet. This is because the scanning water curves are generally low (characteristic of water-wet media), yet the residual oil saturation is also low (characteristic of oil-wet media). Our aim is to demonstrate that network models of real rocks may be used as a tool to predict wettability variations and their impact on field-scale flow.