低矿化度水驱提高原油采收率研究进展

低矿化度水驱是指向地层中注入矿化度为1～5 g/L 的水来提高采收率。目前,关于低矿化度水驱提高原油采收率的机理仍存在争议。通过梳理低矿化度水驱技术的发展历程,总结了砂岩油藏低矿化度水驱提高采收率的机理大致可分为微粒运移和润湿性改变两大方面。简述了碳酸盐岩油藏低矿化度水驱提高采收率的机理,主要包括由于矿物溶解引起的双电层的变化和离子反应。浅析了适用低矿化度水驱技术的油藏条件,总结了低矿化度水驱和其他驱油工艺结合的新技术,介绍了分子模拟技术在低矿化度水驱方面的应用,并对未来的发展提出了建议。     

低矿化度注水提高砂岩储集层采收率的微观机理

低矿化度注水是一项前沿技术,因在碳酸盐岩和砂岩储集层中能提高驱油效果,目前受到广泛关注。本文梳理了砂岩储层低矿化度注水提高采收率的主要微观机理,即润湿性的改变、黏土的膨胀与运移、双电层的扩散等。低矿化度水的质量浓度、离子类型能改变多种黏土内部力平衡及黏土与原油之间的力平衡,造成双电层扩散,最终使黏土出现润湿性的改变以及膨胀运移的现象。低矿化度注水能提高大部分砂岩油藏的采收率。国内大部分砂岩油藏开发已进入中后期,进行低矿化度注水的微观机理研究对砂岩油藏开发有极大的指导意义。     

基于二维谱技术的低矿化度水驱孔隙动用规律北大核心CSCD

剩余油孔隙分布特征是影响低矿化度水驱效果的重要因素之一。常规一维核磁共振技术(T2谱)无法应用于低矿化度水驱研究,本文借助二维核磁共振(D-T2谱)技术对比研究了低矿化度水驱提高采收率效果及孔隙动用规律。研究表明,岩心中黏土矿物含量越高,提高采收率效果越明显,黏土矿物含量为4.3%、2.8%的岩心分别提高采收率6.9、4.4个百分点,而不含黏土土矿物的纯砂岩岩心仅提高采收率1.5个百分点;应用低矿化度水驱时,水相更易进入地层水不易进入的小孔隙(弛豫时间为1~10 ms)驱替原油,因此低矿化度水驱针对小孔隙中剩余油具有较高的提高采收率潜力。该研究对于油田应用低矿化度水驱技术针对性挖潜砂岩储层剩余油具有指导意义。     

基于二维谱技术的低矿化度水驱孔隙动用规律

剩余油孔隙分布特征是影响低矿化度水驱效果的重要因素之一。常规一维核磁共振技术(T2谱)无法应用于低矿化度水驱研究,本文借助二维核磁共振(D-T2谱)技术对比研究了低矿化度水驱提高采收率效果及孔隙动用规律。研究表明,岩心中黏土矿物含量越高,提高采收率效果越明显,黏土矿物含量为4.3%、2.8%的岩心分别提高采收率6.9、4.4个百分点,而不含黏土土矿物的纯砂岩岩心仅提高采收率1.5个百分点;应用低矿化度水驱时,水相更易进入地层水不易进入的小孔隙(弛豫时间为1~10 ms)驱替原油,因此低矿化度水驱针对小孔隙中剩余油具有较高的提高采收率潜力。该研究对于油田应用低矿化度水驱技术针对性挖潜砂岩储层剩余油具有指导意义。     

碳酸盐岩油藏低矿化度水驱作用机理实验

碳酸盐岩油藏低矿化度水驱应用潜力巨大,为了更好地推广其矿场应用而针对性开展作用机理的实验研究。首先,岩心驱替实验研究注入水矿化度和关键离子组成对采收率的影响;而后,润湿角测定实验分析注入水矿化度和关键离子组成对碳酸盐岩表面润湿性的影响;最终,根据实验结果建立碳酸盐岩油藏低矿化度水驱作用机理。研究发现：低矿化度水驱能有效改变碳酸盐岩表面润湿性进而提高油藏采收率,存在最优矿化度使得碳酸盐岩表面润湿性变化最大、采收率最高;Mg²⁺和SO₄^2-对碳酸盐岩表面润湿性和原油采收率的影响效果不同;随着溶液中Mg²⁺浓度升高,碳酸盐岩表面润湿性变化不断增强、原油采收率不断升高;随着溶液中SO₄^2-浓度增加,碳酸盐岩表面润湿性变化先增强后减弱、原油采收率先增加后稳定。碳酸盐岩油藏低矿化度水驱作用机理在于润湿性的改变：①SO₄^2-吸附在正电性的碳酸盐岩矿物表面,中和表面电荷,促进了Mg²⁺向矿物表面运动;②Mg²⁺与碳酸盐岩矿物表面的Ca²⁺发生取代反应,造成原油组分的解离。     

砂岩油藏智能水驱提高采收率作用机理实验

智能水驱是一项低成本、环保、潜力巨大的油田开发新技术。以国外众多学者的研究成果为依据,分析归纳智能水驱提高采收率的作用机理主要包括:类碱驱、微粒迁移、多组分离子交换和储层润湿性转变,并通过物理模拟实验验证智能水驱的提高采收率机理。研究结果表明:用智能水驱进行岩心流动实验时,产出水的pH值明显高于高矿化度水驱,最大pH值能够达到8.23,说明智能水驱能够发挥类似碱驱的作用从而提高采收率;用智能水分别驱替未煅烧和650℃下煅烧过的岩心,最终采收率分别为56.48%和53.45%,因煅烧过的岩心内粘土不再发生迁移,其采收率明显低于未煅烧的,说明智能水驱过程中微粒的迁移能够提高采收率;检测智能水驱产出液中各离子的质量浓度发现,Ca~(2+)的质量浓度先大幅度增加后逐渐降低,Mg~(2+)的质量浓度先小幅度增加再逐渐减小,最终逐渐趋于平稳,说明水驱过程中存在少量Mg~(2+)交换Ca~(2+)以及智能水中的H~+交换粘土表面大量的Ca~(2+)的过程,可见智能水驱过程中多组分离子发生了交换,从而提高了采收率;70 h后在油滴1周围改滴智能水,油滴与岩心的接触角由最初的124°逐渐减小,最终降至67°,润湿性由亲油性变为亲水性,可见智能水驱能够使岩心表面的润湿性发生转变,从而提高采收率。     

低矿化度水及十六烷基羟丙基磺基甜菜碱表面活性剂的驱油作用

为进一步提高老油田水驱采收率,以低矿化度下的地层水和表面活性剂十六烷基羟丙基磺基甜菜碱（HHSB）溶液为对象,通过室内物理模拟研究了它们在低渗多孔介质中的流动特征及驱油特征。研究结果表明,低矿化度下地层水及表面活性剂溶液与岩石表面作用更强、流动阻力更小。低矿化度（4700 mg/L）地层水、高矿 化度（47000 mg/L）地层水与岩心润湿接触角分别为83°和84.5°;低矿化度下质量分数0.3%的十六烷基羟丙基磺基甜菜碱（HHSB）溶液在岩石表面吸附损失量为23.33%,而高矿化度下HHSB溶液在岩石表面吸附损失量仅为16.73%;经岩石表面吸附后,低矿化度表面活性剂溶液与原油界面张力为0.0045 mN/m,而高矿化度表面活性剂溶液与原油界面张力为0.008 mN/m。提高采收率实验结果表明,高矿化度水驱、低矿化度水驱的采收率分别为32.5%和33.8%;高矿化度水驱（采收率32.5%）后转低矿化度水驱、高矿化度水驱后转高矿化度表面活性剂驱、高矿化度水驱后转低矿化度表面活性剂驱分别可提高采收率1.3%、6.2%和8.2%,总的采收率分别为33.8%、38.7%和40.7%;低矿化度水驱（采收率33.8%）后转低矿化度表面活性剂驱可提高采收率7.3%,总采收率为41.1%。低矿化度水驱加后续低矿化度表面活性剂驱的组合方式可使采收率达最高。图5 表4 参14     

泡沫驱前预注低矿化度水提高油湿砂岩原油采收率

为提高泡沫驱原油采收率,通过室内岩心驱替实验研究了预注低矿化度水再进行泡沫驱的驱油效果以及原油组成及注入水矿化度对该驱替方式驱油性能的影响。研究结果表明,低矿化度水驱能反转岩石润湿性,将油湿岩石改变为水湿岩心。采用矿化度130000 mg/L的模拟地层水水驱至98%后注入2 PV的低矿化度水(矿化度2784 mg/L)再按气/起泡剂溶液体积流量1∶1交替注入氮气和质量分数为0.1%的起泡剂溶液2 PV,泡沫驱最高封堵压力为0.242 MPa,低矿化度水驱后泡沫驱比水驱提高采收率14.20%。低矿化度水驱与泡沫驱能产生协同作用,低矿化度水驱后续泡沫驱过程生成了稳定泡沫,提高了泡沫在多孔介质中的封堵能力,从而大幅度提高原油采收率。随着原油酸性组分含量和注入水矿化度的降低,岩心亲水性会更强且泡沫驱性能更好。图4表3参13     

安塞油田长6油藏离子匹配水驱技术研究与应用

离子匹配水驱技术是注入流体与储存流体发生离子交换,相同矿化度条件下,岩石矿物中的Ca^2+可以被Na^+交换,从而强化原油、水、储层间的微观相互作用机制,通过注入介质与原油极性基团、地层水离子、黏土矿物精确匹配,增加油、水、岩石之间的界面斥力,使油膜易于剥离而提高驱油效率。该技术在安塞油田长6油藏首次应用并已取得初步效果,且根据流体性质监测结果及油井生产动态证实了多组分离子交换导致原油脱附这一理论。     

离子组成及矿化度对低矿化度水驱采收率的影响

低矿化度水驱提高采收率对注入水和地层水的离子组成有一定的要求。在室内砂岩岩心驱替实验的基础上,采用对比的方法,研究了注入水和地层水的离子组成对低矿化度水驱提高采收率的影响。结果表明：在进行三次采油模式下的低矿化度水驱时,地层水中含有二价阳离子Ca²⁺或Mg²⁺均可提高采收率,且Ca²⁺的效果要好于Mg²⁺;只有注入水的矿化度低于油藏油水系统低矿化度效应启动阈值时,采收率才会提高。分析实验结果确定,地层水中含有二价阳离子Ca²⁺或Mg²⁺,以及注入水的矿化度低于由油藏油水系统决定的矿化度阈值,是实现低矿化度水驱提高采收率的必要条件。     

低盐度注水提高碳酸盐岩油藏采收率

碳酸盐岩油藏基质致密,且发育裂缝和溶洞,使得注水开发过程中含水率上升快、采收率低。 低盐 度注水是一项成本低廉、效果显著的注水提高采收率技术,始于 20 世纪 90 年代,近年来在国内外均受 到广泛关注。 梳理了碳酸盐岩油藏低盐度注水的增产机理、室内实验评价方法和矿场实施条件。 综合分 析指出,低盐度注水提高碳酸盐岩油藏采收率的主要机理是润湿性反转和孔喉连通性改善。 润湿性反 转由表面电荷改变或者矿物溶解引起,其实质是水相中的关键二价离子（SO₄^2-,Ca²⁺ ,Mg²⁺ ）与岩石表面发 生了化学反应;孔喉连通性改善主要由矿物溶解引起。 低盐度注水主要的室内实验评价方法有水驱实 验、自吸测试、表面张力测定、接触角测定、核磁共振、离子成分分析及 Zeta 电势测定等。 开展低盐度注 水能够有效降低注入压力,提高洗油效率,增加波及体积。 我国碳酸盐岩油藏分布广泛,开展低盐度注 水提高采收率技术的机理研究和应用研究,具有重大的现实意义。     

The wettability with Ca2+ brine in a tight oil reservoir with zeta potential

Abstract

Based on Zetasizer Nano ZS instrumentation, the zeta potential with Ca²⁺ and tight oil reservoir were analyzed to study the abilities and microscopic mechanisms on reservoir characteristics of wettability. The results show that in the CaCl₂ solution, Ca²⁺ can reduce the surface hydrophilicity of tight sandstone, thus change the reservoir wetting characteristics. While increasing pH can improve reservoir wettability and facilitate tight oil development. Ca²⁺ can change the structural characteristics of tight reservoirs and crude oil. This provides a theoretical basis for our study of low salinity water flooding and recovery ratio.     

异常高温高盐碳酸盐岩油藏水驱波及控制技术实验研究——以阿布扎比X油田为例

阿布扎比X碳酸盐岩油田因异常高温、高盐且非均质性强,导致水驱严重不均,常规的化学堵水调剖和提高采收率技术方法难以适用.采用该油田碳酸盐岩岩心、原油和模拟地层水,选择以新型颗粒型聚合物(SMG)水分散液为驱替相的水驱波及控制技术,开展SMG理化性能、驱油机理和物理模拟实验,对该技术在阿布扎布碳酸盐岩油田的可行性进行室内研...     

Recent advances in application of nanotechnology in chemical enhanced oil recovery: Effects of nanoparticles on wettability alteration,interfacial tension reduction,and flooding

Chemical methods of enhanced oil recovery (CEOR) are applied for improving oil recovery from different kinds of oil reservoirs due to their ability for modifying some crucial parameters in porous media, such as mobility ratio (M), wettability, spreading behavior of chemical solutions on rock surface and the interfacial tension (IFT) between water and oil. Few decades ago, the surfactant and polymer flooding were the most common CEOR methods have been applied for producing the remained hydrocarbon after primary and secondary recovery techniques. Recently, more attention has been focused on the potential applications of the nanotechnology in enhanced oil recovery (EOR). For this purpose, many studies reported that nanoparticles (NPs) have promising roles in CEOR processes due to their ability in changing oil recovery mechanisms and unlocking the trapped oil in the reservoir pore system. This paper presents a comprehensive and up-to-date review of the latest studies about various applications of nanoparticles (NPs) within the surfactant (S), polymer (P), surfactant-polymer (SP), alkaline-surfactant-polymer (ASP) and low salinity waterflooding processes, which exhibits the way for researchers who are interested in investigating this technology. The review covers the effects of nanoparticles on wettability alteration, interfacial tension reduction and oil recovery improvement, and discusses the factors affecting the rock/fluid interaction behavior in porous media through the nanofluid flooding.     

高盐油藏开发期饱和度计算的矿化度驱替-交换模型

注水开发过程中油藏混合液矿化度的变化受注入水驱替和离子交换控制。水淹初期,矿化度变化受孔隙体积中的注入水比例影响;随着注水时间和注水倍数增加,注入水和原生水之间的离子交换程度不断增加。首次提出矿化度驱替-交换理论模型,确定出混合液矿化度与目前含油饱和度、原生水矿化度、注入水矿化度的关系图版,模拟研究水淹过程中电阻率的变化规律。利用这一理论模型和图版,结合电法测井,采用迭代计算或联合求解的方法,消除剩余油饱和度计算中存在的多解性问题,提高饱和度和矿化度的计算精度,在多个大中型油藏水淹层解释中取得良好的应用效果。     

绥中36-1油田储层驱替特征研究

针对绥中 3 6 1油田油层多、厚度大、渗透率高以及储层反韵律明显等特征 ,通过物理实验模型的建立与应用 ,研究了注水速度、油水粘度比、储层韵律性以及油藏润湿性对驱油效果的影响 ,揭示了该油田的驱油特征和机理。绥中 3 6 1油田油藏润湿性为中性偏弱亲水性 ,油水粘度比和储层韵律性是影响水驱油采收率的重要因素 ,其采出程度随着注水速度的增加而有一定程度的降低。     

涠洲W油田中块剩余油饱和度计算中关键参数确定方法研究

剩余油饱和度的计算是油田开发中后期测井评价的重点和难点.注水开发的涠洲W油田由于油层水淹程度不同,地层水矿化度变化较大,因而不同时期、不同区块的地层水电阻率成为剩余油饱和度计算准确与否的关键参数.对于水淹层,利用产出水矿化度随含水率(即水淹程度)的关系确定地层水电阻率;对于未水淹层,采用纯水层计算地层水电阻率.利用实际...