泡沫驱微观驱油机理及驱油效果

泡沫作为驱油介质具有调剖和驱油的双重机理,分别采用渗透率级差为1∶3的非均质微观模型和并联填砂管模型,研究泡沫的微观驱油和液流转向机理,评价其对驱油效率的影响。非均质微观模型驱替实验结果表明,泡沫驱存在混气水驱油、表面活性剂驱油和泡沫驱油3个显著渗流区。混气水驱油渗流区的形成是由于泡沫的不稳定消泡,气体与泡沫液析出,气体窜进所致。泡沫破灭所析出的泡沫液渗流滞后于气体并乳化原油,形成了表面活性剂驱油渗流区。混气水驱油和表面活性剂驱油能够降低残余油饱和度,使得后续注入的泡沫保持稳定,从而起到调驱作用形成泡沫驱油渗透区。非均质微观模型的高渗透条带在水驱、泡沫驱和后续水驱过程中,波及系数由52.4%先升至100%后降至74.3%,后续水驱波及面积减小且突破高渗透条带后,低渗透条带不再见效,说明泡沫驱时的封堵作用在后续水驱时存在有效期,有效期后封堵作用失效。并联填砂管驱替实验结果表明,分流率及驱油效率随着水驱、泡沫驱和后续水驱的变化规律与微观驱替机理分析结果相吻合,进一步验证了非均质微观模型驱替实验的结论。     

不同非均质条件下的复合驱油体系优选

地层非均质程度不同,驱油体系有效提高采收率所需的黏度及界面性能有所不同。本文针对双河油田IV5-11层系油藏及原油特点,设计不同非均质条件仿真物理模型,对室内静态实验优选出的4个化学驱油体系进行室内岩心驱替实验。实验结果表明,均质条件下,表面活性剂浓度(3g/L)一定,聚合物浓度分别为1.5g/L和1.0g/L的SP二元体系提高采收率幅度基本相同;Na2CO3浓度(10g/L)、表面活性剂浓度(3g/L)一定,聚合物浓度1.5g/L的弱碱ASP三元体系提高采收率幅度比聚合物浓度1.0g/L的弱碱ASP三元体系高2.26%。优选聚合物浓度为1.5g/L的复合体系,改变渗透率级差至2倍、3倍和5倍,随非均质性增强,与SP二元体系相比,弱碱ASP三元体系提高采收率优势逐渐变弱;在模拟具有油藏代表性的3倍渗透率级差条件下,聚合物浓度1.5g/L的弱碱ASP三元体系提高采收率比SP二元体系高出2.15%,最终确定适合双河油田IV5-11层系的驱油配方为弱碱ASP三元体系,即1.5g/LZL-Ⅱ+3.0g/LQY-3+1.0g/LNa2CO3。     

聚合物驱与多元驱替微观实验对比与机理研究

利用非均质微观刻蚀可视化玻璃模型,模拟油层不同驱替剂(聚合物P体系、表面活性剂-聚合物SP体系,以及碱-表面活性剂-聚合物ASP体系)的驱油效果,观察不同注入体系引起的油层油滴的变化及运移、再分布动态,研究不同注入体系对剩余油分布的影响,进一步根据剩余油分布及微观模型基本参数得到地层油采出程度和采收率,P驱、SP二元驱及ASP三元驱微观驱替的采收率分别为43%、59%和92%。聚合物的调剖作用、表面活性剂的乳化降黏作用、碱引起的超低界面张力、润湿反转及形成油膜等现象均在实验过程中得到验证并详细解释和分析。综合对比分析实验结果认为,碱/表面活性剂/聚合物ASP三元驱替仍将是化学驱提高采收率的重要措施。     

二元复合体系微观驱油机理可视化实验

针对胜利油区油藏条件,运用新型表面活性剂—聚合物二元复合体系,对其开展了微观模型(岩心薄片)驱油和常规柱状岩心可视化驱油实验.以水驱效果为基础,对比了表面活性剂、聚合物、二元复合体系的驱油效果,重点研究了微观孔隙中表面活性剂、聚合物以及二元复合体系的洗油和携油性能及其在驱油过程中的微观渗流特征,深入分析了二元复合体系的微观驱油机理.结果表明:与聚合物和表面活性剂相比,二元复合体系的驱油效果更好.在岩心薄片可视化驱油实验中,由于3种不同的驱替溶剂波及效率不同,最终导致驱替结束后岩心薄片中剩余油的面积有所不同,采用二元复合体系驱替后,剩余油的面积最小,表明其驱油效率最高,比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了2.59％和11.80％;对于常规柱状岩心,二元复合体系比聚合物和表面活性剂的驱油效率分别提高了1.43％和20.70％.     

驱油用非均质岩心模型技术

岩心流动实验中采用的环氧树脂包封岩心技术，在岩心渗透率较低或者需要测定高强度调剖剂的突破压力时，外壳的强度不能满足高压驱替的要求。研制成功的驱油用非均质岩心模型代替环氧树脂包封的非均质岩心模型，进行岩心流动实验时，驱替压差可达４０ＭＰａ实验成功率达１００％，为模拟低渗透油藏聚合物驱油或地层调剖岩心流动试验提供了方便。     

利用微观模型研究乳状液驱油机理

利用真实砂岩微观模型研究和分析乳状液在多孔介质中的驱油机理及其特性,结果表明,经过乳状液驱替后,水驱油形成的各类残余油均有减少.乳状液的驱油机理主要有两种：①利用乳状液堵塞大孔喉带产生的分流作用,减少绕流形成残余油的数量;②借助乳状液进入孔隙喉道中产生的挤压、拉、拽作用,有效驱赶分布在边缘及角隅部位的残余油.实验结果表明,经过乳状液驱替后,驱油效率可提高6%左右.图3表1参13     

表面活性聚合物提高采收率微观驱油机理

采用微观刻蚀玻板平面模型,对比研究了表面活性聚合物及常规聚合物对水驱后残余油的驱替机理。研究表明,表面活性聚合物对膜状残余油、盲孔残余油具有"推动"和"拖动"作用,提高采收率比常规聚合物高7%左右。传统聚合物通过增加驱替液粘度提高水油流度比,扩大波及体积来提高采收率。表面活性聚合物通过将残余油拉成油滴和油丝、大油滴拉成小油滴和油丝的方式驱动,在渗流过程中又在不同流道中形成更小的油滴,使油更容易被驱替液携带运移。     

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。     

以烃为碳源的微生物驱油微观机理探索研究

在大庆油田油藏条件下，对所筛选的以石油烃为唯一碳源的兼性厌氧菌种(U1-6)，在微观模型上进行了驱油实验，并探索性地研究了微生物驱油机理。研究结果表明，微生物因迁移作用布及整个微观孔隙，在油水界面上生长、繁殖，降解重质原油，改善原油流动性质，同时产生具有界面活性的代谢产物；通过乳化、润湿性反转以及微生物在位繁殖效应等综合作用，使得孔隙中的未动油被启动、油膜被剥离，并在大孔隙中聚并，随着后续水驱被驱出，达到提高采收率的目的。     

高温高压CO_2驱油微观机理实验研究

运用自主开发研制的高温高压微观实验系统模拟了不同温度、不同压力下,CO2在储层孔隙体、喉道中的变化状态.利用微观实验可视化、真实化的特点,对CO2与原油相互作用的机理进行了研究.解释了CO2驱油效率高于其他驱油剂的主要原因.为油田矿场CO2驱油技术的现场实施提供了理论依据.     

非均质条件下孔喉尺度弹性微球深部调驱研究

针对孔喉尺度弹性微球调驱技术设计原理的特殊性,引入粒径匹配系数,通过非均质平行填砂管岩心实验,研究了不同粒径匹配关系下弹性微球的封堵性能以及渗透率级差对剖面改善能力的影响,并在此基础上,开展了弹性微球调驱现场试验。室内实验结果表明,在较佳的粒径匹配系数范围内,岩心的残余阻力系数和封堵率最大,封堵效果最好;弹性微球可选择性优先封堵高渗透层,使高、低渗透管的分流率均趋于50%,对渗透率具有明显的选择性;渗透率级差对弹性微球调驱性能具有重要的影响,在较佳的粒径匹配系数范围和较低的渗透率级差条件下,弹性微球的剖面改善能力较好。现场试验结果表明,在粒径匹配系数为1.52和渗透率级差为3.1的条件下,弹性微球可对吸水剖面进行有效控制,调剖目的层67小层和65小层的剖面改善能力高达98%;运用粒径匹配系数和渗透率级差指导弹性微球深部调驱现场试验具有科学性。     

长期冲刷条件下的渗透率变化和微观模型研究

长期的注水开发,使储层的物性参数发生了较大变化,其非均质性较开发初期更加严重,开采难度增加。为了研究长期注水冲刷条件下储层物性参数的变化规律,利用室内岩心驱替实验,分析了在长期冲刷条件下岩心渗透率的变化。实验表明,在长期的注水、注白油驱替下,岩心渗透率降低。根据实验数据,建立了渗透率降低的微观动态模型,并对渗透率降低的原因进行了分析。     

新型非均相复合驱油方法

利用流变仪、界面张力仪、激光粒度仪、微观驱油和驱油物理模拟等装置,通过实验筛选出了驱油用黏弹性颗粒驱油剂（PPG）样品,评价了其应用性能;研究了PPG与聚合物及表面活性剂间的相互作用规律,设计了非均相复合驱油体系,评价了其在胜利油田高温高盐、聚合物驱后油藏条件下的提高采收率效果。结果表明,驱油用PPG能够在多孔介质中运移并通过在孔喉处的堆积-堵塞-压力升高-变形通过来改变已形成的优势通道,具有比聚合物更强的扩大波及能力。PPG与聚合物复配后能够增强体系的黏度与黏弹性能,因而PPG与表面活性剂和聚合物组成的非均相复合驱油体系具有比聚合物驱更强的扩大波及体积能力和与复合驱相似的洗油能力。在双管模型渗透率级差为（1000∶5000）×10^-3 μm² 时,在胜利油田高温高盐油藏条件下可提高采收率22.5%,在胜利油田孤岛中一区Ng3聚合物驱后的油藏条件下,可进一步提高采收率19.1%。     

二元复合驱体系性能及微观驱油机理研究

无碱表面活性剂加聚合物的二元复合驱油体系能与原油形成超低界面张力,相对于三元复合驱来说,配方中去掉了碱,可以最大限度发挥聚合物的粘弹性,减弱腐蚀、结垢现象。研究了无碱表面活性剂理化性能,在试验区油水条件下,对其进行了配伍性、稳定性、抗剪切性、乳化性、流变性、粘弹性等方面的评价,同时从微观进行了提高采收率驱油机理研究,为二元复合驱体系大规模矿场试验提供依据。二元复合驱室内驱油实验提高采收率13个百分点。     

非均质油藏二元复合驱合理毛管数实验

为研究非均质油藏毛管数对二元复合驱油体系最终采收率的影响,选取渗透率级差为2的非均质物理模型,考察了不同粘度和界面张力下二元复合体系的增油效果。结果表明:在一定的界面张力条件下,二元复合体系粘度越大采收率增值越大,但存在临界粘度,即15 mPa·s;达到临界粘度后采收率增值变化趋于平缓,且界面张力为1.865×10-2mN/m时采收率增值最大,此时界面张力即为二元复合体系的合理界面张力,其与临界粘度所对应的毛管数即为二元复合体系合理毛管数,即1.975×10-2。采用微观可视化模型,对比了10-3,10-2,10-1mN/m这3个数量级毛管数二元复合体系的驱油差异。结果表明:针对非均质油藏,二元复合体系并非毛管数越大提高采收率能力越强,合理毛管数下的二元复合体系除具有一定的洗油能力外,其所形成的乳化液滴对非均质油藏高渗透层还具有一定的封堵作用,提高采收率能力更强。     

三元复合体系启动水驱后剩余油微观机理

为了提高水驱后原油采收率,三元复合驱技术被广泛应用到大庆油区萨尔图油田二类油层中。为明确三元复合体系启动水驱后剩余油机理,根据研究区二类油层天然岩心铸体薄片的真实孔喉制作微观仿真模型,并进行微观模型驱油实验。结果表明:水驱后剩余油主要以簇团状、膜状和孤岛状分布为主,少部分以喉道状和盲端/角隅状分布;三元复合体系的超低界面张力和高粘弹特性,能够乳化油滴,将油珠拉成油丝,并能剥离油膜,驱替出盲端油,进而大幅度降低水驱后簇团状、膜状剩余油,增加孤岛状油滴的数量,从而提高驱油效率。驱油效果定量分析结果表明:水驱驱油效率为50%,复合驱驱油效率最高可达38.68%;2种微观模型的最终驱油效率最高可达88.68%,4种三元复合体系的最终驱油效率均在77%以上。     

特高含水油藏聚驱后非均相驱渗流规律

目的 针对特高含水油藏窜流问题严重、聚合物驱流度控制能力有限等问题,探索特高含水阶段非均相驱微观渗流特征。方法 通过微观可视化渗流实验、均质条件驱油及非均质条件调驱实验,评价了特高含水阶段水窜规律和聚驱对注水剖面的调整能力。结果 在特高含水阶段,注入聚合物和非均相体系后,驱替压差有效提高,最终采收率较水驱提高了32.8%;非均相体系的注入可在聚驱后继续动用低渗岩心中的剩余油,低渗填砂管采收率较水驱提高了38.1%。非均相体系有效动用了各类微观剩余油,含量显著降低。结论 非均相体系能够对窜流通道实现有效封堵,改善多孔介质的微观非均质性,促使驱替液转向并进入未波及区域,对剩余油实现有效的动用,进而提高原油采收率。     

二元驱采原油破乳技术的研究

通过对二元驱表面活性剂和聚合物进行考察,发现由于表面活性剂和聚合物的进入,使原油采出液的的乳化现象加重,导致原油的破乳过程复杂.文中分析了二元驱采对原油的性质、类型及稳定性的影响;对破乳剂进行了实验室筛选和复配;研究出适合二元驱采原油脱水的破乳剂及其配方,可以有效提高二元驱采的经济效益.