页岩油流体赋存状态研究方法现状综述

概述了页岩油流体赋存状态基本概念和特点,总结并对比了页岩油流体赋存状态的研究方法,包括核磁共振法、溶剂分步抽提法、分步热解法、扫描电镜、数值模拟方法和分子模拟方法等。对目前页岩油流体赋存状态研究现状进行总结,并对未来研究进行展望。

具有蜡沉积的凝析气藏气液固微尺度变相渗流动力学模型研究

在深层高压凝析气藏衰竭式开发过程中,当压力低于析蜡点和露点压力时,蜡和凝析油会在井筒附近聚集,堵塞凝析气的渗流通道,降低凝析气相有效渗透率;当压力低于析蜡点压力时,蜡的析出会堵塞孔隙喉道,使流动阻力增大而损耗能量、降低产能。从实验和微观动力学理论角度研究了凝析气藏衰竭式开发时的反凝析过程中气液固的流动特征。通过高温高压条件仿真微观可视化模型模拟地层凝析气液固流动来直接观测凝析油、蜡流动特征。阐述了蜡沉积运移规律和凝析油气固变化特征和输运规律。揭示了凝析油充填孔隙角隅和孔道(小孔隙充满连续流动、大孔道为溪状流)、凝析液为贴壁流和溪流的规律和凝析气液固渗流过程中蜡沉积吸附在多孔介质表面、蜡沉积随气相悬浮流动和推移流动、蜡沉积在凝析液中随凝析液流动的规律。建立了变相微尺度动力学模型方程。

聚合物驱油粘性流体渗流的分形研究

针对聚合物驱油两相渗流过程中的指进现象，建立了平面可视的渗流实验装置与实验方法和图像及数据处理方法。以驱替的波及面积为主要参数，建立了分维计算方法，并通过不同粘度的驱替液的驱油实验，确证油水两相的驱替渗流过程是分维的，同时得出了分维数是和聚合物驱替液粘度间的函数关系。由五点法井网注采模型上进行的实验现象表明，随着聚合物溶液浓度增加其粘度也增加，驱油时其前缘的推进也愈均匀。定量计算结果表明，随着聚合物溶液粘度增加，分维数也增大。如用不含聚合物的清水驱替时，分维数是１．５６３，当用１５００ｍｇ／Ｌ的聚合物溶液驱替时，分维数是１．７９１；当聚合物浓度为４０００ｍｇ／Ｌ时，分维数增加到１．９５６，且很接近于完全波及时的极限值２．０。这表明：用聚合物溶液驱油，驱替波及过的地方“破碎”程度减小，波及效果增加。这一实验和理论计算结果表明，用聚合物溶液驱油时，在扩大波及系数的同时，还可提高波及效果。从微观上讲，聚合物驱还可以降低残余油饱和度，提高洗油系数，其量和聚合物溶液粘度有关。

低频波动条件下流体平面渗流模型研究

低频振动采油技术已成为一项重要的物理增产、增注措施,但其理论研究水平目前还相对滞后于现场应用。针对这一问题,运用渗流力学、波场传播的基本原理,建立了低频波动条件下地层流体的渗流模型,定量描述了地层、流体参数与振动采油压力波动之间的关系,并利用解析方法分析计算,认为低频波场主要受储层渗透率和振动频率两大因素影响。振动采油现场施工可以通过适当调整振动频率改善施工效果。

低渗透油藏中水平井的非牛顿幂律流体不稳定渗流的研究

从水平井椭球流态出发 ,对于非牛顿幂律流体 ,在椭圆坐标内分析了具有启动压力梯度的低渗透油藏中水平井的稳定及不稳定压力动态 ,即椭球供给边界油藏中的近似压力分布和产能公式 ;分析了启动压力梯度对原油生产的影响 :启动压力梯度增大 ,产量降低 ;对于不稳定渗流 ,得到了双重孔隙介质含启动压力梯度油藏中非牛顿流体水平井的三维不定常试井公式 ,并绘制了理论图版 ,所得近似的压力分布公式以及试井公式均有常规项 (不考虑启动压力梯度 )和启动压力梯度项 ,且形式简单、易于理解和应用 ;分析了非牛顿幂律指数及启动压力梯度对试井曲线的影响 ,即前期幂律指数越大 ,无量纲井底压差增幅越大 ,后期幂律指数越大 ,无量纲压差增幅越小 ,而启动压力梯度越大 ,井底压差越大。

基质裂缝耦合下的致密油/页岩油动态渗流实验

基于核磁共振和CT扫描技术建立了动态驱渗结合的物理模拟实验方法,分析了致密油/页岩油动态渗吸微观孔喉动用机制及影响动态渗吸开发效果的因素,模拟了致密油/页岩油压裂—焖井—返排—开采一体化的动态渗流过程,明确了不同开发阶段的生产动态特征及对采出程度的贡献。研究表明:致密油/页岩油储层的渗流可分为大孔隙与裂缝间驱替快速产出的强驱替弱渗吸、小孔隙逆向渗吸缓慢采出的弱驱替强渗吸、动态平衡时的弱驱替弱渗吸3个阶段。驱替压力越大,驱替采出程度越高,渗吸采出程度越低,但驱替压力过大注入水易突破前缘,降低采出程度。渗透率越高,渗吸、驱替采出程度越大,渗吸平衡时间越短,最终采出率越高。裂缝可有效加大基质与水的渗吸接触面积,降低油水渗流阻力,促进基质、裂缝间的油水置换,提高基质排油速度和采收率。压裂后进行焖井有利于流体的渗吸置换与增能蓄能,有效利用返排液的携带、开采阶段的排驱置换作用是提高采收率的关键。

CO_(2)微气泡对孔隙内油膜作用机理研究

水气分散体系驱油技术是针对低渗透油田采出程度低研发的新型提高采收率技术,目前已在长庆油田取得明显增油效果,但分散体系中微气泡与孔隙作用复杂,对其微观驱油机理的研究正逐步深入。根据低渗透、非均质岩心的特点,制作边长为1.5 cm的玻璃刻蚀模型,在油藏温压条件下,进行CO_(2)-水分散体系渗流实验。通过观察微气泡与油、水、岩石相互作用过程,获取气泡吸附能力、推动油膜能力、气泡弹性能量等数据,进而定量表征分析驱油效果。实验结果表明:微气泡与油界面结合,具有特殊的吸附油膜现象,与水驱、气驱等作用机理显著不同。驱替过程相邻气泡间的合并也促进了油膜汇聚,同时微气泡的合并有助于气泡的流动,使吸附在气泡表面的油膜随气泡运移。微气泡运移时,气泡体积因压力降低而膨胀,所释放的弹性能量能够推动吸附在壁面的油膜运移。此外,采用Volume of Fluid多相流模型,对水气分散体系中微气泡推动油膜的运移过程进行模拟及分析,得到驱替油膜的主要因素是微气泡形变产生的弹性能量和微气泡自身的能量。气泡的能量作用在气泡前缘,通过与油膜表面接触产生推动作用。

岩心多孔介质中乳状液乳化性能评价和驱油效果研究

综合利用全能红外稳定分析仪、光学显微镜及多功能流变仪,从宏观和微观角度开展了不同复合体系在岩心渗流和机械搅拌下生成乳状液的稳定性、黏度及微观形态变化特征实验研究。在此基础上,辅以岩心驱油实验,研究了不同乳状液复合体系的驱油效果。结果表明,甜菜碱表面活性剂二元体系可在岩心多孔介质驱油过程中有效生成乳状液,机械搅拌状态下不同复合体系稳定性差异显著。二元、无碱A、三元体系的机械搅拌剪切与岩心渗流生成乳状液的TSI值具有反向关联的关系,而在乳状液黏度上二者具有正向关联的关系。相比于岩心剪切,机械搅拌剪切应力较大,不同体系生成的乳状液液滴粒径更小,能够更显著地区分出不同体系之间乳状液相态区别。岩心驱油实验过程中,整体渗流阻力与提高采收率幅度存在反向相关的关系,不同等黏度体系提高采收率幅度依次升高,且具有显著的梯度差异,二元、三元、无碱A体系不仅可以通过乳化封堵起到调剖作用,扩大波及体积,进而提高洗油效率,乳化流体还可以进入水驱难以波及的微孔区域中洗油、刮油,通过乳化携带作用,降低残余油饱和度,改善驱油效果。

砾岩油藏二元复合驱注入体系优化研究

新疆克拉玛依砾岩油藏经过几十年的水驱开发,面临剩余油高度分散、采油速度低等问题,选取聚合物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和低张力表面活性剂PS-30及强乳化表面活性剂OP-10组合形成不同的二元复合体系,利用长砂管模型研究不同渗透率、不同驱替方式及不同注入量下复合驱体系在砾岩油藏的应用界限及提高采收率极限。实验结果表明:二元复合驱能够有效驱替残余油、扩大波及体积,显著提高砾岩油藏采收率。聚合物浓度为1000 mg/L,相对分子质量为7×10^(6)的聚合物在渗透率3×10^(-2)μm^(2)时复合驱采收率为66.31%,较水驱提高21.85个百分点。强乳化复合体系提高采收率效果好于低张力复合体系。复合体系注入量越高,提高采收率越大,但提高采收率幅度并非线性变化,复合体系注入量达到3.5 PV以后,复合体系提高采收率值逐渐趋于稳定,在注入10 PV后,复合驱体系最高提高采收率幅度达到40.38个百分点。

松辽盆地页岩油藏可动油特征研究

针对松辽盆地青山口组一段页岩油藏19块岩样,开展高速离心和核磁共振实验,建立储层可动油评价方法,揭示目标页岩油藏可动油特征;结合高压压汞实验和扫描电镜实验,从孔隙结构角度分析目标油藏可动油特征的原因。结果表明:随着渗透率降低,实验岩心T 2谱右峰比例减少,可动油变少。区块一岩心可动油百分数平均17.88%,区块二岩心可动油百分数平均14.56%;不同渗透率岩心均含有一定量微米级渗流通道,两区块岩心中微米喉/缝控制的可动油分别为9.34%和5.7%;0.10~1.0μm喉道控制的可动油比例较低,区块一平均为4.05%,区块二平均为3.22%;小于0.1μm喉道控制的可动油比例区块一为4.49%,区块二为5.64%。区块一大于1.0μm喉道控制的可动油比区块二更高,区块二小于0.1μm喉道控制的可动油比例较高。高压压汞表明,目标页岩油储层有一定比例较大喉道发育,但基质喉道总体非常小,主要喉道分布在5~30 nm,6块岩心平均喉道半径为30 nm,储层喉道分布和可动油分布有很好的一致性,喉道分布特征决定了可动油的分布特征。扫描电镜结果表明:目标页岩油藏基质致密、喉道小,多数孔隙呈孤立状,部分储层发育裂缝隙、间裂缝等微裂缝,非均质性强;储层发育一定比例微裂缝,因此离心力较小时能驱出一定量的原油,但储层基质整体致密,喉道小,导致其总可动油比例较低。

吉木萨尔页岩油注气相态物性变化特征实验研究

为探索不同注入气体对页岩油的相态行为及物性变化特征,综合利用高温高压PVT物理模拟实验系统及气相色谱,开展了减氧空气(含氧量10%)、空气、CO_(2)的注气膨胀实验研究,通过实时监测不同油气体系相态行为的变化情况,分析了不同注入气对地层油体系饱和压力、膨胀系数、黏度和密度等物性参数的影响。结果表明,不同注入气体对于地层油的相态行为及物性影响存在显著差异。向页岩储层注入空气,可与原油接触,发生低温氧化反应,空气含氧量越高低温氧化作用越强,越有助于气相溶解至油相中,体系饱和压力越低;注入CO_(2)时,易与原油产生较好的混相作用进而可增强气体的溶解性。受限于较高的溶解饱和压力,高含氧量空气与减氧空气的膨胀系数相差不大,但高含氧量空气的降黏效果较明显,CO_(2)可在压差和扩散作用下进入原油内部,抽提萃取强度更大,膨胀降黏效果最好。高含氧量空气与原油接触时,可产生质量交换,使得轻质组分萃取至气相中,加速重质组分占比升高,原油密度逐渐增大。CO_(2)对于低碳组分的强抽提作用可促使原油轻质组分向重质组分转化,进而导致原油密度上升的幅度更大,注CO_(2)开发有望成为页岩油提高采收率并兼顾埋存的有效途径。该研究成果可为页岩储层注气的高效开发提供借鉴。

纳米颗粒在提高采收率微乳液中运用的研究进展

为了解决微乳液使用成本过高以及高温、高盐地层限制微乳液运用等问题,对化学驱微乳液的发展和纳米颗粒的独特性能进行了系统调研,总结了纳米颗粒与微乳液间的协同效应、纳米颗粒的加入对微乳液盐度适用性的影响以及流变性能的影响。对国内外纳米颗粒协同微乳液研究现状进行了总结和综述,并归纳总结了纳米颗粒与微乳液间的协同作用会产生低界面张力、改变润湿性、减少化学剂吸附、增强稳定性以及改善流度比等机理。目前,纳米颗粒在微乳液中的应用还处于探索阶段,需要进一步理论分析与实验研究。

低渗气藏气体渗流滑脱效应影响研究

低渗透气藏储层致密、渗透率极低、以微孔道为主,当气体在低渗孔隙介质中低速渗流时,气体渗流的主要物理特征是具有“滑脱效应”。为此,研究了具有滑脱效应的储层渗透率界限以及孔隙压力条件。通过对苏里格气田32块低渗岩心样品所进行的实验,探讨了低渗气藏天然气渗流规律。研究表明,当努森数介于0.1~1时,气体渗流不遵从克氏方程。实验结果还表明：克氏系数随储层渗透率的增大而减小,当储层渗透率大于0.1×10^-3μm^2时,气体滑脱效应可以忽略不计;克氏系数随平均孔隙压力的增大而减小,当孔隙压力大于1.5MPa时,气体滑脱效应也可以忽略不计。

低渗透储层流-固耦合渗流规律的研究

考虑低渗透油藏渗流时启动压力梯度和低渗储层的流-固耦合特性,将渗流力学与弹塑性力学相结合,建立适合低渗透油藏的流-固耦合渗流数学模型,并给出其数值解。在黑油模型和弹塑性有限元程序的基础上,编制了计算低渗透油藏流-固耦合渗流的计算软件。通过数值模拟与不考虑流-固耦合时的计算结果相对比,从中可以看出,低渗透油藏中流-固耦合效应是十分明显的。

低渗火山岩气藏可动流体T_2截止值实验研究

使用核磁共振岩样分析技术与离心实验,确定出吉林、大庆和新疆3个地区低渗火山岩气藏储层标定可动流体T2截止值的合适离心力为2.76MPa,该离心力同时也是储层可动用流体对应的下限离心力。对3个地区102块不同岩性火山岩岩芯核磁实验研究表明:低渗火山岩气藏储层可动流体T2截止值分布范围很宽,不同地区和不同岩性火山岩储层T2截止值差别很大,102块岩芯T2截止值平均值为49.31ms,大于低渗砂岩但小于碳酸盐岩储层T2截止值;低渗火山岩T2截止值随岩芯渗透率的变化差异较大,与储层孔隙空间类型及孔喉连通性等因素密切相关。3个地区火山岩储层T2截止值从大到小依次为大庆、吉林和新疆火山岩,其中大庆流纹岩T2截止值平均值最大并且分布范围最宽,新疆玄武岩和安山岩最小。

低渗透储层非线性渗流模型研究

依据毛管模型及边界层理论,建立了非线性渗流模型。同时利用恒速压汞实验确定了大庆低渗透油田喉道分布密度函数。应用非线性渗流模型与喉道密度分布函数,对低渗透储层中产生非线性渗流的压力梯度区域进行了准确界定,并对影响非线性渗流的因素进行了定量分析。结果表明,在非线性渗流过程中储层渗透率与启动压力梯度均为变量,二者是产生非线性渗流的主要因素。其中,渗透率的影响程度较大,但产生影响的范围较窄;而启动压力梯度的影响程度相对较小,而影响范围较大。

低渗透岩石非线性渗流规律研究

通过大量的实验研究表明,流体在低渗透岩石中的渗流不同于在中高渗透岩石中的渗流,主要表现在低渗透岩石由于孔隙微细,固液界面作用明显,渗流曲线呈现明显的非达西渗流特征。通过理论分析,建立了描述低渗透岩石非线性渗流的运动方程,给出了确定出现非达西渗流临界条件的方法,最后利用实验数值验证了所建立的运动方程的正确性。

复杂边界非均质渗流场流线分布研究

建立了考虑源(汇)影响的含有不渗透区域复杂边界条件下非均质油藏稳定渗流的数学模型。利用扰动边界元方法求解数学模型,获得了地层中任意一点的压力公式.在此基础上,提出了流线场的生成方法。绘制了考虑非均质性、复杂边界和不渗透区域影响的流线分布图,并分析了流线分布的特征。通过分析表明,渗流场的非均质性和不渗透区域的存在都对流线分布存在较大的影响。利用本文方法产生的流线分布图能够较为直观地反映出油藏流体在注采井间的运动轨迹,为优化井网和注入方案提供了重要依据。

应用核磁共振技术研究页岩气储层可动流体

国内对页岩气储层特征及评价的工作开展得相对较少,在调研大量国内外文献的基础上,从常规储层研究思路入手,应用核磁共振技术对不同区块的34块页岩气储层岩样进行可动流体测试。研究结果表明:页岩气储层可动流体含量低,具有非均质性;可动流体百分数与气测孔隙度和渗透率具有一定相关性,且孔渗越大相关性越好;分析了裂缝微裂缝含量对可动流体百分数的影响,裂缝微裂缝含量大于2%时,与可动流体百分数具有较好相关性;可动流体百分数和裂缝微裂缝百分数可以表征页岩气储层物性特征,是评价页岩气储层渗流能力及开发潜力的一个重要物性参数。

核磁共振研究低渗透砂岩油水两相渗流规律

低渗透岩芯孔喉细小,孔隙结构复杂,人造微观孔隙模型很难真实反映其微观孔隙结构。本研究利用真实岩芯,以去氢煤油为模拟油,利用核磁共振技术,研究了油水两相渗流规律,揭示了排驱和吸入过程的束缚水、残余油和采出油在不同孔隙中的分布,讨论了其形成机制,定量研究了驱替过程中渗吸作用的程度。结果表明,随着孔隙半径的增大,孔隙中束缚水饱和度逐渐降低,大于0.1μm的孔隙空间是低渗透储层主要的储集空间,而残余油主要分布在中小孔隙,并且低渗透储层渗吸作用明显。本研究丰富了核磁共振技术在油田开发中的应用。