致密砂岩油藏纳米乳液渗吸增产作用机理

纳米乳液作为一种纳米级胶体分散体系,因其优异的界面性能以及提高采收率效果被广泛应用于非常规油藏开发。基于低能乳化法制备了水包油型纳米乳液体系,通过室内实验明确纳米乳液静态吸附性能、润湿反转性能以及自发渗吸的内在联系,并分析纳米乳液在致密砂岩油藏中的渗吸增产作用机理。实验结果表明:纳米乳液的平均粒径小于10nm,满足进入致密砂岩绝大部分孔喉的粒径要求,在致密孔喉内能充分扩散运移,从而扩大渗吸作用范围。纳米乳液的临界胶束质量分数为0.015%,能够有效降低油水界面张力至2 mN/m左右。纳米乳液的吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其润湿反转机理以吸附机理为主。纳米乳液能够增溶原油,并通过乳化作用进一步分散原油,减小乳状液中油滴尺寸,减弱油滴通过孔喉时的贾敏效应,降低渗流阻力。岩心润湿性会影响渗吸采收率,随着岩心亲水性增强而增加,不同润湿性岩心自发渗吸时孔隙动用程度存在差异,加入纳米乳液能显著提高油湿岩心内小孔渗吸采收率。同时,增加纳米乳液浓度与边界开放程度可以提高渗吸采收率,这主要是由于致密砂岩自发渗吸受毛细管力主导,边界开放程度增加能够扩大纳米乳液接触面积,纳米乳液浓度增加能够增强润湿反转作用与乳化作用,从而增强自发渗吸效果。

页岩油压裂用纳米变黏滑溜水的合成及其性能评价

常规滑溜水压裂液已经成功运用于页岩等非常规油气储层压裂中,但其携砂性能差、渗吸采收率低的问题仍然未得到有效解决。针对这一问题,合成一种新型纳米变黏滑溜水,该体系不仅具有常规滑溜水优异的减阻特性,还兼具了较强的变黏携砂性能。另外,该体系含有优选的纳米乳液,可将混合润湿或油润湿的页岩油储层改性为水润湿,具有强渗吸置换作用。通过一系列室内实验评价可以发现:碳纳米渗吸(carbon nano imbibition,CNI)体系纳米变黏滑溜水为乳液状,可实时在线配制,通过调整其浓度,黏度发生显著变化,达到低浓度时高减阻、高浓度时强携砂的效果,残渣含量及对储层伤害低,实现了一剂多效,同时它还具有常规滑溜水与瓜胶携砂液所没有的改性驱油的效果,从而提高原油采收率。纳米变黏滑溜水同时具备高减阻、高携砂、低伤害和强置换的性能,可作为未来页岩油压裂的主体压裂液。

碳酸盐岩酸液注入段塞组合方式及其协同效应

伊拉克S油田主力开发层系为中高孔、中低渗的孔隙-裂缝型碳酸盐岩油藏,酸化是该油田增产改造的主要技术手段。碳酸盐岩酸岩反应速度快,为实现深部处理,酸液体系均以缓速酸为主。该油田目前使用了多种缓速酸,为了进一步降本增效,需要探索各种缓速酸最佳的段塞组合方式及其协同效应。因此选用3种缓速酸(乳化酸,交联酸,螯合酸),使用岩心流动仪和CT扫描仪,研究了单一缓速酸及其两两组合时的酸蚀蚓孔形态及变化规律,定义了一种碳酸盐岩酸液段塞组合选择方法,探索了不同酸液之间协同增效作用。实验结果表明:不同缓速酸段塞组合均具有一定的协同增效作用,主控因素为酸液类型,其中乳化酸和交联酸协同增效作用最强,协同效应达49.69%,可节省近一半的酸液用量,降本效果显著。实验结果可为酸液体系的选择及酸化工艺参数的优化提供理论依据。

缓速酸段塞注入酸蚀裂缝的刻蚀形态及导流规律——以伊拉克F油田低孔渗碳酸盐岩储层为例

针对低孔、低渗型碳酸盐岩储层,常规酸化效果有限,需要采用酸压进行增产改造。为了达到形成高导流能力分支刻蚀沟槽这种理想的碳酸盐岩酸压效果,采用胶凝酸、交联酸、乳化酸、螯合酸和自转向酸5种缓速酸体系,交联酸+自转向酸、胶凝酸+自转向酸、乳化酸+螯合酸、乳化酸+自转向酸4种段塞组合方式,以及二级、三级2种注入级数,对裂缝壁面进行刻蚀实验,并应用CT扫描和裂缝导流测试分析酸蚀裂缝的刻蚀形态及导流能力。结果表明:裂缝刻蚀形态主控因素为缓速酸段塞组合类型,次控因素为注入级数;交联酸+自转向酸组合为最优组合,酸蚀后可形成错综交叉、深度均匀的复杂沟槽,刻蚀深度适中,刻蚀均匀度大于60%,40 MPa下酸蚀后裂缝的导流能力可达170μm^(2)·cm;裂缝的刻蚀形态与导流能力存在较好的对应关系,在综合考虑酸蚀岩板刻蚀深度、刻蚀均匀度及岩板酸蚀前后质量变化情况下,酸蚀沟槽形态因子和导流能力的相关系数达0.9852。研究成果为伊拉克F油田或同类型油藏选择储层改造酸液体系、优化工艺参数提供了理论依据。

基于井场实测数据水击压力波波速特征分析

【目的】停泵水击压力波诊断技术用于快速定位井底裂缝进液位置,但技术关键之一的油井套管中水击压力波波速的确定仍有诸多难题。为优选现场水击波速计算方法,探讨水击波速变化规律,【方法】基于某水平页岩气井采集的19段高频停泵水击压力信号,使用反射法、倒谱法、半周期法、全周期法、傅里叶基频法及傅里叶三次谐波法等6种方法求解每段水击波速,并使用箱型图对比各方法的求解稳定性来优选求解方法;同时分析优选方法的求解结果,总结现场施工水击波速的变化规律,并基于波速相对残差法及段间波速差法,分析脱离该井波速变化规律的离群点。【结果】结果显示:对于6种波速求解方法,其结果在箱型图中离群次数分别为8、3、0、0、16和4次;对于稳定性较好的半周期、全周期及倒谱法,求解结果表明施工深度每接近井口100 m,波速降低约8 m/s;同时,波速异常段分析指出离群波速值集中在第18—20段。【结论】结果表明:最适用于水力压裂现场的波速求解方法是基于时域的半周期法、周期法和倒频域的倒谱法,其稳定性最佳;水击波速存在随施工深度减小而减小的规律,且与固井质量及固井段长相关。研究成果可为水击波速诊断技术提供波速计算的技术参考。

聚乳酸物理化学改性研究最新进展

综述了近年来聚乳酸(PLA)材料物理、化学改性进展。物理改性包括共混改性、增塑改性以及复合改性等;化学改性包括共聚改性和交联改性。并对后续改性研究的发展方向进行了展望。

水平井多级压裂高维参数智能优化方法研究

本文耦合裂缝扩展、产能模拟和自动搜索算法,建立了完整的水力压裂高维参数智能优化工作流,以获取全局范围内最佳匹配的整套压裂参数,使得以经济指标为目标函数的值最大化。裂缝扩展模拟采用自编的边界元裂缝扩展模拟器,产能模拟采用CMG组分模拟器,自动搜索算法采用遗产算法和贝叶斯优化算法,实现了整个优化过程自动化,即裂缝整体形态自动导入CMG中并自动建立压裂模型,通过CMG压裂模型预测油气水产量并计算目标函数值,自动搜索算法通过衡量目标函数值与压裂参数输入值之间的关系,更新下一代压裂参数输入值,并重新进行压裂优化,直至获得理想的压裂参数。压裂优化过程及结果表明:结合边界元裂缝扩展模拟器和CMG组分模拟器,可以实现快速压裂仿真,解决了智能搜索仿真次数高、计算量大的难题;通过智能优化,最终压裂参数相对初始压裂参数,经济指标提高55%;对比遗产算法和贝叶斯算法优化结果,遗传算法搜索到了更优的压裂参数,即经济指标更高,而贝叶斯算法搜索迭代次数较少,同时可以更好地利用先验知识;两种方法均适合求解水力压裂优化的“黑盒”工作,且各有优势,现场应用推广潜力大。

中东碳酸盐岩储集层高效酸压用微乳酸性能评价

针对中东碳酸盐岩储集层特点,研发低黏度、具有适当缓速能力、可在线混配的微乳酸,利用旋转圆盘、多级交替注入酸压、岩心驱替同步CT扫描实验,开展与盐酸、胶凝酸、乳化酸、表面活性剂胶束酸4种常规酸液体系的对比实验,明确裂缝面的微观刻蚀特征与导流规律,定量评价残酸水侵及返排过程中饱和度场的变化规律与油相相对渗透率的恢复程度。研究表明:在微乳酸油核中添加带负电的极性剂后,可增强其在灰岩表面的吸附能力,显著降低H+传质速度,同时负电油核与Ca^(2+)盐不混溶,微乳酸整体结构不会被反应过程中产生的Ca^(2+)盐破坏,吸附性能可调且微乳结构稳定。微乳酸沿裂缝壁面垂向渗透能力强,可渗入裂缝壁面深部形成网状刻蚀,极大改善裂缝周围储集层的渗透能力,且在高闭合压力下可保持较高的导流能力。微乳酸残酸与原油混合后形成微乳液,微乳液、油、水三者之间处于近混溶状态,基本无水锁现象,返排阻力低,残酸返排率和油相相对渗透率恢复程度高。

强冲蚀不规则孔眼封堵规律实验研究

水平井分段多簇压裂能够对非常规储层形成密切割改造,同时降低压裂成本。然而,段内簇间非均衡进液严重制约了该技术的现场应用。段内暂堵利用暂堵剂封堵优势进液孔眼,迫使液流转向,从而获得均衡改造。明确加砂冲蚀孔眼封堵规律是提高段内暂堵效果,获得均衡改造的关键。本文建立了高承压孔眼封堵模拟系统,制备了5种不同形状的孔眼模型,研究了暂堵球直径、架桥颗粒浓度、填充颗粒浓度、泵注排量和孔眼形状对孔眼的封堵规律。研究结果表明,圆形孔眼封堵难度小,异形孔眼封堵难度大,需要大粒径颗粒架桥封堵孔眼边部空隙;提高颗粒浓度和泵注排量能够显著提高孔眼封堵速度;封堵孔眼时,应先泵注暂堵球封堵孔眼主通道,再泵注颗粒+纤维,如若改变泵注顺序,难以达到理想封堵效果。本文研究成果有助于提高非常规油气水平井分段多簇压裂效果。

致密油储层超低界面张力乳化体系强化渗吸效果及机理研究

向压裂液中加入表面活性剂强化焖井过程中裂缝与基质间的油水置换,是提高致密油采收率的重要措施。普遍的观点认为润湿改性和相对高的界面张力(IFT)是实现渗吸采油的关键。近年来,室内实验和矿场实践均表明,具有超低IFT的表面活性剂体系也能实现渗吸,有效地动用基质中的原油。针对超低IFT体系渗吸机理仍不明确的问题,设计润湿改性和超低IFT乳化体系,明确了致密砂岩中的高效置换体系的特征和渗吸效果,结合数学模型揭示了两种体系渗吸的油水运移模式和主导机制。结果表明,两种体系的适用范围不同,润湿改性体系在0.1 mD的储层中渗吸效果更好,而超低IFT强乳化体系在0.01 mD和0.001 mD储层中的渗吸采收率更高。润湿改性体系的渗吸是以毛管力驱动的层流模式,随着渗透率降低,润湿相填充孔隙的速度快速降低,渗吸采收率从约45%大幅度降低至18%。超低IFT强乳化体系可形成微纳米粒径的乳液,具有特殊的乳化、乳液扩散机制,在渗吸初期,主要通过乳化和扩散效应实现渗吸采油,渗吸后期,IFT降低和润湿改性的层流模式逐渐发挥作用,采收率从约38%降低至23%。超低IFT强乳化体系的乳化、扩散机制适合用于更致密油藏的油水置换过程,在致密储层的压裂增产方面具有广阔的应用前景。

水包油钻井液高温高压流变性研究

用７４００型高温高压流变仪对“八五”期间研制的华北任平１井低密度水包油乳化钻井液高温高压流变性进行了实验研究。系统地测试了温度、压力对该钻井液流变性的影响；运用宾汉模式、幂律模式、卡森模式和赫巴模式对该钻井液高温高压流变数据进行了系统拟合分析，得出赫巴模式是描述该钻井液高温高压流变性的最佳模式，就工程应用而言，二参数的卡森模式也可以用于描述水包油乳化钻井液高温高压流变性。并研究了赫巴流变方程中各参数随温度和压力的变化规律；还对该钻井液高温高压流变数据进行了回归分析，建立了预测低密度水包油乳化钻井液高温高压流变性能的模式。

纤维复合无筛管防细粉砂技术在涩北气田的应用

柴达木盆地涩北气田是中国第四大气田,其储集层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩,胶结疏松,出砂严重,常规防砂技术基本无效或效果很差。根据对该气田储集层的研究,其防砂作业要采用软纤维稳砂预处理技术和处理液(处理液由可防止储集层岩石润湿反转的表面活性剂和可以稳定细粉砂颗粒的软纤维稳砂剂组成)。基于对具有防砂效能的纤维与涂层砂形成的三维网状复合体结构与性能的研究,研制出在储集层条件下稳定并能抗温、抗酸、抗碱和抗地层水侵蚀的防砂专用特种纤维复合体,用盐湖水配制出低损害清洁压裂液,并设计了压裂端部脱砂与控制工艺,形成了纤维复合体技术、清洁压裂液技术和端部脱砂技术集成配套的纤维复合无筛管防细粉砂技术。用该技术在涩北气田12口井进行先导试验,取得了显著的防砂效果,防砂后的不出砂产气量是防砂前产气量的1.75倍以上。

基于光纤监测的段内多簇压裂效果主控因素研究

水平井分段多簇压裂是非常规油气效益开发的必备技术之一,明确段内多簇裂缝起裂规律与流体分流主控因素对优化分段分簇方案至关重要。本文针对一口典型分段多簇压裂水平井,首先获取各射孔簇处测井原始数据和测井解释数据,接着基于分布式光纤监测技术,反演段内段内各裂缝起裂顺序、进液比例和产液比例等数据,将测井数据与光纤监测数据进行对比分析,确定影响段内多簇压裂效果的主控因素。结果表明:低水平最小主应力、高脆性指数的射孔簇优先开启;影响前置液比例的测试数据中最关键4个因素分别是:气测数据>中子数据>伽玛数据>声波数据;影响携砂液比例的测试数据中最关键4个因素分别是:气测数据>中子数据>伽玛数据>声波数据;影响产液比例的关键因素是总液分配比和φ×S_(o)。本文研究成果对制定水平井分段分簇压裂方案具有一定的指导意义。

用现场资料预测钻井液损害储层深度

解除钻井液损害的射孔和储层改造设计的重要依据是钻井液损害储层深度资料。而取得该资料的现有办法具有实验周期长、需大量天然岩心的缺点。根据大量实验的研究结果,建立了用现场易得的钻井液性能资料(流变性能、API滤失量和固相含量)、储层资料(孔隙度、渗透率及温度)及工况条件资料(液柱压差、环空返速、浸泡时间)预测钻井液完井液损害储层深度模型。使用该模型,不需要繁杂的岩心流动实验,就可用现场资料快速、较准确地预测钻井液完井液损害储层深度。

涩北气田纤维复合高压充填无筛管防砂技术研究与应用

涩北气田是我国第四大气田,其储层为第四系粉砂岩和泥质粉砂岩。这些岩石胶结疏松,出砂严重,气水层间互,防砂难度极大,属世界性难题。研究了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术系统——储层预处理技术(使用带正电支链的软纤维吸附细粉砂颗粒成颗粒集合体来稳砂)、纤维复合体技术(纤维-树脂砂三维网状复合体挡砂)和高压充填技术(不压开地层充填纤维化合物在水泥环外形成类筛管,达到无筛管防砂目的,并解除近井带损害和增加泄气面积)。该技术可达到防砂和增产双重目的,在涩北气田涩7- 1 - 4井应用取得很好的效果,不出砂产量平均增产到原来的2 .1倍。介绍了纤维复合高压充填无筛管防细粉砂技术的理论、实验。

一种地下胶凝的深穿透低伤害盐酸酸化液

加有抗酸、抗盐特殊添加剂VPH 110 (3% )、缓蚀剂、铁离子稳定剂、助排剂等的 12 %～ 2 0 %盐酸液 ,鲜酸粘度很低 ,与岩石反应后pH≥ 2 .5时可在酸蚀面上形成高粘度冻胶层 ,使后续酸液向深部穿透 ,转向低渗层 ;冻胶接触原油 (烃类化合物 )时彻底破胶 ,破胶后的乏酸粘度低 ,易返排。给出了基本配方。测定了加入VPH 110等的 2 0 %盐酸液的性能与常规的 5 %盐酸液进行了比较。与大理石反应后的VPH 110酸液 2 5℃时的粘度 ,pH =0 .5时为 4mPa·s,pH =2 .5时达到 14 4 0mPa·s,pH >2 .5时高粘度基本不变。在渗透率低且级差不大的两组平行三岩心实验中 (渗透率约为 0 .0 5 ,0 .0 4 ,0 .0 31μm2 ) ,VPH 110酸液提高中、低渗透岩心渗透率的幅度及产生的酸蚀孔洞长度均远大于常规酸液 ,VPH 110酸液的注入压力通过极大值 ,指示深度穿透和转向的发生。pH =7的VPH 110乏酸冻胶破胶液对高、中、低渗岩心渗透率的伤害率仅分别为 0 ,1.5 7%和 0 .79% ,在 2 0～ 80℃下的粘度与常规乏酸液大体相当。图 3表 2参 3。

迫使碳酸盐岩油气藏裂缝向下延伸的酸压技术

碳酸盐岩油气藏非均质性强,受钻井工艺和地质条件的限制,井眼距下部储集体较远时,常规酸压工艺难以沟通下方的储集体。从人工隔层控制裂缝延伸方向机理出发,提出上浮转向剂形成人工高阻隔层迫使酸压裂缝在纵向上向下延伸的思路,研发了一种超低密度耐高温高承压的特殊上浮转向剂TBA,其密度为0.37 g/cm3,承压140 MPa,260℃高温下稳定,并对上浮转向剂TBA进行了上浮规律研究,使用数模的方法对上浮转向剂TBA的上浮时间、用量进行优化,获取了有效迫使裂缝向下定向酸压控制参数,使裂缝尽可能向下延伸沟通储集体。该技术已在塔里木盆地碳酸盐岩油气藏进行了4口井酸压试验,取得了很好的效果。

提高采收率纤维暂堵人工裂缝动滤失实验研究

可降解纤维是一种新型的暂堵转向剂,成功用于非均质碳酸盐岩油气藏的转向酸压和非常规气藏水平井(或长井段直井)的重复压裂改造中,理解纤维暂堵人工裂缝的物理过程是优化纤维暂堵转向压裂设计的关键参数的基础。利用地层条件动滤失分析仪,对纤维暂堵裂缝的滤失特征和封堵有效性进行了评价,得出纤维滤饼的渗透率为1 349.2 mD;利用实验模拟了不同缝宽下纤维滤饼长度的变化曲线,数值模拟表明黏度和注入排量对表皮因子影响较大。

纤维复合无筛管防细粉砂理论研究

粉砂岩和泥质粉砂岩油气藏开发中出砂严重,常规防砂技术效果很差。分析传统防砂工艺的不足,针对细粉砂岩的特点,提出防治细粉砂的总体思路为“解”、“稳”、“固”、“防”、“保”和“增”。用前置解堵液解除储集层损害,用带正电荷支链的软纤维稳砂剂吸附细粉砂颗粒将其聚集成颗粒集合体来稳砂,将硬纤维和涂层砂充填在水泥环外形成类似筛管作用的三维网状复合体,达到无筛管防砂目的,在裂缝端部脱砂压裂解除近井地带损害,并改善原有渗流条件而增加产量。实验研究表明,纤维可以使复合体的稳砂能力提高十几倍到几十倍。

新型原油基压裂液研制

针对青海花土沟油田储层特征 ,以该油田原油为基液 ,在 3种二元和三元复合磷酸酯中优选出复合磷酸酯YJY A3为增稠剂 ,采用在原油中分散性良好的有机铝盐YJY B为交联剂、有机碱为破胶剂 ,研制了一种新型原油基压裂液。确定了基本配方 :1.8%YJY A3+1.8%JYJ B +1%～ 2 %有机碱 +原油。室内评价表明 :随温度升高 ,在 2 0～ 5 5℃压裂液粘度升高 ,在 5 5～ 70℃粘度基本稳定 ;在 2 5～ 6 0℃、170s- 1 下剪切 6 0min时粘度 >10 0mPa·s;在 2 0～70℃下破胶时间 4～ 8h可调 ;破胶液对 2支储层岩心渗透率的损害率仅为 2 .1%和 4 .2 % ,而常用水基压裂液的损害率为 85 .4 %和 91.2 %。图 6表 1参 2。