Lmd油田二类油层孔隙结构与微观剩余油分布特征研究

随着开发的深入,Lmd油田二类油层经历了水驱开发,逐步进入到聚驱开发阶段,并成为今后稳产的重要支撑。由于前期对二类油层储层孔隙结构认识不足,没有达到预期的开发效果,为进一步提高开发效果,有必要厘清储层微观结构特征和微观剩余油分布特征。利用天然岩心,采用恒速压汞法和扫描电镜,研究了二类油层微观孔隙结构特征;利用岩心分析数据,回归了宏观孔渗参数与微观孔喉半径之间的关系;根据渗透率、孔喉尺寸等参数,将孔喉结构划分为五种类型。研究了现阶段ⅡA聚驱后、ⅡB油层和厚油层内部不同孔隙类型储层的微观剩余油分布特征。ⅡA油层聚驱后,簇状剩余油变化幅度最大,其次依次为角隅状、膜状、喉道状。ⅡB油层聚驱后,簇状剩余油变化幅度最大,其次是膜状、角隅状、喉道状。因此,ⅡB油层聚驱开发的重点是针对簇状和膜状剩余油开展进一步挖潜工作,开展驱油试验,明确了水聚驱前后微观剩余油变化特征。

喇嘛甸油田污水配制高分子高浓度聚合物驱油试验研究

大庆喇嘛甸油田聚合物驱过程中暴露出四个突出矛盾:一是采出污水外排污染环境,同时带来清水供应紧张;二是聚合物驱油成本较高,需进一步提高效益;三是超高相对分子质量聚合物能否成为高效驱油剂;四是调驱结合能否解决聚合物突进问题。通过几年来污水有效利用技术攻关,提出了采用高浓度、超高分子聚合物驱油技术方法。该技术与调剖方法相结合解决了聚合物突进问题,试验达到阶段采收率增加15.28%的好效果。矿场试验表明,清水配制母液、污水稀释高浓度超高分子聚合物驱,不仅可以实现污水利用,而且还可以提高原油采收率。

污水配制聚合物研究

针对油田产出污水外排的问题,在喇嘛甸油田开展了利用油田产出污水配制聚合物的可行性研究。在污水聚合物溶液性质研究、渗流特性研究及岩心驱油实验基础上,进一步开展了污水聚合物体系油层工作粘度和微观分子形态研究,对污水聚合物体系及驱油机理有了新的更加深入的认识。室内研究表明:污水聚合物体系与油层配伍性好,在油层中有更高的工作粘度;聚合物在污水条件下以枝状结构为主,带状和网状结构为辅。在喇嘛甸油田北西块开展的污水稀释超高相对分子质量聚合物驱油现场试验也表明:污水聚合物体系注入过程中吸水剖面得到较好调整,污水聚合物驱是完全可行的,是解决油田污水外排的有效途径。

井间压力梯度变化规律研究

在人造非均质岩心上（Kg=2000×10^-3μm^2、1000×10^-3μm^2、700×10^-3μm^2、4.5cm×4.5cm×60cm）进行了高浓度聚合物溶液井间压力梯度变化规律研究。综合考虑了高浓聚合物溶液浓度、分子量以及地层渗透率对井间压力梯度的影响,并且在不同聚合物浓度,不同分子量及不同地层渗透率的情况下研究驱油效果的变化规律。得到以下结论：井间压力梯度随聚合物溶液浓度的增加而增加,随聚合物分子量的增加而增加,随地层渗透率的减小而增加。井间压力梯度随着离注入端的距离增加而逐渐减小。

三元复合体系性能及其对驱油效率影响研究

研究了碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系黏度、界面张力、聚合物分子线团尺寸(Dh)、分子聚集态和驱油效率及其影响因素,并对提高采收率机理进行分析。结果表明,NaOH质量分数由0增至1.2%,三元复合体系黏度由246.9降至138.8 mPa·s、界面张力降低、Dh由324.7降至263.5 nm。表面活性剂质量分数由0增至0.3%,体系黏度由127.0降至122.1再增至138.8 mPa·s,界面张力降低,Dh由139.7增至263.5 nm。随固液质量比增加和吸附次数增多,三元复合体系界面张力升高。在碱/聚合物体系中,聚合物分子结构形态以'片状'为主,'网状'为辅;在重烷基苯石油磺酸盐/聚合物体系中,聚合物分子形态出现大面积的'珠状'结构,'网状'结构不明显;在ASP体系中,聚合物分子呈现'网状-片状'结构形态。驱油实验表明,与水驱相比,三元复合体系、聚合物溶液和碱/表面活性剂二元复合体系采收率增幅分别为14.8%、12.2%和4.8%。随驱油剂黏度增加,化学驱采收率增大,但增幅逐渐减小。聚合物质量分数为0.12%、0.18%和0.25%时,聚合物驱采收率增幅分别为12.2%、15.8%和18.7%,三元复合体系驱采收率增幅分别为14.8%、18.3%和21.0%。在聚合物加量相同的条件下,与聚合物溶液相比,三元复合体系采收率增幅高2.3%~2.6%。驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。

预交联体膨聚合物性质特征研究

颗粒状预交联体膨聚合物由淀粉接枝聚丙烯腈的碱性水解产物交联而成,已用于大庆长垣北部地区高含水(93.1%)油藏注水井深部调剖.对该聚合物的应用性能进行了实验研究.该体膨聚合物的吸水倍率(m/m)和溶胀倍率(v/v)受粒径影响小而受介质影响大,在清水中最大,在500和1000 mg/L HPAM溶液中次之,在污水中最小,2 h和48 h值相差不很大,48 h值已接近平衡值,分别在10.55～7.21和16.74～12.64范围.将不同粒度体膨聚合物的0.3%清水悬浮液注入渗透率5.2 μm2的人造岩心,阻力系数Fr和残余阻力系数Frr均不大;在0.44～10.6 μm2的人造岩心中注入粒度＞200目体膨聚合物在粘度24.8 mPa·s HPAM溶液中的0.3%悬浮液,测得Fr值为13.10～6.13,Frr值为6.95～4.87,均大大升高,其注入曲线复杂化,表明岩心中发生了颗粒运移、捕集、再运移、再捕集过程,岩心中间点和入口压力同步升高,显示悬浮液具有良好传输能力.溶胀2 h、剪切、测定粒度分布的结果表明,污水中溶胀的聚合物比清水中溶胀的聚合物具有较强的抗剪切破碎能力.图3表3参7.

碱、表面活性剂和聚合物对储层溶蚀作用及其机理研究

本文开展了碱液、"碱/表面活性剂"AS二元复合体系、"碱/表面活性剂/聚合物"ASP三元复合体系对储层岩石矿物的静态溶蚀实验,考察了实验过程中液相内目标离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、Si^(4+)、OH^-、CO_3^(2-)、HCO_3^-和Cl^-等)浓度变化规律和岩样表面主要元素(Al和Si等)含量变化。结果表明,碱对岩样的溶蚀作用主要针对黏土矿物,对长石骨架作用较小。三元复合体系处理岩样后的液相内硅铝离子浓度增加,钙、镁离子浓度降低,岩样表面硅、铝元素含量降低。随碱浓度增加、液固比增加或处理时间延长,溶蚀作用增强,表面活性剂和聚合物可以减轻碱对岩样的溶蚀作用。处理初期溶蚀作用较强,处理60d后,液相中硅酸分子发生聚合作用,并在碱性条件下脱水生成硅垢,聚合物又促进硅胶体聚集和成垢。

三元复合体系黏度对各组分色谱分离的影响

碱、表面活性剂和聚合物三种物质化学吸附和机械捕集等性质的差异导致它们在多孔介质内运移过程中滞留量的不同，即发生色谱分离现象，这将对碱与表面活性剂间的协同效应产生不利影响。近年来，为了扩大三元复合驱的波及体积，大庆油田开展了高聚合物浓度三元复合驱矿场试验。针对理论研究和矿场应用实际需求，采用仪器分析和物理模拟方法，开展了三元复合体系黏度及段塞组合方式对色谱分离影响实验研究。结果表明，与“低聚合物浓度和整体段塞”三元复合驱相比较，“高聚合物浓度和多段塞组合”三元复合驱注入压力增幅较大，扩大波及体积效果较好，采收率增幅较大；另一方面，由于碱、表面活性剂和聚合物在多孔介质内滞留水平存在差异，注入压力愈高，波及体积愈大，碱和表面活性剂滞留量差异愈大，色谱分离现象愈严重。由此可见，尽管碱与表面活性剂间发生色谱分离会削弱复合驱的洗油效率，但这是否会影响采收率还取决于波及体积与洗油效率各自对采收率贡献的相对大小。

多孔介质对交联聚合物成胶效果影响及作用机理

研究了3种交联聚合物体系在多孔介质中的成胶性能,实验温度45℃。在实验容器中,Al3+交联体系配制后60天内黏度变化较小,是一种CDG;Cr3+交联体系15天达到最高黏度2.3 Pa.s,是缓慢交联的弱凝胶;无机有机复合交联体系15天黏度1.8 Pa.s,45天达到最高黏度80 Pa.s,是延迟交联的强凝胶。人造非均质岩心模拟大庆主力油层,平均渗透率0.8μm2,长30 cm。以聚合物溶液为对照,按水—凝胶—水—凝胶—候凝20天—水的顺序驱替,由驱替过程中入口和中间点压力与注入量关系判断,Al3+体系进入岩心并通过分子内交联成胶,Cr3+体系在进入岩心前已发生交联并在端面造成堵塞;进入岩心的复合交联体系基本上不成胶。引证了文献发表的大庆油田铬凝胶调驱的有关数据。讨论了储层孔隙结构、渗透率-孔隙半径中值关系曲线及聚合物分子线团半径。认为在孔隙介质中由于孔隙壁造成的“笼”效应,聚合物的分子间交联受到一定程度的阻碍。图7表3参8。

层内非均质储层内部窜流规律实验研究——以大庆喇嘛甸油田为例

大庆喇嘛甸油田厚油层以多段多韵律为主要特征,深入认识窜流规律对于进一步挖潜剩余油至关重要。为此,采用层内非均质岩心,对层内非均质储层内部窜流规律实验展开研究。结果表明,在注入量为0~0.4 PV水驱阶段,高渗透层注入端分流率略低于采出端,中、低渗透层则相反;在注入量为0.4 PV至水驱结束阶段,高渗透层采出端分流率大幅度增加,中渗透层分流率大幅度降低,低渗透层分流率小幅度减小。随岩心渗透率级差增大,采出端与注入端各小层窜流程度减小,层间干扰作用减小。随水驱开发的不断进行,层间窜流程度先减小后增大。随注入速度增加,高渗透层采出端与注入端分流率差值增加,窜流程度增强。采取提高水井注入速度的方式可以达到增大注入压力的目的,但由于高渗透层吸液量增幅远大于中、低渗透层,加之储层内部窜流作用的影响,扩大波及体积效果并不十分明显,同时提高水井注入速度还对注入端、采出端和地面设备能力提出更高的要求,因此采取增加高渗透层渗流阻力措施才是提高注入压力的有效技术途径。

污水稀释聚合物溶液驱油方法

针对油田采出污水外排的问题,开展了污水稀释聚合物驱油研究。结果表明,污水暴氧、提高聚合物浓度及采用超高分子聚合物,可有效提高污水聚合物溶液的粘度,是保证污水注聚的有效手段。这一研究成果应用于聚驱现场试验,取得了良好的试验效果。

应用水力压裂技术改善聚合物驱油效果

通过对喇嘛甸油田聚合物驱采油井压裂实践的总结，提出压裂可以作为改善聚合物驱油效果的配套技术，但必须注意选井、压裂时机及压裂方式等方面的问题。

天然沸石提高采收率作用机理及效果

利用天然沸石颗粒具有比表面大、吸附能力强、密度小和成本低等特点,研究油藏特高渗透层封堵的效果.通过室内物理模拟,对天然沸石物化性能进行测定,分析其调驱机理,并进行调驱效果评价和矿场应用分析.结果表明,天然沸石聚合物溶液能够起到很好的调驱效果,其段塞尺寸越大、注入时机越早、沸石颗粒质量分数越大,调驱效果越好.大庆喇嘛甸油田矿场试验表明,天然沸石聚合物溶液可以对特高渗透层实施有效封堵,所选4口注入井注入压力比调剖前上升了0.9～5.2MPa,而11口油井含水率、产液量和采出液聚合物质量浓度降低,最高增加原油6t,最高降低含水率为6.1%,最高降低采出液聚合物质量浓度为190mg.L-1.

水膨体聚合物性质特征及其影响因素

近年来,为改善水驱和聚合物驱油效果,国内油田在预交联水膨体聚合物调剖技术研究和应用方面开展了卓有成效的工作。针对大庆油田开发的实际需求,笔者对几种预交联水膨体聚合物在不同携带液中的性质特征进行了研究。结果表明,预交联水膨体聚合物化学组成、携带液种类和矿化度是影响预交联水膨体聚合物吸水率、溶胀率和抗剪切能力的主要因素。理论分析表明,在污水携带液中,双电层作用使得预交联水膨体聚合物吸水率和溶胀率减小,抗剪切能力增强。在双电层、预交联水膨体聚合物分子内交联和预交联水膨体聚合物颗粒表面凝胶三重作用下,在Al3+、Cr3+和复合离子交联聚合物凝胶携带液中,预交联水膨体聚合物的吸水率、溶胀率和抗剪切能力得到加强。在聚合物携带液和油中,包裹作用使得预交联水膨体聚合物的吸水率和膨胀率减小,抗剪切能力增强。

高浓度三元复合体系增油效果及其作用机理(英文)

针对目前三元复合体系中聚合物浓度较低而影响波及体积扩大及推高驱油剂成本的实际，利用油藏工程理论和借助物理模拟、仪器分析方法，对高浓度三元复合驱段塞增油效果的影响因素进行了剖析，同时对三元复合驱浓度和用量的技术经济效益进行了评价。结果表明：高浓度三元复合体系界面张力愈低，洗油效果愈好，采收率增幅愈大，但不同数量级界面张力对采收率影响较小；三元复合驱段塞黏度和尺寸愈大，扩大波及体积效果愈好，采收率增幅愈大，但采收率增幅差值逐渐减小。在药剂费用相同条件下，“聚合物前置段塞＋主段塞＋副段塞＋聚合物保护段塞”组合的采收率增幅较大。从技术经济效益方面考虑，推荐三元复合体系聚合物浓度范围为2000—2500mg／L，段塞尺寸为0．380～0．475PV。对于非均质比较严重的油藏，与驱油剂洗油作用相比较，该体系扩大波及体积作用较明显，对采收率的贡献率也较大。

三元复合驱对储层伤害及其作用机理研究

三元复合驱能够大幅度提高原油采收率,但它所引起的结垢问题一直困扰着该技术的大规模推广应用。本文以大庆喇嘛甸油田储层岩石和三元复合体系为实验对象,开展了碱驱后岩石结构的可视化研究以及含碱驱油剂流动特性研究。实验结果表明,碱对储层岩心中黏土矿物溶蚀作用比较明显,对石英和长石等骨架成分的溶蚀作用较小;采出液中钙镁离子浓度较低,硅离子浓度却较高,前者成垢作用难以对储层渗透率造成显著影响,后者易在迁移过程中发生沉积,在地层和生产系统中形成大量硅垢。进一步分析表明,随碱浓度增加,三元复合体系对地层伤害程度加剧。表面活性剂和聚合物都可以减弱碱的溶蚀作用,但前者比后者减缓溶蚀作用的能力弱。

天然沸石在聚合物驱中的调剖效果及调驱段塞结构实验研究

聚合物溶液沿高渗透层突进,是影响大庆油田聚合物驱效果的一个主要因素.为此,在人造岩心上考察了沸石调剖剂在聚合物驱中的调驱效果和注入工艺.实验岩心包含厚0.9、1.8、18 cm,有效渗透率分别为6.0、1.2、0.3μm2的3个层段;实验聚合物分子量2.5×107,聚合物溶液浓度1000 mg/L,45℃、7.35 s-1粘度35.4 mPa·s;沸石细度大于200目,以500mg/L聚合物溶液为携带液,其浓度为20 g/L,粘度～8.5 mPa·s.在沸石调剖剂(Z)+聚合物(P)调驱实验(45℃)中,取段塞总量为0.64 PV,不同段塞结构下的调驱采收率增值(以水驱后聚驱采收率25.1%为基准)如下:当Z+P段塞中Z段塞尺寸由0.05 PV增至0.15 PV时,采收率增值由0.6%增至3.8%;当P1+Z(0.1 PV)+P2段塞中P1段塞尺寸由0.1 PV增至0.49 PV时,采收率增值由2.3%降至0.9%;P(0.1 PV)+Z(0.1 PV)+P(0.44 PV)是较好的调驱段塞结构,采收率增值为2.3%;将其中Z段塞浓度提高至40 g/L可使采收率增值达到4.5%.电镜照片显示天然沸石颗粒外形不规则,表面吸附聚合物后容易在岩石孔隙中发生桥堵而造成封堵效果.图2表1参8.

喇嘛甸油田强碱三元复合驱采出液性能分析

为了给强碱三元复合驱技术决策提供依据,以喇嘛甸油田取样井的采出液为研究对象,分析了强碱三元复合驱采出液药剂加量与黏度和界面张力间的关系,探索了强碱三元复合体系段塞黏度对采出液药剂加量和色谱分离程度的影响。结果表明,随取样井储层渗透率增加,采出液中碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度呈现"先升后降"变化趋势。随采出液聚合物质量浓度增加,黏度增加,界面张力升高。随采出液碱和表面活性剂质量分数增加,黏度减小,界面张力降低。分析表明,强碱三元复合驱过程中存在比较严重色谱分离现象。通过提高三元复合体系黏度可以减弱色谱分离现象,进而改善三元复合驱增油效果。

聚合物传输运移能力和油藏适应性评价

大庆太18-38井区具有储层渗透率低和非均质性强的特点,水驱开发效果受到极大影响,亟待采取进一步提高采收率技术措施。针对大庆太北开发区的问题,开展了普通聚合物和抗盐聚合物溶液渗流特性和传输运移能力实验研究和作用机理分析。结果表明,与普通聚合物相比,抗盐聚合物分子聚集体尺寸较大,岩心孔隙内尤其是注入端附近区域内的滞留水平较高,致使该区域渗流阻力增幅以及压差和压差比较大,传输运移能力较差。与普通聚合物不同,抗盐聚合物分子链上存在少量片状结构,致使聚合物分子链间缠绕作用增强、分子聚集体尺寸增大和聚合物传输运移能力变差。当目标油藏储层渗透率为238×10^(-3)、246×10^(-3)、255×10^(-3)μm^(2)时,与其相适应的聚合物分别为中分、中高分、高分聚合物;当储层渗透率为500×10^(-3)μm^(2)时,适应的聚合物为超高分和抗盐聚合物。

宏观及微观剩余油分布及机理分析——以大庆喇嘛甸油田为例

喇嘛甸油田现有微观形态和分布特征研究成果不足以支撑技术决策,给后续剩余油挖潜措施选择带来困难。为此,利用宏观物理模拟剩余油分布情况,并采用岩心冷冻薄片制作、荧光显微镜剩余油观测以及剩余油类型识别等技术,进行了喇7-检PS30225井岩心内剩余油类型微观识别和占比计算。结果表明:在水驱过程中,随注入PV数增加,渗流阻力减小,注入压力减小,含水率逐渐增大,采收率增加。随测试点距注入端距离增加,水驱后剩余油饱和度增大。水驱和聚合物驱后,剩余油主要呈薄膜状、角隅状、喉道状和簇状分布,其中薄膜状和角隅状剩余油占比超过90%。与水驱相比,聚合物驱大幅度提高注入压力,致使中小孔隙吸液压差和吸液量增加,波及程度提高,因而低簇状和角隅状残余油明显减小。水驱或聚驱难以动用薄膜状剩余油,有效动用途径是利用表面活性剂来提高洗油效率。