低矿化度水与表面活性剂混注提高稠油采收率机理

针对低矿化度水与表面活性剂混注工艺提高原油采收率机理不清的问题,采用墨西哥东南部砂岩油藏储集层岩心和稠油样品,开展了加入表面活性剂和未加入表面活性剂条件下的低矿化度水岩心驱替实验,并结合层析分析方法,研究驱替过程中岩心内部的变化。结果显示,低矿化度水和表面活性剂混注工艺能够提高采收率,实验中低矿化度水驱与混注工艺提高岩心采收率11.4个百分点。低矿化度水驱使得岩心中产生多种现象,例如润湿性改变、pH值变化、离子交换、矿物溶解、微粒运移和原油组分变化等。在表面活性剂驱替过程中,界面张力降低和润湿性改变是提高采收率的主要机理。以往研究认为低矿化度水驱提高原油采收率需要储集层中存在高岭石或原油为高酸值原油,但驱替实验结果表明这两点并非必要条件。

二氧化硅纳米颗粒与低矿化度水对Berea砂岩润湿性的影响

为了研究亲水SiO_(2)纳米颗粒与低矿化度水对无黏土人造Berea砂岩岩心润湿性的影响,在不同纳米颗粒质量分数和盐水矿化度下开展了毛管压力、界面张力、接触角和Zeta电位测试及动态驱替实验,采用美国矿务局(USBM)润湿性指数量化砂岩润湿性的改变,评估纳米颗粒的稳定性和滞留性及纳米流体提高原油采收率的效果。研究表明,SiO_(2)纳米颗粒与低矿化度水混合驱替可以使砂岩更加水湿。随盐水矿化度降低、纳米颗粒质量分数增加,油水界面张力和接触角均减小;当盐水矿化度降至4000 mg/L,纳米颗粒质量分数增至0.075%时,润湿性改变最为明显,此时原油采收率提高约13个百分点。盐水矿化度为4000 mg/L、SiO_(2)纳米颗粒质量分数为0.025%时,纳米颗粒滞留引发的渗透率伤害最小。

低矿化度水驱提高采收率研究进展

室内实验和现场实验结果表明,当注入水矿化度低于地层水矿化度时,低矿化度水驱(LSW)能够有效提高原油采收率。研究结果普遍认为,在LSW情况下,岩石/原油/水之间的相互作用是提高采收率的主要因素。近年来,对于LSW驱油机理的研究逐渐展开,但是目前尚未有公认的主要机理。对LSW的室内提高采收率情况、现场应用情况和机理进行阐述,为后续研究提供借鉴。

基于DLVO理论的低矿化度水驱对岩石润湿性的影响

为明确润湿性改变机制的主控因素,基于胶体稳定性(DLVO)理论和扩散双电层理论,建立表征岩石-水膜-原油系统界面间相互作用的分离压力数学模型,从微观受力角度对水驱矿化度与离子价型等分离压力影响因素进行敏感性分析;结合Young-Laplace方程和相互作用势能理论,计算不同水驱矿化度与离子价型下的稳定水膜厚度和岩石润湿角。结果表明:水驱离子价型是影响岩石润湿性的主控因素,少量二价阳离子即可产生极负的分离压力,形成厚度为0.375 nm的较薄水膜,水相润湿角维持在约20°;采用一价阳离子水驱时,随着矿化度的降低,分离压力逐渐增大并产生较高的正峰值,形成厚度为5.334 nm的较厚水膜,岩石润湿性转变为完全水湿(水相润湿角为0°),原油最终脱离岩石表面;在油田注水开发过程中,采用一价阳离子的低矿化度水驱在提高采收率上具有更高的潜能。

黏土矿物类型对低矿化度水驱采收率的影响实验

为定量表征不同黏土矿物对低矿化度水驱效果影响程度,分析低矿化度水驱的作用机理,采用黏土悬浮液对石英颗粒表面的高温黏附技术,制作了石英颗粒表面附着不同黏土矿物的填砂模型,并开展了岩心驱替实验和Zeta电位、接触角测试实验。结果表明:低矿化度水驱对纯石英砂填砂模型提高采收率效果不明显,黏土矿物的存在是低矿化度水驱提高采收率的必要条件;附着高岭石的石英砂模型的水驱采收率随注入水矿化度的降低呈提高趋势,附着蒙脱石的石英砂模型的水驱采收率在初期也随矿化度降低而逐渐升高,但存在一个最高采收率的临界矿化度,其后随注入水矿化度的进一步降低,最终采收率又呈现降低趋势;而蒙脱石黏土遇低矿化度水后,会使附着原油的蒙脱石颗粒膨胀运移而提高洗油效率,但随着离子质量浓度的降低,脱落的微粒增多,堵塞渗流通道,又会影响水驱效果;附着混合黏土岩心和附着蒙脱石岩心具有相似的水驱采收率变化规律,附着混合黏土的岩心模型的水驱效果要好于附着单一黏土矿物的岩心模型。

低矿化度水/表面活性剂复合驱提高采收率技术

为进一步提高低渗砂岩油藏水驱后的采收率,结合低矿化度水驱和表面活性剂驱的特点,提出了低矿化度水/表面活性剂复合驱提高采收率技术,并通过室内实验对不同矿化度水以及表面活性剂溶液的综合性能进行了评价。结果表明:低矿化度水(3 000 mg/L)条件下,质量分数为0.5%的TBS-3表面活性剂溶液仍能达到超低界面张力范围,具有良好的界面活性;表面活性剂溶液的矿化度越低,原油/溶液以及岩石/溶液之间的Zeta电位值越小,pH值越高;随着表面活性剂溶液矿化度的逐渐降低,表面活性剂TBS-3在岩心中的吸附损失率增大,岩心入口端面的接触角减小,亲水性增强。岩心模拟驱油实验结果表明,使用低矿化度水/表面活性剂交替注入时的最终采收率可以达到50.3%,明显高于高矿化度水/表面活性剂的40.6%。这说明低矿化度水驱与表面活性剂驱相结合,能够发挥出更好的驱油效果。

低渗透油藏氮气-低矿化度水交替驱油特征及机制

氮气-低矿化度水交替驱是将气-水交替驱中的水段塞替换为低矿化度水段塞。通过试验研究氮气-低矿化度水交替驱驱油特征和提高采收率的机制。结果表明:氮气-低矿化度水交替驱过程中,气体可以进入水难以波及的细小含油孔道,低矿化度水可以增强地层岩石水润湿,促进岩石壁面原油剥离,同时抑制氮气窜流,提高驱替压差,有效提高波及体积和驱油效率;随着渗透率降低,驱替达到稳定状态需要注入的流体体积逐渐增加,提高采收率幅度减小;非均质条件下氮气-低矿化度水交替驱可以有效降低高渗岩心窜流,扩大波及范围;在渗透率级差2~12.3范围内,其采收率较氮气驱提高2.05%~8.08%,较低矿化度水驱提高1.92%~3.97%;随着渗透级差的增大,氮气-低矿化度水交替驱的流动调控能力减弱。

低矿化度水驱技术机理及适用条件研究

本文通过研究,定义了低矿化度水驱的概念,梳理总结了低矿化度水驱提高原油采收率的机理及其适用条件。

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;Mg^2+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Mg^2+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Mg^2+向矿物表面运动;②Mg^2+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。

渤海砂岩油藏低矿化度水驱规律与机理实验研究

为了论证渤海砂岩油藏低矿化度水驱的可行性,基于该油藏储层岩石及流体特征,开展低矿化度水驱规律与机理研究。结果表明:低矿化度水驱促进砂岩表面向水湿方向转化,进而提高原油采收率。随着注入水矿化度的降低,岩石水湿性先增强后减弱,原油采收率先增加后减少。随着Ca^(2+)浓度增加,岩石水湿性逐渐减弱,原油采收率逐渐降低;随着SO_(4)^(2-)浓度增加,岩石水湿性先增强后减弱,原油采收率先增加后减少。低矿化度水驱时,酸性原油组分通过Ca^(2+)桥接于矿物表面,碱性原油组分直接吸附于矿物表面。降低Ca^(2+)浓度破坏桥接体系造成酸性组分解吸附,增加SO_(4)^(2-)浓度消耗Ca^(2+)破坏桥接作用促使酸性组分解吸附,与此同时SO_(4)^(2-)与碱性组分反应减少其吸附。

低矿化度水驱提高原油采收率的机理分析及研究进展

低矿化度水驱是指向油藏注入TDS介于1000~5000mg/L之间的水来提高采收率的方法。低矿化度水驱的机理比较复杂,通过研究经典文献、分析实验结果、总结对比矿场试验效果,发现低矿化度水驱提高原油采收率是多种因素共同作用的结果,主要机理有黏土颗粒运移、润湿反转、类碱驱机理、多价离子交换、双电层效应等。不同类型的油藏对低矿化度水驱具有不同的适应性,储层岩石性质、原油性质及地下水性质对低矿化度水驱的成功实施具有决定性作用。低矿化度水驱存在多种作用机理,而不同机理会在特定条件下发挥作用。其中,润湿反转的影响最为重要,它可以用来解释多种离子的影响。在合适的条件下,低矿化度水驱可以取得明显的降水增油效果。低矿化度水驱不需要使用化学药剂,不需要大量的能源供应,并且成本较为低廉、实施工艺相对简单、对环境的污染小,因此在陆地油田或海上油田均有着较为广阔的应用前景。

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。

转注时机对低矿化度水驱效果的影响研究

低矿化度水驱作为一种经济有效的提高采收率技术,正引发人们越来越多的关注。国外低矿化度水驱已取得良好的矿场效果,而低矿化度水注入时机对开发的影响却未见研究。针对这一空白,开展了低矿化度水注入时机与采收率、采液速度、采油速度以及注入压力的关系研究。结果表明,高矿化度水驱替至含水98%后转低矿化度水驱,提高采收率效果甚微,总采收率仅为58.24%;而在高矿化度水驱至含水60%转注低矿化度水,再驱替至含水98%采收率可达67%,两种不同注入时机的最终采收率相差8.76%;低矿化度水驱阶段注入压力、采液速度、采油速度均高于高矿化度水驱,符合海上油田快速高效开发的要求。结合岩心矿物组成与实验结果,简单讨论了驱替机理,颗粒溶解运移、多价离子交换、类碱驱和润湿改变在本次低矿化度水驱中得以验证。

古油藏低矿化度水驱微观剩余油动用机理实验研究

低矿化度水驱因成本较低,在低油价环境下成为近年来中外学者研究的热点,但针对低矿化度水驱的微观剩余油动用机理,目前仍存在一定争议。为此,以塔中4古油藏岩心为研究对象,借助CT扫描技术和D-T_2二维谱技术进行定量表征,将剩余油分为连片状、网络状、孤岛状和油膜状4种类型,研究低矿化度水驱对4种剩余油类型的动用情况,并通过能谱实验进行验证。结果表明:在地层水驱阶段,连片状剩余油逐渐减少,而网络状、孤岛状和油膜状剩余油增多;转注低矿化度水后,连片状剩余油所占比例进一步减小,网络状和孤岛状剩余油所占比例继续增大,但油膜状剩余油所占比例减小,说明低矿化度水促使原油从岩石表面解吸,对油膜状剩余油进行了有效动用,是采收率提高的主要原因。

纳米聚合物微球与低矿化度水复合调驱效果评价及作用机理

低渗透油藏注水开发过程中注入水窜逸严重,开发后期仍存在大量剩余油。聚合物微球驱和低矿化度水驱是油藏深部调驱的两种有效手段,前者侧重调剖,后者侧重驱油,两者结合有望达到兼具调剖和驱油的双重效果。通过岩心驱替实验对纳米聚合物微球与低矿化度水复合调驱效果进行评价,并利用核磁共振T_(2)谱和成像测试,揭示岩心驱油过程中不同尺寸孔隙中原油动用程度和驱油机理。结果表明,微球能够有效封堵水窜通道,改变注入流体流动方向,使低矿化度水进入中小孔隙,提高波及效率和驱油效率,且注入水矿化度越低,中小孔隙中的原油动用程度越高。提高微球浓度和降低注入流体矿化度均会增强微球封堵效果,引起注入压力增加和采收率显著提高。低矿化度水与纳米聚合物微球协同增效驱油具有提高低渗透油藏采收率的潜力。

脉冲中子俘获测井求取低矿化度水地层含气饱和度方法研究及应用

脉冲中子俘获测井是目前能够过油管测量剩余气饱和度的最好方式。针对热中子宏观俘获截面体积模型法存在的局限性,研究提出了适用于低矿化度水地层含气饱和度计算的长短源距计数率比值法。用本文方法计算的平湖气田未动用气层含气饱和度与原电阻率测井计算结果基本一致,证实了所提出方法的正确性。将长短源距计数率比值法应用于平湖气田脉冲中子俘获测井资料解释,很好地揭示了平湖气田P1层剩余气饱和度分布及水侵情况。

新型EOR方法：低矿化度水／CO2交替注入法——海水驱后的低矿化度水驱通过提升润湿性改造效果来提高采收率：注入CO2将碳酸盐岩和砂岩的润湿性向亲水性转变，使采收率进一步提高

本文提出了一种用于提升低矿化度水驱经济效果的新型提高采收率（EOR）方法，试验时测量了最小混相压力、界面张力和接触角．岩心驱替试验设计为海水驱＋低矿化度水驱＋连续注入CO2。结果表明：海水驱后的低矿化度水驱通过提升碳酸盐岩润湿性改造效果来显著提高采收率，在低矿化度水驱后注入CO2使碳酸盐岩和砂岩的润湿性向亲水性转变，进一步提高了采收率；低矿化度水中CO2较高的溶解度是残余油动用量增加的主要原因。为了使注CO2的成本最小化以及达到最佳波及效率，建议现场应用情况下使用低矿化度水／CO 2交替注入EOE方案。

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。

砂岩储集层低矿化度水驱提高采收率机理及黏土对采收率的影响

利用色谱柱制备了普通砂岩岩心和不含黏土的砂岩岩心,通过室内岩心驱替实验研究砂岩储集层低矿化度水驱提高原油采收率的机理,并分析黏土对采收率的影响。首先向岩心中注入矿化度为100 000 mg/L的高矿化度盐水,以模拟地层水,然后在不同温度下注入矿化度为1 000 mg/L的低矿化度盐水,记录色谱柱流出物中Ca^(2+)、CH_3COO^-的浓度和pH值。研究表明,低矿化度水驱过程中,不含黏土的砂岩岩心也出现羧酸与砂体分离现象,只是不像含黏土的砂岩岩心那样明显,且Ca^(2+)解吸现象显著,这表明在不存在黏土的情况下,低矿化度水驱也能获得更高的采收率;与高矿化度水驱相比,低矿化度水驱过程中流出物pH值显著增加,且随着温度的升高,流出物pH值和Ca^(2+)浓度变小;低矿化度水驱时砂岩岩心的亲水性比高矿化度水驱时更强。

低矿化度水驱后聚合物驱提高采收率实验

相较于高矿化度水驱,低矿化度水驱更有利于提高原油的采收率,因此,为了进一步提高三次采油的效果,室内开展了低矿化度水驱后聚合物驱提高采收率的实验研究。考察了不同矿化度水对聚合物黏度和黏弹性的影响,并评价了不同矿化度水驱后聚合物驱的驱油效果。结果表明:在水的矿化度为1 875 mg/L时,聚合物GZ-2溶液的黏度最大,并且流体具有良好的黏弹性;而随着矿化度的增大,聚合物溶液的黏度逐渐下降,黏弹性逐渐变差。模拟岩心驱油结果表明:使用低矿化度水驱时,原油的采收率明显高于高矿化度水驱;采用低矿化度水驱后聚合物驱的最终采收率能够达到65.4%,比采用高矿化度水驱后聚合物驱最多可提高8.1百分点。这说明将低矿化度水驱和聚合物驱相结合,能够起到良好的协同作用,聚合物在低矿化度水条件下能够发挥更好的驱油效果。