CO_(2)驱气体赋存特征微观可视化实验

CO_(2)微观赋存特征对现场利用CO_(2)驱油提高采收率具有重要意义,然而目前的实验手段无法直观揭示CO_(2)驱油过程中的赋存状态,相关研究成果较少。采用微观渗流模拟技术,通过刻蚀不同孔喉特征二维微观可视模型,开展了CO_(2)混相与非混相驱及气驱后水驱微观可视化驱替实验,明确了不同驱替方式、不同驱替阶段和不同孔喉特征下CO_(2)的赋存特征。结果表明,CO_(2)赋存特征受驱替方式、驱替阶段和孔喉特征的共同影响,CO_(2)驱阶段,CO_(2)赋存特征主要受驱替方式影响,其次是孔喉特征影响;气驱过程中CO_(2)主要以连续相形式存在,但混相驱时局部CO_(2)富集且处于超临界状态,部分溶解在残余油中,而非混相驱富集现象不明显;气驱后转水驱过程中,CO_(2)赋存特征受驱替方式和孔喉特征的共同影响,混相驱替时,低渗透模型中气体赋存形式呈分散的泡状,细小喉道中存在段塞,高渗透模型中以密集的段塞为主、分散的泡状为辅;非混相驱替时,低渗透模型细小喉道中存在段塞,高渗透模型以小段塞为主,集中分布于喉道中间。研究成果有助于研究CO_(2)微观驱油机理和CO_(2)赋存特征,对提高CO_(2)驱油效率和辅助CO_(2)埋存研究具有理论指导意义。

特高含水期微乳液驱油规律微观可视化实验研究

为深入探究特高含水期微乳液提高采收率的规律,设计了微观可视化驱替装置,在分析水驱剩余油的宏、微观分布特征基础上,对特高含水期微乳液驱进行了实验研究。实验结果表明,在特高含水期,中相微乳液的增溶作用对膜状剩余油的动用最为明显;微乳液能将剩余油乳化拉丝,油丝断裂形成乳状油滴,小油滴易于流动,体积较大的乳化油可聚并下游剩余油,富集形成油带被驱替出;微乳液中表面活性剂可将油水界面张力降至10-3 mN/m量级,超低界面张力有利于驱替相突入连片状剩余油中,实现对剩余油的分割动用,有效提高特高含水期剩余油的采出程度。

多元热流体不同组成介质耦合作用机理微观实验

多元热流体吞吐是蒸汽吞吐的重要接替方式之一,而现有的研究尚不能清晰解释不同介质之间的耦合作用机理,难以为海上多元热流体开发提供有效措施。利用微观可视化模拟系统,通过非凝析气(CO_(2)、N_(2))和热水的不同组合驱油实验,研究微观条件下多相流动特点,揭示热水、CO_(2)和N_(2)三者之间两两相互影响的耦合作用机理,并定量分析耦合作用机理对波及系数、洗油效率和采收率的影响。研究结果表明:热水与N_(2)相互协同,提高波及系数,在驱替中期,热水加热稠油,降低流动阻力,N_(2)气泡变形膨胀,补充压力,在驱替后期,在主流道形成贾敏效应,驱替范围从主流道向边缘扩展;热水与CO_(2)相互协同,提高洗油效率,热水冲刷CO_(2)驱替过后的膜状剩余油,同时二者降低油气表面张力,将油气段塞式流动变为念珠式流动,消除附加表面张力,动用簇状剩余油,增大体系毛管数;CO_(2)和N_(2)之间相互竞争,N_(2)与CO_(2)分压,阻碍CO_(2)溶解,CO_(2)和N_(2)混合后,补能作用减弱;三种介质耦合作用时,采收率整体提高29%,协同作用效果比竞争作用效果更为显著。利用微观实验厘清多元热流体两两介质之间的耦合作用机理,为后期多元热流体开发稠油油藏提供理论指导。

微流控平台的高温高压超临界CO_(2)驱油实验

基于微流控实验平台的超临界CO_(2)驱油系统,探索了致密油藏注CO_(2)提高原油采收率效果。设计的微观刻蚀芯片最小喉道直径为30μm,控制系统压力实现不同开采压力下多孔介质中CO_(2)驱油的可视化模拟,结合图像处理从渗流特征、微观机理和剩余油分布等对驱油过程进行分析。考虑油-孔喉接触关系,将剩余油分为簇状、多孔状、角隅状、柱状和膜状5种形态,并探讨了超临界CO_(2)对原油的溶解、溶胀、抽提携带及萃取混相等提高采收率机理。当压力由5 MPa升高到20 MPa时,剩余油含量由58%降低至15%,效果较好。该实验设计展示了多孔介质中流体的流动,能够对CO_(2)和原油间的微观作用机理进行剖析,同时可分析剩余油的分布和形态,也为其他注入介质驱油实验提供参考。

CO_(2)驱注采耦合提高采收率技术

应用物理模拟与数值模拟相结合的研究方法,明确了注采耦合在气驱中的作用机理和开发规律。通过微观可视化实验,明晰了CO_(2)驱注采耦合扩大波及的主要机理是溶解扩散与弹性膨胀,其避免了注采井间流线直接沟通,消除了注采井间的高压差条带,使得注采井控制区域压力均匀上升,CO_(2)均匀扩散,从而边角区的油更容易得到动用。利用数值模拟方法建立了CO_(2)驱注采耦合的技术界限,初期耦合、高压力保持水平、短注长采是最优开发模式,可提高目标区块采收率约6.3%。研究结果可为注采耦合技术应用于气驱矿场实践提供理论依据。

低渗透储集层表面活性剂胶束溶液助排机理

鉴于针对表面活性剂胶束溶液的研究仍以配方优化和岩心实验为主,且适用于低渗透储集层的助排剂类型及其助排机理尚不明确的现状,在通过岩心实验评价不同类型表面活性剂胶束溶液助排效率的基础上,研制了表征低渗透储集层孔喉结构的多级孔喉系统微观模型,分别开展了盐水及不同盐度表面活性剂胶束溶液在微观模型中的返排实验,直观呈现了表面活性剂胶束溶液作用下微米级孔隙中原油返排的过程,揭示了表面活性剂胶束溶液的助排机理。研究表明,盐水和低盐度表面活性剂胶束溶液驱替及返排过程中均会产生大量小液滴,小液滴通过孔喉时因贾敏效应产生巨大的渗流阻力,导致驱替、返排压差的升高和驱油、返排效率的降低;能够与原油混溶形成WinsorⅢ型微乳液的临界盐度和最佳盐度表面活性剂胶束溶液则不会产生大量阻碍流动的小液滴,能够有效降低渗流阻力,提高驱油及返排效率。