低渗透储层油/水/岩相互作用机制及离子匹配提高采收率方法

低渗透储层常规水驱后残余油以分散状态附着在储层岩石表面,提高驱油效率的难点是破除或减弱吸附力剥离残余油膜。通过光电子能谱分析(XPS)试验方法定量评价离子交换/吸附及差异,通过石英晶体微天平(QCM-D)方法精确测定原油中特征极性组分在岩石表面吸/脱附量,通过原子力显微镜方法定量测量油膜在岩石表面的黏附力和油膜厚度,提出通过离子匹配和离子交换提高水驱油效率的新方法,并以吉林Q60储层为例进行驱油试验和现场先导试验。结果表明:岩石表面的Ca^(2+)与水溶液中的Na^(+)可发生大幅度离子交换,高岭石、绿泥石、石英3种矿物表面离子交换作用更加明显;通过离子交换作用后,带有—COOH、—C_(6)H_(5)和—CH_(3)极性官能团的沥青质分子(C_(5)Pe、BisA、PAP)在亲水、疏水岩石表面的脱附量均有增加;相同质量分数情况下溶液、原油与岩石表面的界面张力从小到大的顺序是NaCl溶液、Na_(2)SO_(4)溶液、CaCl_(2)溶液;Na^(+)等一价离子和Ca^(2+)等二价离子交换作用后,岩石表面水膜厚度增加,油膜厚度减小,可以实现油膜的有效剥离。通过调整Q60储层注入水离子组成,室内驱油试验表明,驱油效率可提高10%以上,现场先导试验取得初步效果,验证离子匹配水驱提高采收率机制,有望为低渗透油藏的增产提供新的途径。

离子匹配水驱提高碳酸盐岩油藏采收率机理及实验——以中东哈法亚油田白垩系灰岩为例

在系统总结离子匹配水驱现有研究成果的基础上,按2种分类标准重点阐述了提高采收率机理的多样性与协同性以及机理之间的相互作用,研究了不同离子行为差异对不同机理和驱油效率的影响。提出采用离子强度来表征一价及二价离子的行为差异,并建立离子强度、有效浓度与作用机理间的联系,表征多种机理背后的离子行为,评价离子匹配注入水的性能。离子匹配水驱提高采收率机理主要表现为:①降低地层水离子强度、匹配地层水离子组成,进而降低碳酸盐岩表面一价离子与二价离子的有效浓度差,提高潜在决定性离子有效浓度(尤其是SO4^2-);②改善润湿性、油水界面性质、油藏孔隙结构与物性,最终在打破原有地层离子平衡的同时建立有利于水驱油的新离子平衡,改善驱油效果。选用中东哈法亚油田白垩系Mishrif组碳酸盐岩岩心,开展了相渗、界面张力测试、天然岩心驱油等实验,建立了注入水评价方法并优选出适合该储集层的注入水:海水稀释6倍比较适合该碳酸盐岩油藏实施离子匹配水驱,与普通海水相比,可提高驱油效率4.60%;与最佳稀释倍数地层水相比,可提高驱油效率3.14%以上。

离子匹配精细水驱提高采收率机理研究

水驱是油田开发的主要技术,但常规水驱只是通过向地层补充能量的方式提高采收率,而离子匹配水驱技术则是基于油藏介质中固液微界面作用强的特点,通过对注入水离子类型和强度的精确离子匹配实现剥离残余油膜提高驱油效率。以西峰油田为例,结合室内驱油实验、Zeta电位测量、原子力显微分析和界面作用力数值计算等方法,系统研究了离子匹配精细水驱技术提高低渗油藏采收率的主控因素。结果表明,随着注入水离子类型的调整和离子浓度的改变,在二次采油和在三次采油模式下,离子匹配精细水驱分别比模拟地层水驱提高采出程度15.6和9.8个百分点。其中,界面的Zeta电位和分离压的大小与离子匹配精细水的离子类型关系密切。相同离子浓度情况下,数值计算与原子力显微分析实验所得结果均表明,Na^(+)比Ca^(2+)和Mg^(2+)的分离压高,从而表现出了更有利于从岩石表面剥离油膜的能力;同时,随着注入水离子浓度的降低,盐水原油岩石界面的Zeta电位负值和分离压均呈增大的趋势,油和岩石表面之间的斥力增大,致使残余油更容易从岩石表面剥落,离子匹配精细水驱有助于提高水驱油藏的开发效果。

安塞油田长6油藏离子匹配水驱技术研究与应用

离子匹配水驱技术是注入流体与储存流体发生离子交换,相同矿化度条件下,岩石矿物中的Ca^2+可以被Na^+交换,从而强化原油、水、储层间的微观相互作用机制,通过注入介质与原油极性基团、地层水离子、黏土矿物精确匹配,增加油、水、岩石之间的界面斥力,使油膜易于剥离而提高驱油效率。该技术在安塞油田长6油藏首次应用并已取得初步效果,且根据流体性质监测结果及油井生产动态证实了多组分离子交换导致原油脱附这一理论。

离子大小匹配及其应用

本文探讨了1：1型离子晶体的热稳定性和在水中的溶解度与明、阳离子的相对大小的关系，一般说来，若阴、阳高子大小匹配则所形成的化合物热稳定性高，溶解度小．若明、阳离子大小不相匹配则所形成的化合物热稳定性差，易溶于水．