烷基羧酸甜菜碱驱油机理研究

为了探究不同甜菜碱的微观驱油机理,文章选取三种具有不同疏水烷基链长度的羧酸甜菜碱表面活性剂进行微观可视化驱油实验,并测定了界面张力和乳化性能。实验结果表明,烷基羧酸甜菜碱能够高效降低油水界面张力,促进原油原位乳化。随着烷基链长增加,界面张力进一步降低,乳化效果增强。十六烷基羧酸甜菜碱提高采收率机制包括以下两个方面:0.3%C16BC可以将界面张力降至10^(-2)mN/m数量级,通过乳化和弱剪切作用有效启动孔道中原油,将柱状、多孔和簇状剩余油分解形成水包油乳化油滴,提高洗油效率。同时,由于乳化油滴产生的贾敏效应叠加,C16BC可产生稳定的堵塞通道效果,使残余油的水相波及效率提高了20%。C16BC作为一种可以原位乳化协同自调剖的驱油剂,驱油效率较地层水驱提高42%以上,可以用于低渗油藏化学驱提高采收率。

稠油油藏水气交替诱导泡沫油冷采提高采收率实验

针对普通稠油油藏水驱过程中存在的黏性指进、动用不充分、采出程度低等问题,基于新疆油田吉7油藏开展了水气交替诱导泡沫油冷采技术研究,自行设计泡沫油配样装置,通过Image J软件对泡沫油图像进行表征,对泡沫油的性能、泡径、泡沫数量进行综合分析;设计制作可视化平面模型,开展稠油注气辅助水驱的泡沫油微观驱油机理研究;开展岩心驱替实验,优化水气交替诱导泡沫油冷采的注入参数。研究表明:CO_(2)在低黏原油中形成的泡沫油性能更好,发泡体积为202.1 mL,半衰期为324 s,降黏率为32.35%;泡沫油的发泡体积和半衰期通常与泡径和泡沫油数量呈负相关关系;泡沫油聚并对黏壁残余油有剥离作用,CO_(2)能够有效动用小孔喉原油、油膜和上层原油;在气液比为1∶1、注入压力为30 MPa、驱替速度为0.2 mL/min的条件下,水气交替诱导泡沫油冷采较普通稠油水驱可提高采收率18.90%。研究成果为新疆油田吉7油藏水气交替诱导泡沫油冷采技术提供了理论依据,也为其他油田水驱稠油油藏提高采收率技术提供了参考。

适合矿场应用的黏弹性聚合物驱数值模拟技术

在聚合物驱应用过程中,需要利用数值模拟技术开展机理研究、注入方案优化及剩余油分析,但现有聚合物驱数值模拟软件只能描述聚合物溶液在多孔介质中的黏性驱油机理,无法描述聚合物溶液提高微观驱油效率的弹性驱油机理。为此,根据聚合物溶液黏弹性驱油理论研究成果,在黏性驱油机理描述的基础上,以第一法向应力差函数来表征聚合物溶液的弹性,建立第一法向应力差与残余油饱和度关系式,表征聚合物溶液的弹性驱油作用,重点讨论并建立了聚合物弹性驱油机理数学模型。采用顺序解耦求解模式、算子分裂法及代数多重网格方法对数学模型进行求解,能够大幅度提高计算速度。在大庆油田实际区块的推广应用结果表明,建立的黏弹性聚合物驱油机理数学模型,可以准确模拟聚合物溶液的弹性驱油机理,具有很好的实用性,能够满足聚合物驱矿场应用需求。

三肇地区葡萄花油层微观孔隙结构及剩余油分布特征

为搞清微观剩余油分布,首次利用压汞资料、岩心薄片、扫描电镜、数字岩心、油水驱替实验等资料和技术,对三肇地区葡萄花油层微观孔隙结构及微观剩余油分布特征进行系统研究。构建数字岩心及孔隙网络模型,将孔隙结构类型划分为五种,其中以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类孔隙结构为主,微观非均质性严重。研究不同孔隙结构二维和三维微观剩余油分布,平面上微观剩余油Ⅰ、Ⅱ类储层主要为簇状和角隅状,Ⅲ类储层以喉道状、角隅状为主;微观剩余油三维空间展布,初期以网络状为主,随着注水倍数增加向多孔状过渡,后期多孔状向孤立状和薄膜状转变,最终以多孔状和孤立状为主。剩余油分布受孔隙结构控制,微观孔隙结构发育直接影响储层含油饱和度。关于措施调整,建议Ⅰ、Ⅱ类储层以调堵、补孔、完善注采关系为主,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类储层以压裂、细分、加强注水来提高驱油效率。

稠油开采用甜菜碱表面活性剂性能研究

为探究稠油热采用表面活性剂的作用机理和构效关系,测定了8种不同结构的长链烷基羧酸/磺酸甜菜碱溶液与稠油的界面张力,考察了温度、矿化度、二价离子对界面张力的影响,并利用微观可视化实验方法进行了驱油性能的研究。实验结果表明:烷基链长度、疏水基支链化和亲水基尺寸是影响甜菜碱降低界面张力能力的主要结构因素,直链羧基甜菜碱C16BC与海上稠油具有最佳的协同效应,能将油水界面张力降至1.0×10^(-4)m N/m数量级;温度、矿化度和二价离子对甜菜碱降低界面张力能力影响不大。驱油过程中,C16BC通过超低界面张力高效启动原油,提高洗油效率;同时,形成的水包油型乳状液,有利于运移;并且,乳状液在运移过程中部分聚并,形成具有一定黏度的前端油墙,增加流动阻力,扩大波及范围。C16BC溶液在微流控芯片中的驱油效率比地层水驱提高了24.9%,表现出良好的应用前景。

海上生物礁灰岩油藏水驱油特征分析

生物礁灰岩储层内部微观结构复杂,可归纳为相对致密型、致密裂缝型、孔洞裂缝型和孔隙孔洞型四类储层,其水驱油特征尚不明确。采用短岩心、长岩心、全直径等实验分析方法,明确了不同岩心尺度、不同储集体类型下水驱油特征。研究表明,受微观非均衡驱替现象影响,大孔道易水淹,岩心水驱油实验含水率呈“厂”字形上升的形态;随着渗流空间尺度增大,非均质性增强,驱油效率有降低的趋势。研究结果可以为油藏尺度的渗流机理与开发动态特征分析提供科学依据。

Experimental characterization and mechanism of hydraulic pulsation waves driving microscopic residual oil

To clarify microscopic mechanisms of residual oil displacement by hydraulic pulsation wave,microscopic visualization experiments of hydraulic pulsation wave driving residual oil were carried out by using the microscopic visualization device of pulsating water drive.For the four types of residual oil left in the reservoir after water flooding,i.e.membrane,column,cluster,and blind end residual oils,hydraulic pulsation waves broke the micro-equilibrium of the interface by disturbing the oil-water interface,so that the injected water invaded into and contacted with the remaining oil in small pores and blind holes,and the remaining oil was pushed or stripped to the mainstream channel by deformation superposition effect and then carried out by the injected water.In the displacement,the pulsation frequency mainly affected the cluster and blind end remaining oil,and the hydraulic pulsation wave with a frequency of about 1 Hz had the best effect in improving the recovery.The pulsation amplitude value mainly affected the membrane and column residual oil,and the larger the amplitude value,the more remaining oil the hydraulic pulsation wave would displace.The presence of low intensity continuous flow pressure and holding pressure end pressure promoted the concentration of pulsating energy and greatly improve the recovery of cluster residual oil.The rise in temperature made the hydraulic pulsation wave work better in displacing remaining oil,improving the efficiency of oil flooding.

稠油乳化-剥离双效体系构筑及性能评价

胜利油田稠油油藏开发存在原油黏度大、流动性差等问题,导致水驱采收率不理想。针对这一问题,以乳化不稳定系数、油膜收缩速率和最小乳化转速为指标,构筑了由甜菜碱类表面活性剂(CBT)与阴离子/非离子表面活性剂(ASC)组成的乳化-剥离双效体系。通过室内填砂流动实验评价了该双效体系对稠油的乳化和剥离能力,并利用微观模型研究了其作用机理。结果表明,CBT对稠油具有优异的乳化性能和大幅降低油水界面张力的作用,ASC对稠油具有良好的剥离能力,而复配体系兼具优异的乳化和剥离性能。双效体系通过乳化残余油,提高了洗油效率,改变了液流方向。同时,该体系的润湿和渗透作用促进了固体壁面上油膜的收缩剥离。CBT、ASC质量比为3∶2的复配体系在质量分数为0.3%的条件下,采收率达到50.36%,相比于水驱提高了14.18百分点,这对高效开发稠油油藏具有重要的指导意义。

油藏改建地下储气库库容量计算方法

库容量计算是地下储气库(以下简称储气库)建库地质方案设计的核心研究内容之一,油藏建库由于存在气油水三相渗流和复杂的气—油组分交换相行为,其库容形成机理与气藏建库具有显著差别。为此,基于多轮气驱、相平衡实验和数值模拟等研究,剖析了油藏建库库容形成机理及其影响因素,结合建库不同阶段储层流体分布及运移特征,提出了将建库油藏纵向划分为气驱纯油带、气驱水淹带/油水过渡带和纯水带3个不同区带,进行差异化计算库容量的新思路,并建立了以“有效储气孔隙体积”为核心,综合考虑不同流体区带注气微观驱替效率、宏观波及系数、剩余油二次饱和溶解及其性质变化等多相渗流和相行为的油藏建库库容量多因素预测数学模型和计算方法。研究结果表明:①油藏水驱后气驱改建储气库,微观气驱效率和宏观波及系数是影响油藏建库库容规模的主控因素;②剩余油二次饱和溶解及其体积收缩对库容规模具有一定的影响,原油挥发性越强、建库稳定剩余油越多,剩余油二次饱和溶解和原油性质变化对库容量影响越显著;③冀东油田堡古2挥发性油藏建库次生气顶自由气有效库容量为18.61×10^(8)m^(3),其中气—油组分交换相行为引起的建库稳定剩余油收缩增加库容量为2.81×10^(8)m^(3),贡献率为15.1%,自由气和剩余油二次饱和溶解总库容量为28.60×10^(8)m^(3)。结论认为,该方法在冀东油田堡古2号、南堡1号储气库进行了应用实践,所建立的油藏库容计算模型具有良好的应用效果,但由于油藏建库机理较气藏更为复杂,目前水淹区和纯油区的宏观波及系数和微观驱替效率以室内试验、数值模拟计算为主,高强度注采引发的气窜、气油水互锁等对库容的形成将产生较大影响,建库运行过程中需加强动态监测,实时修正数值模型,并建立合理的注气和排液技术界限,合理控制油气界面稳定扩展,提升达容达产效率。

超低界面张力下甜菜碱型表面活性剂水驱残余油的作用机理

利用甜菜碱型两性表面活性剂,通过可视化微观模型驱油实验,分析了该驱油体系对盲端类残余油、膜状类残余油、柱状类残余油的作用过程,研究了该表面活性剂对这类残余油的启动和运移机理,完善了该表面活性剂体系对微观驱油机理的认识.研究结果表明,在超低界面张力表面活性剂的作用下,孔道的润湿性由油湿变为水湿,且残余油所受毛管力大大降低,启动了盲端类残余油、膜状类残余油和柱状类残余油,使驱油效率大大提高.

聚合物溶液的弹性对驱油效率贡献的定量描述

通过可视化微观驱油实验研究不同质量浓度聚合物溶液和不同黏度甘油溶液驱替水驱后各类残余油的驱油效率,对比分析聚合物溶液的弹性对驱油效率的贡献。结果表明:在相同的黏度条件下,聚合物驱对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油的驱油效率高于甘油驱的驱油效率,其驱油效率的差值是聚合物溶液弹性的贡献;对盲端类、膜状类、斑状类和簇类残余油,随聚合物溶液质量浓度的增加,驱油效率增加,弹性对驱油效率的贡献约为40%。

CO_2微观驱油实验研究

针对不同CO2驱油方式下提高采收率机理认识仍不完全清楚等问题,利用与地层孔隙结构相似的高压可视化微模型进行了水驱、CO2非混相驱、CO2近混相驱和CO2混相驱四组驱替实验,并采用微观驱油动态彩色图像分析和二值化处理相结合的研究方法,对比研究了不同驱替方式中驱替前缘形状、油气界面、油气分布特征、含油面积大小和模拟油颜色变化。结果表明:水驱油时,水大部分以非活塞形式驱油、油水界面呈凹凸弧线形;CO2非混相驱中,CO2与原油存在明显的两相流,界面形状比较锐利,窜流和混流比较严重,气体突破较早;CO2近混相驱替过程中,油气界面模糊、两相区不明显、没有形成明显的混相带;而混相驱过程中形成了清晰可见的混相带,油气界面明显圆滑和模糊,在相同条件下混相驱持续的时间最长,采收率最高。该研究对CO2有效驱油和驱油机理认识具有重要的理论意义。

弱凝胶在多孔介质中的微观驱替机理

利用室内微观驱替实验装置,采用透明的单层油砂充填模型研究了弱凝胶驱和后续水驱过程中不同时刻各相流体在多孔介质中的分布。微观驱替实验结果表明,弱凝胶沿原先被水占据的大孔道流动,并且可以通过变形被挤入窄小孔喉,在弱凝胶的前沿存在稳定的水胶界面。在后续注水过程中,存在于大孔道的弱凝胶迫使后续注入水改向进入未被注入水波及的小孔隙,驱替的残余油滴聚集并形成油墙。弱凝胶的流体改向作用是提高微观波及效率和采收率的主要因素;弱凝胶的粘弹作用有利于在油藏深部进行深度调剖。

高温高压条件下油藏内源微生物微观驱油机理

为研究内源微生物微观驱油机理,在模拟油藏高温高压(60℃、10 MPa)条件下,以油田提取的内源微生物群落及其代谢产物作为驱油介质,利用研制的微观仿真光刻蚀可视模型,对水驱、微生物驱油过程中剩余油形态及流动特征进行显微观察和分析;并应用测试和图像处理技术,定量考察微生物微观驱油效果。研究结果表明:高温高压油藏条件下,内源微生物具有一定活性,且驱油效果较好;微生物被激活后,能有效启动不同类型剩余油,并可与代谢产物共同作用于水驱所无法波及到的盲端孔道,置换出剩余油,增强了原油的流动能力,同时可提高采收率。微生物微观驱油机理可归结为:微生物对原油的"啃噬"、降解;产生生物气溶解于原油,降低原油黏度;产生生物表面活性剂层层剥离、乳化剩余油,改变孔隙介质表面的润湿性等。

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。

稠油热水驱微观驱油效果影响因素分析

微观采收率是微观模型中稠油热水驱驱油效果的重要表征,其主要影响因素为微观波及系数和微观驱油效率。为了考察二者对微观采收率的影响,创建了"解-合"法,并采用该方法分别对90℃条件下水湿和油湿模型中稠油热水驱油效果进行定量评价。结果表明,尽管水湿模型驱油效率较油湿模型高,但微观波及系数对微观采收率的影响更大,油湿模型比水湿模型的微观采收率高7.3个百分点。稠油热水驱微观驱油效果深化了对微观驱油机理的认识,对稠油热采驱油体系的评价筛选具有指导意义。

聚合物表面活性剂溶液微观驱油特征

为从微观研究聚合物表面活性剂(简称聚表剂)的驱油机理和驱油效果,采用微观刻蚀仿真模型进行微观可视化驱油实验,并与岩心驱替实验驱油效果对比。结果表明,在微观驱油实验中,水驱后微观模型中产生6种类型残余油,而聚表剂驱后对盲端残余油的驱替效果不明显;聚表剂的驱油机理主要是通过其增黏作用、黏弹性作用和乳化作用来扩大波及体积,降低渗流阻力",拉""、拽"残余油,将大油滴乳化分散成小油滴,从而将残余油有效驱出;不同浓度的聚表剂在微观模型和岩心驱替实验中的驱油效果基本相符,聚表剂浓度越大,残余油启动能力越高,驱油效果越好。聚表剂质量浓度为2000 mg/L时的驱油效果最好,采收率增幅为19.69%。图27表1参15。

用荧光分析方法研究聚合物驱后微观剩余油变化

聚合物驱后微观剩余油分布由驱油的动力和阻力两大因素决定,在这些力的共同作用下,水驱后不同类型的微观剩余油在聚合物驱后的微观分布不同。研究了聚合物驱提高驱油效率的机理,利用荧光分析方法,对比了天然岩心水驱和聚合物驱后的荧光分析图片,统计出了聚合物驱后不同类型微观剩余油的比例,给出了高、中、低不同强度水淹部位的微观剩余油分布规律。

低含油饱和度油藏油水渗流特征——以准噶尔盆地中部1区块为例

现场开发动态资料表明,低含油饱和度油藏有着与常规油藏明显不同的渗流特点,但由于目前缺乏对该类油藏渗流规律的系统认识,给油田开发带来许多困难。采用岩心水驱油试验及物理模型模拟试验等方法系统研究了低含油饱和度油藏的渗流特征及水驱油机制。结果显示,该类油藏在油水相对渗透率曲线上主要表现为油水共渗区间变窄,水驱过程含水率的变化规律则表现为迅速上升阶段、稳定阶段和缓慢上升阶段。

高温高压CO_2驱油微观机理实验研究

运用自主开发研制的高温高压微观实验系统模拟了不同温度、不同压力下,CO2在储层孔隙体、喉道中的变化状态。利用微观实验可视化、真实化的特点,对CO2与原油相互作用的机理进行了研究。解释了CO2驱油效率高于其他驱油剂的主要原因。为油田矿场CO2驱油技术的现场实施提供了理论依据。