浅谈虚拟仪器技术及其在石油科学仪器中的应用

虚拟仪器技术的出现 ,彻底打破了传统仪器功能由厂家定义 ,用户无法改变的模式。虚拟仪器技术使用户可以根据自己的情况 ,设计自己的仪器系统 ,满足多种多样的应用需求。文章介绍了虚拟仪器的含义、系统的构成 ,软件开发平台等情况 ,同时就虚拟仪器技术在石油勘探开发实验研究仪器上的应用进行了实例说明。

陆相储层岩石核磁共振物理特征的实验研究

以中国大量存在的陆相沉积岩为对象 ,系统研究了岩石核磁共振特征与岩石物理性质的关系 ,详细阐述了将核磁共振测量参数正确地转化为石油工业可直接应用的油层物理参数的方法 ,对比阐明了核磁共振测量结果与常规岩心分析的异同 .针对我国陆相沉积岩核磁共振的特有性质 ,与国外的一些研究结果进行了对比 .本文研究结果对在中国开展核磁共振石油工业应用具有重要意义 .

砾岩油藏聚合物驱微观机理研究

应用微观透明仿真刻蚀模型和平面填砂模型研究了砾岩油藏聚合物微观驱油机理。微观模型驱油实验结果表明,聚合物可驱替砾岩油藏喉道和孔道中的剩余油,不能驱出盲端剩余油;油的流动机理,在亲水模型中以剪切夹带为主,而在亲油模型中以拉丝、桥接为主。平面填砂模型聚合物驱实验中明显看到形成油墙,波及体积增加,水驱剩余油明显减少。6种平面填砂模型聚合物驱提高采收率程度不同,最终采收率有较大差别。砾岩模型的最终采收率低于砂岩模型,这是由于砾岩油藏中不流通孔道和盲端较多,残留在其中的油较多。砾岩模型的非均质性越严重,聚合物驱的效果越好。砾岩储层岩心颗粒均匀充填模型的聚驱采收率增值为10.56%,主流线两侧充填密度不同的、主流线充填密度较高的及均匀充填的3个以陶瓷颗粒模拟砾岩颗粒的填砂模型,聚驱采收率分别为9.95%,9.06%及8.87%。聚合物驱仍能用于水驱后的砾岩油藏。图14表1参12。

复合驱油体系中碱对地层伤害的研究

实验温度45℃。将大庆油田萨北小井距三元复合驱试验区储层岩心用含12 g/L NaOH的三元复合驱溶液浸泡30天,在扫描电镜下观测到岩心中石英、高岭土及长石受到明显溶蚀,岩心孔隙结构发生改变,液流通道破坏或堵塞;用该溶液驱替8小时的岩心中有新生矿物晶体形成,其主要成分为硅酸钙。复合驱试验区油井生产6个月后,3口油井油管垢样主要由钙垢和硅垢组成,钡垢量多少不等,垢样从近壁层到远壁层,硅垢量增加而钙垢量减少,即钙垢的形成快于并早于硅垢的形成。储层油砂、石英、高岭土、长石、蒙脱土在含6、12、20 g/L不同碱剂的三元复合驱溶液中浸泡120天,测定液相中Si、Al浓度,地层矿物的溶蚀在强碱(NaOH)液中最严重,混合碱(1∶1的NaOH+Na2CO3)液中次之,弱碱(Na2CO3)液中最轻,且溶蚀程度均随碱浓度的增大而增大;在3种黏土矿物中,蒙脱土的溶蚀程度最大,长石最小。讨论了岩石矿物与碱的反应机理及高岭土、蒙脱土与碱反应时生成的新矿物。图5表2参6。

新疆砾岩油藏三元复合驱色谱分离现象研究

采用充填克拉玛依七中区克下组砾岩油藏去油砂、渗透率0．92～1．26μm^2、直径1．8cm、长120和90crn的6个物理模型，在常温下注入0．4、0．6、0．8Pv三元复合驱替液（12g／L碳酸钠＋3．0g／L石油磺酸盐KPS＋1．2g／L抗盐聚合物KY2500），再注水5PV，定时测定流出液中碱、石油磺酸盐、聚合物浓度，绘制3种化学剂产出相对浓度C／C0～注入量曲线，列表给出3种化学剂的突破时间和C／Cn=0．1时聚-碱、碱-表、聚-表产出时间差（均以流出液体积PV为单位）。结果表明该三元驱替液在填砂管中渗流时发生了色谱分离，聚合物先突破，碱随后突破，表面活性剂最后突破，产出时间差表明石油磺酸盐与聚合物、碱的色谱分离程度较严重，因此降低石油磺酸盐在地层中的损耗是减缓三元复合驱替液色谱分离的主要途径。在较长的填砂管中，渗流距离较长，色谱分离程度较严重；增大注入段塞尺寸可减小色谱分离程度。图6表2参9。

聚合物与砾岩油藏孔隙结构匹配关系研究

用激光散射仪测定了相对分子质量M标称值分别为1．0×10^7、1．5×10^7、1．8×10^7、2．5×10^7的4种KY系列商品抗盐聚合物（梳状聚合物）及M标称值分别为3．0×10^7和3．5×10^7的2种K系列商品普通聚合物（HPAM）在水溶液中的分子线团平均水动力学半径Rh；用压汞法测定了克拉玛依油田七东一克下组砾岩油藏的渗透率由0．055μm^2递增至4．75μm^2的5个岩心的孔喉直径均值Dm。根据Rh〉0．46（Dm／2）规则计算了这些聚合物可堵塞的最大孔喉直径，结果表明M标称值最大的聚合物不会在渗透率最小的岩心中造成严重堵塞。实测了浓度1200mg／L的6种聚合物溶液注入渗透率0．057-4．66μm^2的5个砾岩岩心和渗透率0．1231．562μm^2的4个砂岩岩心产生的阻力系数Fr和残余阻力系数Frr，Fr和Frr值合理，均随聚合物M值增大而增大，随岩心渗透率增大而减小，渗透率相同时，在砂岩岩心中的Fr和Frr较大。在克拉玛依油田一砾岩油藏试验区近一年前已开始注入M=2．5×10^7、浓度1200mg／L的聚合物溶液，注入过程顺利。表7参5。

季铵盐型孪连表面活性剂G-52的降压增注效果

实验研究了商品孪连表面活性剂G-52（N，N’-亚丁基双月桂酰溴化铵）的界面活性、润湿性能及对大庆低渗透油藏注水井的降压增注效果。实验温度45℃，实验G-52溶液用矿化度4．9g／L的模拟大庆采油五厂注入水配制，实验原油为黏度82．8mPa·s的该厂脱水脱气原油。用表面张力法测得G-52的临界胶束浓度为800mg/L。G-52溶液与原油间的动态界面张力随G-52浓度增大而增大，其瞬时最低值在G-52浓度25～800mg/L为10^-3mN／m，G-52浓度1000～1200mg/L时为10^-2mN／m，其平衡值在G-52浓度25、50mg／L时为10^-2mN／m，在G52浓度1000～1200mg／L时为10^-1mN／m，低G-52浓度时动态界面张力的建立较缓慢。G-52溶液可使甲基硅油处理的玻片表面由弱亲油变偏亲水，接触角减小约40°。在气测渗透率5．19×10^-3～7．93×10^-3μm^2的4支环氧树脂胶结石英砂岩心驱替实验中，注入浓度100、200、400、500mg/L的G-52水溶液时，岩心注入压力比注水时降低26．5％-55．3％，原油采收率比水驱采收率（30．32％-48．1796）提高3．16％～4．20％。图7表6参7。

低渗透油藏开发与裂隙孔隙度

如何搞好低渗透油藏的开发，一直被国内外石油工作者所关注。我国著名开发专家秦同洛教授比较早的提出了“低渗透油藏开发研究的重点应不是油藏渗透率的分布和变化，而是油藏中裂隙系统的发育及其分布”。本文利用先进的核磁共振测试仪，对我国低渗透油藏近２００块样品进行了系统的测试，证实了秦先生这一观点是正确的，并公布出３５块样品的测试和整理的结果。文章说明了开发低渗透油藏，必须采用区别于高渗透层的开发研究方法，观念上要有个转变，从研究它的特殊性入手，才能得到对低渗透油藏开发最佳的经济效益。

三次采油用Gemini季铵型表面活性剂LTS的性能及应用

使碳数大于2的α,ω-二溴代烷与烷基二甲胺在无水乙醇中反应,得到了gemini季铵盐表面活性剂LTS,在45℃考察了LTS作为降压增注驱油剂的性能,配液用水为矿化度4902mg/L的大庆采油五厂模拟注入水。用电渗法测定,LTS溶液浓度由600mg/L增至800mg/L时,石英砂在LTS溶液中的表面zata电位由负变正。在石英砂上的饱和吸附量,LTS为0.082mg/L,石油磺酸盐ORS-41为0.102mg/L。LTS溶液浓度为500～600mg/L时,与大庆采油五厂原油间的界面张力降至10-3mN/m超低值。动态和静态接触角测定表明,100～800mg/L的LTS溶液可使亲油玻片表面变亲水,600mg/L的LTS溶液使亲水人造石英砂岩心表面变强亲水。Kg0.005～0.008μm2的人造砂岩岩心水驱之后用LTS溶液驱油,当LTS浓度由200mg/L增至1000mg/L时,注LTS压力相对于注水压力的降低率由26.74%增至42.85%,采收率增幅由5.80%增至14.96%。在大庆采油五厂平均渗透率0.01μm2的低渗透油层的6口井注入600mg/L的LTS溶液,单井日注量30～45m3,共注90天,此后平均注水压力下降0.9MPa,单井日增注8.5m3,对应油井年增产油1429t。

水平井开发低渗透油田的渗流特征研究

方法对比分析了低渗透油藏中水平井和垂直井布井系统的压力梯度分布，并利用启动压力梯度理论建立低渗透油藏中水平井和垂直井产量公式。目的为低渗透油藏的水平井开发提供理论依据。结果水平井布井系统可提高低渗透油田的开发水平。结论对于低渗透油藏来说，利用水平井布井系统可使渗流过程尽快地进入拟线性状态，提高驱油效率；在低渗透油田中，计算水平井和垂直井的产量时，应考虑启动压力梯度；通过改善低渗透油藏的储油物性。

低渗透油藏水驱采收率影响因素分析

实验表明， 低渗透油藏具有启动压力梯度， 因此其渗流规律与中、高渗透油藏不同。通过对低渗透油藏中注水井排和采油井排的定压水驱进行数值模拟， 分析了低渗透油藏水驱采收率的影响因素， 包括多孔介质孔隙结构、油水相对渗透率曲线、启动压力梯度、注入速度和注采井距。分析表明， 低渗透油藏的水驱采收率受到启动压力梯度的影响， 启动压力梯度越大， 见水时间越早， 产油量和产液量越小， 阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率越低； 而增大生产压力梯度， 可以有效地降低启动压力梯度的影响， 生产压力梯度越大， 见水时间越早， 产油量和产液量越大， 阶段采出程度、无水采收率和水驱采收率越高； 增大生产压力梯度的方法有增大注入量和减小注采井距两种， 都可以提高低渗透油田的开发效果。

可溶性硅磷酸盐复合体系驱油效果研究

报道了用可溶性硅磷酸盐替代NaOH构成的可用于大庆油田的三元及二元复合体系驱油效能的室内研究结果，实验温度45℃。一般性地介绍了该可溶盐的化学结构及作用原理。该可溶盐商品有缓蚀阻垢作用。由4～12g／L该可溶盐、1～4g／L烷基苯磺酸盐、1．2g／L聚合物组成的三元复合体系与原油之间产生超低（10-3mN／m）界面张力。分别与12／3／1．2（g／L）NaOH/表／聚三元体系及1．2（g／L）聚合物溶液相比，12／3／1．2可溶盐／表／聚三元体系和8／1．2可溶盐／聚二元体系，在0．2时人造均质岩心中的流动压差相近，流度控制能力较强，根据岩心分流率测定结果，高、中、低渗（1．2、0．6、0．2μm^2）并联岩心中调剖能力相当但耐水冲刷能力较强。在高、中、低渗并联岩心上，水驱后注入0．5PV8／3／1．2可溶盐像／聚体系的采收率增值（37％）与12／3／1．2强碱像／聚体系相当，如将可溶盐浓度提高至12g／L，则采收率增值可达40．7％。表4参6。

分光光度法测定阳离子表面活性剂在砂岩表面的吸附

为测定阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(1631)在岩石表面的吸附量,利用紫外分光光度法,检测了1631溶液在岩石表面吸附前后的质量浓度,算出1631在岩石表面的吸附量。结果表明,用紫外分光光度法检测阳离子表面活性剂浓度快速准确,确定617nm为测定波长,线性回归方程为y=0 0027x-0 0058,R2=0 9991;不同砂岩表面的吸附平衡时间不同,亲水表面为10h,油表面为16h,砂表面为18h;同砂岩表面的静态饱和吸附量不同,亲水表面是0 7mg·g-1·砂,亲油表面是1 4mg·g-1·砂,油砂表面是6 7mg·g-1·砂;天然岩心动态吸附量为0 8066mg·g-1·砂。

砂岩表面zeta电位与渗流过程的关系

目的研究储油砂岩表面的zeta电位对油水渗流过程的影响。方法用电渗法测量砂岩表面的zeta电位,用岩心驱替法测渗流过程。结果加入季铵盐型阳离子表面活性剂对砂岩表面的电性具有较大的影响,随着阳离子表面活性剂浓度的增加,砂岩表面的负电性逐渐减弱至不带电,最后变为正电。十八烷基三甲基氯化铵驱油实验证明:zeta电位与渗流过程关系密切,零电位时,油的渗流最好,有利于残余油的驱出。结论zeta电位影响着渗流过程,零电位对渗流过程最有利,驱油剂对砂岩表面电性的影响较大。

不稳定系数法筛选驱油用表面活性剂及碱剂

建议根据油水乳状液的不稳定系数(USI)筛选驱油用表面活性剂、碱剂及其复配物。以实验温度下5mL化学剂水溶液与5mL原油形成的乳状液在30min内累计分出的水相体积(以毫升计)表示USI。在65℃下测定了3种表面活性剂(NPC 10,OP 20,KPS)、Na2CO3、质量比1∶4的KPS+Na2CO3水溶液与中原油田卫58块19井原油形成的乳状液的USI值,给出了USI值与化学剂水溶液浓度之间的关系。每一化学剂或复配物都有一最佳浓度,在该浓度下USI值最小。在单剂中Na2CO3的USI曲线最低,质量比1∶4的KPS+Na2CO3的USI曲线更低。65℃下这些化学剂(复配物)的最低界面张力曲线具有相似的变化规律。将快速的USI方法与IFT方法相结合,为卫58块筛选出了驱油剂0.16%KPS+0.64%Na2CO3并已成功用于卫58块驱油。图2参2。

低渗透油藏中多维定常渗流特征研究

方法 应用达西定律 ,研究低渗透油藏中多维定常渗流特征。。目的 通过对低渗透油藏不定常渗流特征研究 ,提高利用垂直裂缝井和水平井开发低渗透油藏的能力。结果 对低渗透直井来说 ,生产压差与采油指数成正比 ,当生产压差较大时 ,采油指数变化趋于平稳 ,启动压力梯度越大 ,采油指数越小 ;对垂直裂缝井来说 ,启动压力梯度越大 ,产量越小 ,裂缝越长 ,产量及采油指数越大 ;对水平井来说 ,启动压力梯度越大 ,产量越小 ,水平井长度与产量成正比 ,采油指数与水平井长度及生产压差成正比 ,当生产压差较大时 ,采油指数变化趋于平缓。结论 酸化措施可有效地提高直井的产量 ;垂直裂缝井和水平井的采油指数远大于直井 ,说明垂直裂缝井和水平井开发低渗透油藏优于直井。

新型耐温耐盐微凝胶高效驱油剂

本文以无水解的聚丙烯酰胺PAM为原料,合成了水溶性微凝胶。它的交联结构由σ键构成,在高温和高矿化度条件下,其流变性能基本不发生变化。在45℃,PAM(质量分数为1 5×10-3)微凝胶溶液增加驱油率达25%。通过对其驱油性能的研究发现微凝胶有着特殊的驱油作用。

MD膜驱剂驱油机理探讨

MD膜驱油已成为提高采收率的一种新方法。为了深入认识其驱油机理,实验测定了从兴隆台油田驱油现场取得的两个MD膜驱剂样品MD A100和MD A200的表面张力和界面张力、表面润湿性、表面电性并进行了讨论。MD A100为单分子双季铵盐MD 1的250g/L水溶液,MD A200为MD 1同系物的180g/L水溶液。结果表明:MD膜驱剂没有表面活性和界面活性,不是表面活性剂;MD膜驱剂能改变表面润湿性,可将强水湿表面(相对接触角为4.2°)转变为中性润湿(1800mg/LMD A100和MD A200溶液的相对接触角为89.9°和88.4°),可将油湿表面(114.1°)转变为中性润温(分别为90.2°和91.5°)。MD膜驱剂溶液能改变表面电性,当MD膜驱剂的质量浓度由600mg/L增加到900mg/L(亲油砂)或由900mg/L增加到1200mg/L(亲水砂)时负电表面转变为正电表面,即存在一个zeta电位为零的浓度。这说明MD膜驱剂驱油时润湿反转机理和表面电性反转机理起主要作用,也即MD膜驱剂的强烈吸附作用改变了砂岩表面的性质,引起原油存在状态的变化,从而有利于原油的采出。表3参7。

低渗透油藏中水驱油两相渗流分析

在进行水驱油活塞式驱替时，假设流体不可压缩，忽略重力和毛管力的作用，则渗流存在水区（含不可动油）和油区。研究油、水相启动压力梯度对渗流的影响，得到注采压差、产量和界面运动公式，并绘制了启动压力梯度对无量钢产量的影响曲线。水相的启动压力梯度削弱指进，而油相的启动压力梯度增强指进。油相启动压力梯度越大，驱替产量越小、越困难；流度比对渗流的影响大于启动压力力梯度。比较各种水驱形式的无量纲产量曲线可知。