考虑剪切变稀和吸附滞留的聚合物驱相对渗透率研究*

通过Blake-Kozeny方程推导了聚、油两相渗流时聚合物有效粘度计算公式,并通过兰格缪尔方程引入了相对渗透率下降因子。将有效粘度及渗透率下降因子代入广义达西公式获得了考虑剪切变稀和吸附滞留的稳态法聚合物驱相对渗透率计算公式。室内通过物理实验对比了新方法与传统稳态法聚合物驱相渗曲线区别,以及水驱和聚合物驱相渗曲线的区别。研究结果表明:与传统稳态法相比,受不可及体积和吸附滞留的影响,新方法计算的油相和聚合物相相对渗透率值均较低,其中油相相对渗透率主要受吸附滞留的影响,较传统稳态法下降了12%,聚合物相相对渗透率受不可及体积和吸附滞留的共同影响,较传统稳态法下降了44%。由于新方法不仅考虑了聚合物剪切变稀的非牛顿流体特性,还考虑了聚合物不可及体积和吸附滞留引起的渗透率下降,结果更为准确可靠。     

疏水缔合聚合物驱油数学模型

为了研究疏水缔合聚合物驱油规律和动态,建立了疏水缔合聚合物驱油数学模型。根据室内对疏水缔合聚合物溶液结构的研究成果,采用聚合物线形体和聚合物聚集体共同描述疏水缔合聚合物溶液在多孔介质中的性质变化和渗流特性,同时考虑了疏水缔合聚合物溶液在不同孔渗条件下水相相对渗透率降低能力、不可入孔隙体积系数的变化、吸附滞留与建立流动阻力的关系等物化问题。利用模型对岩芯驱油实验结果进行了拟合,数值模拟结果与实际岩芯驱油结果基本一致。表明该模型能够有效描述疏水缔合聚合物溶液的驱油动态,为疏水缔合聚合物驱的理论研究和现场分析提供了研究方法。     

机械振动对岩心相渗曲线的影响

研究了机械振动对岩心水驱油相渗曲线的影响，通过岩心振动相渗实验，得出了三套可比的相渗曲线。实验表明，振动与不振动时的相渗曲线相比，油、水相渗曲线均要上抬，油的相渗曲线要右移，水的相渗曲线要左多。     

计算聚合物驱相对渗透率的新方法

根据聚合物溶液在多孔介质中的流变性，提出了计算聚合物溶液驱相对渗透率的新方法，通过实例说明了该方法的正确性，同时证实了聚合物驱提高采收率的机理在于提高了非均质油藏的波及体积，而并非减小了最终残余油饱和度。     

聚合物驱相对渗透率曲线及影响因素微观模拟

结合逾渗理论,在油水两相三维网络孔隙模型的基础上,考虑了聚合物的流变特性、吸附特性及衰竭层效应,建立了油/聚合物溶液两相流的三维准静态孔隙网络模型。通过模型计算结果与室内实验结果的对比验证了模型的有效性。在此基础上,研究了不同孔喉比、吸附量、流变特性及衰竭层厚度对聚合物相对渗透率曲线的影响。结果表明：随着孔喉比增大,残余油饱和度增大,油相相对渗透率变小,水相相对渗透率增大。随着幂率指数的增大,油相的相对渗透率基本不变,而水相的渗透率随着幂率指数的增大而变小。衰竭层厚度的大小对油相渗透率的影响较小,但随着衰竭层厚度的增加水相渗透率不断上升。随着吸附量的减小,残余油饱和度减小,两相区变大,水相渗透率增大。与其他理想模型相比,本文中的模型可以更真实地研究油/聚合物两相流动特征。     

基于多孔介质中聚合物弹性的相渗曲线研究

聚驱相对渗透率曲线对进一步认识聚合物驱的渗流规律具有重要意义,但现有研究并未充分考虑聚合物在多孔介质中的弹性,因此对传统计算方法的聚合物弹性进行修正。设计了一种弹性恢复实验,测定消除弹性后的纯黏压差,来计算聚合物在岩芯中的弹性黏度。将聚合物的弹性以弹性黏度的形式引入相对渗透率曲线的计算。结果表明不考虑弹性黏度,计算的水相相对渗透率偏小。测定了不同分子量和不同浓度聚合物的相对渗透率曲线。结果表明分子量越大,弹性黏度越大;浓度越高,弹性黏度越大。弹性黏度的增大会使油相相对渗透率增大,水相相对渗透率降低,残余油饱和度也随之降低。另外,此方法与传统J.B.N.方法相比,计算的相对渗透率曲线不受到流速的影响,计算结果更加可靠。     

烃降解型微生物强化水驱提高原油采收率微观机制研究

借助微观透明模型建立微观模拟驱油试验系统。以烃降解菌株Rhodococcus ruber Z25和Bacillus cereus Z31为出发菌株,通过物理模拟驱油实验考察了多孔介质中水驱原油的特点及残余油的分布形式：残余油主要以油条和油珠的形式滞留于孔隙介质中;以油膜形式附着在骨架表面;在喉道转角处水流速度为零的＂驻点＂部位。通过静置培养观察了多孔介质中水驱后油藏微生物降解原油及微生物富集的状态,微生物由单菌体形成油水界面处的菌胶团结构。通过研究后续水驱作用下残余油的驱替特征表明,微生物菌胶团、松散的油相与驱替液水相彼此裹挟,沿驱替压力方向运移。本研究揭示了烃降解微生物驱油的微观机制,为微生物采油从实验室走向矿场实践奠定了理论基础。     

ASP驱油体系相对渗透率曲线测定方法研究

通过浏定ASP溶液在孔隙介质中的流变特性,提出了“达西粘度”的概念,并研究了它与戏余阻力系数的关系,从而将ASP/油体来相对渗透率曲线测试中水相粘度的确定问题转化为研究流体的残余阻力系数与表观粘度的关系。实脸结果表明,本文提出的思路和方法是测定ASP驱油休系相对渗透率曲线的可行途径。     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性,采用上随体Maxwell本构方程,对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型--波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析,在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理.研究结果表明,粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体,从而可携带部分残余油膜流动;聚合物溶液的粘弹性越强,作用于残余油膜的第一法向应力越大,对残余油膜的携带力越强,驱油效率越高;多孔介质越不规则,产生的第一法向应力越大,越有利于聚合物发挥粘弹性效应.     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理，描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性，采用上随体Maxwell本构方程，对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型——波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析，在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理。研究结果表明，粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体，从而可携带部分残余油膜流动；聚合物溶液的粘弹性越强，作用于残余油膜的第一法向应力越大，对残余油膜的携带力越强，驱油效率越高；多孔介质越不规则，产生的第一法向应力越大，越有利于聚合物发挥粘弹性效应。     

水驱后三元复合驱全过程的相渗曲线变化趋势研究

选用大庆油田有代表性某储层天然岩心的平行样,水测渗透率分别在1 000、600、200×10-3μm2左右。采用恒速非稳态法分别测定了水驱、三元复合驱(注入0.8 PV)及后续水驱全过程的相对渗透率曲线。研究结果表明:注入三元复合体系溶液后相渗曲线形态发生明显变化:驱替相的相对渗透率先降后升,油相的相对渗透率先升后降;且相渗曲线的等渗点增加(本实验增加为3个);岩心渗透率越高,第一等渗点与第三等渗点的跨度越大,残余油饱和度越低。     

低分功能型聚合物相渗曲线特征研究及现场应用

采用低分功能型、增黏性能更好地低分功能型聚合物是聚合物驱提高原油采收率的重要攻关方向之一。通过大量的岩心实验,测定了低分功能型聚合物驱在各种不同条件下的相渗曲线,并与普通聚合物驱进行了对比。结果表明,低分功能型聚合物驱与普通聚合物驱的相渗曲线具有相似的变化规律,随聚合物溶液浓度、岩心渗透率的增加,残余油饱和度明显减少;但等渗点下含水饱和度有所增大(向右移动),油水两相跨度增大。由于低分功能型聚合物在分子链上引入了功能性单体,在低渗透岩心上的驱油效果要好于普通聚合物,并不是聚合物的分子量越大驱油效果越好,还与聚合物的分子构型相关。     

聚合物驱产液指数变化物理模拟实验研究

针对由水驱转变为聚合物驱过程中的产液指数的变化规律问题,通过物理模拟实验的手段研究不同注聚含水率时机、不同聚合物黏度、不同渗透率条件以及不同浓度表面活性剂影响条件下的聚合物驱产液指数变化。实验结果表明,由水驱转为聚合物驱过程中,产液指数变化整体上经历水驱上升段、聚驱速降段、聚驱缓降段以及聚驱回返段四个阶段;聚合物驱阶段的产液指数下降幅度主要受注聚含水率时机以及聚合物溶液黏度的影响;聚合物驱产液指数由最大值下降到最小值对应的注入孔隙体积之差受聚合物溶液黏度、渗透率条件以及表面活性剂浓度的影响。研究结果对于判定聚合物驱合理产液下降幅度、甄别聚堵生产井、预测产液下降周期等具有一定的指导意义。     

利用岩电参数计算聚合物驱相对渗透率

常用的聚合物驱相渗曲线测试方法稳态法以及非稳态法都须精确确定聚合物黏度,而聚合物溶液具有明显的非牛顿流体特征,表现为其黏度随剪切速率变化而变化。针对现有的聚合物黏度修正模型计算结果差异较大、缺乏普适性的问题,提出一种从电阻率数据中计算聚合物驱相对渗透率的新方法,并通过相对渗透率-电阻率联测试验对该方法进行验证,与传统方法以及黏度修正法进行对比分析。结果表明,通过新方法计算得到的聚合物相相对渗透率数据较为准确、合理,可以解决传统方法计算得到的聚合物相相对渗透率值偏大的问题。     

温度对不同黏度稠油油水相渗的影响规律

为了研究油层温度和原油黏度对稠油油水相渗的促进机制,基于NB35-2稠油油藏一维岩心流动模拟系统,模拟了不同黏度原油在不同环境温度下的水驱渗流特征.结果表明,稠油油水相渗曲线表现出水相渗透率非常低的特点;当含水饱和度大于50%后,油层中形成联通的水流通道,导致水加剧突进;温度升高,油水两相共流区范围增大,残余油饱和度降低,但高于油藏温度时,随着温度继续升高,油水相渗曲线变化较小;原油黏度增大削弱了油水的流动性,降低了采收率.对比温度和黏度对油水相渗的影响规律,认为温度主要是通过改变油水黏度比而影响油水相渗曲线.     

低渗透油田表面活性剂增注效果预测方法研究

针对低渗透油田在注水开发过程中注入压力高、压力传导慢等问题,室内进行了表面活性剂相对渗透率和天然岩心降低注入压力等实验研究。实验结果表明,在水驱基础上,天然岩心注入浓度为0.5%的NS—1表面活性剂后,后续水驱压力降低25%以上,降压效果明显。根据油水相对渗透率曲线,在油水两相径向稳定渗流条件下,对表面活性剂增注效果、段塞尺寸与增注量的关系等进行了预测。     

海上稠油油藏早期注聚产液指数变化规律研究

针对海上稠油油田早期注聚过程中部分井产液能力存在明显下降的问题,通过构建基于Buckley-Leverett公式的非均质油藏聚合物驱产液指数计算模型,较系统研究不同的原油黏度、渗透率级差、注聚时机、注聚黏度等影响因素条件下的产液指数变化规律。结果发现:聚驱阶段的产液指数整体呈现"四段式"变化特征,依次为上升段、快速下降段、平稳段以及回升段,海上典型稠油油田的产液指数相比转注聚时最大下降幅度可达53.1%,波谷时机为累积注入0.25倍孔隙体积聚合物时。波谷时机随着原油黏度或低渗层相对厚度的增大而提前,随着级差的增大而推迟;最大下降幅度随着注聚黏度或级差的增大、注聚时机的推迟而增大。当级差为2或高低渗层孔隙度比为1.6时,无因次产液指数曲线可出现2次波谷。上述成果对海上稠油聚合物驱方案设计与调整具有重要的指导意义。