普通稠油降黏剂驱物理模拟和数值模拟

为实现普通稠油热采向降黏剂驱的转换,首先通过实验评价了降黏剂的静态性能参数,然后通过岩心驱替实验开展了降黏剂驱注入特征和驱油效果研究,其次通过微观可视化实验研究了降黏剂驱提高采收率的机理,最后运用非线性混合法则的方法,得到了降黏剂在数值模拟中的实现方法;并对物理模拟结果进行了数值模拟计算和历史拟合。研究结果表明,稠油降黏剂驱过程中能够形成稳定的水包油乳状液;稠油驱替过程可划分三个阶段:启动压力突破阶段、压力快速下降阶段和压力低位运行阶段;降黏剂驱可以降低稠油启动压力梯度,减小驱替压力,实施降黏剂驱后采收率提高了12. 4%,总采收率达到46. 6%;降黏剂驱提高采收率的主要机理是降低原油黏度,减少残余油饱和度;采用非线性混合规则表征了原油黏度随降黏剂浓度的非线性变化规律,该表征方法可以应用于数值模拟计算,计算结果和实验值拟合得较好;先导试验表明该技术能够降低水井注入压力,降水增油效果显著,试验区内油井全面见效。     

非均质油藏微球乳液调驱物理模拟实验研究

为了评价JYC聚合物微球乳液调驱技术在非均质油藏中的适应性,通过室内物理模拟实验,测定了纳米级JYC微球乳液在非均质物理模型中分流量的变化规律;通过并联模拟岩心驱油实验,分析了不同浓度和注入量的微球乳液提高采收率效果,优化注入段塞.实验结果表明:新型微球乳液性能稳定且注入性良好;能够有效改善注入水在非均质储层中的分流量,扩大波及体积,启动低渗层原油,且能提高水驱后高渗层的驱油效率;适宜注入质量浓度为2 000 mg/L,注入量大小和储层非均质性密切相关.该调驱技术能够有效改善非均质油藏开发效果,进一步提高原油采收率.     

非均质稠油油藏聚合物驱吸液剖面变化规律研究

通过建立基于Buckley-Leverett方程的非均质油藏聚合物驱吸液剖面数学模型,研究了海上多层稠油油藏聚合物驱剖面变化规律。结果发现:稠油聚合物驱的吸液剖面有别于稀油,返转形态呈现倒"V"形,更易造成聚合物在高渗层低效循环,不利于聚合物驱开发;随着级差升高或聚合物浓度降低,返转高峰值与返转幅度降低,返转时机推迟,低渗层吸液量降低,聚合物改善纵向波及能力降低;随着注聚时机提前,返转幅度先小幅上升后明显下降,返转时机先提前后推迟,合理的注入时机有助于聚合物在各层的均衡推进。该研究成果对海上稠油油田聚合物驱持续高效开发具有重要的指导意义。     

非均质稠油油藏聚合物驱吸液剖面变化规律

通过建立基于Buckley-Leverett方程的非均质油藏聚合物驱吸液剖面数学模型,研究了海上多层稠油油藏聚合物驱剖面变化规律。结果发现:稠油聚合物驱的吸液剖面有别于稀油,返转形态呈现倒"V"形,更易造成聚合物在高渗层低效循环,不利于聚合物驱开发;随着级差升高或聚合物浓度降低,返转高峰值与返转幅度降低,返转时机推迟,低渗层吸液量降低,聚合物改善纵向波及能力降低;随着注聚时机提前,返转幅度先小幅上升后明显下降,返转时机先提前后推迟,合理的注入时机有助于聚合物在各层的均衡推进。该研究成果对海上稠油油田聚合物驱持续高效开发具有重要的指导意义。     

稠油油藏注聚主要影响因素实验研究

针对渤海典型稠油油藏的非均质特征,建立内置微电极二维纵向非均质物理模型。通过含油饱和度测量技术进行了稠油油藏注聚主要影响因素实验研究,考察了油藏纵向非均质性、注入速度、注入黏度对聚驱剩余油分布规律及开采效果的影响。实验结果表明:对于纵向非均质稠油油藏,随着渗透率级差增加,注聚效果变差,剩余油主要富集在中、低渗透层。提高注入速度等同提高了注采压差。当压力梯度大于中、低渗透层启动压力梯度以后,才能动用中、低渗透层油。为了增加中、低渗透油层的动用程度,可以考虑适当缩小井距或者通过封堵高渗层,提高中、低渗层注采压差。对于非均质严重的稠油油藏,考虑到油层的实际条件,单纯靠增加体系黏度不能满足流度控制需要,必须通过调、堵等措施才能达到流度控制的目的。     

孔喉尺度弹性微球的深部调驱性能*

针对油田注水开发存在的问题及弹性微球调驱应用现状,利用激光粒度分析仪分析了弹性微球的粒径分布;利用填砂管岩芯（单管、长管、非均质双管、非均质三管）驱替实验,研究了弹性微球的封堵特性、运移能力、分流特性、驱油性能及聚驱后的深部调驱性能。结果表明,弹性微球粒径具有单峰分布特征,服从威布尔分布;弹性微球可在岩芯中不断运移和封堵,具有良好的深部调驱性能;弹性微球可选择性封堵高渗层,用于非均质岩芯调驱分别提高采收率16.11%（低渗管）、11.28%（中渗管）和5.02%（高渗管）,说明弹性微球可改善中低渗层及高渗层中低渗区的波及状况和驱替效果,有效提高采收率;聚驱后弹性微球调驱比单一聚驱提高采收率5.73%,具有良好的聚驱后深部调驱效果。     

非均质地层中黏弹性稠油的驱替特征

建立了非均质地层中考虑弛张特性的黏弹性稠油驱替的一维数学模型，并进行了解析求解，所得结果与一般非牛顿原油的驱替进行了比较，着重分析了在非均质地层中原油弛张特性对原油采收率的影响。分析表明：一定条件下，具有不同渗透率小层的地层内驱替黏弹性原油时，其采收率比驱替等黏度牛顿原油的要高，并且，相对采收率（水驱黏弹性原油的采收率与驱替等黏度牛顿原油的采收率之比）与地层非均质的变化呈非单调关系。     

平面非均质性对渤海B油田注聚效果的影响实验研究

根据渤海典型稠油注聚油藏的非均质特征,建立内置微电极平面非均质物理模型,开展了中高含水期注聚物理模拟实验,对比研究了不同非均质条件下水驱、聚合物驱对开采效果和剩余油分布的影响。研究结果表明,在平均渗透率相同的条件下,相对于均质模型,非均质模型水驱和聚驱含水率曲线均左移,含水率上升速度变快,含水率回升期提前,达到极限含水率时注入体积分别减少了0.18 PV和0.31 PV,最终采收率分别降低了5.89%和4.93%。对于平面非均质性严重的稠油油藏,由于聚合物吸附滞留作用,在高渗条带形成了一定渗流阻力,迫使驱替液转向相对渗流阻力较小的中、低渗透条带,从而扩大了平面波及面积;但高渗条带无效、低效循环依然严重,剩余油主要富集在中、低渗透条带。对于非均质性严重的稠油油藏,采用优化井网和化学调堵相结合,是大幅度提高稠油油藏注聚效果的重要途径。     

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强，注水开发过程中普遍存在含水率上升快，产量递减严重等问题，为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果，开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果，并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明，岩心单管和双管驱油实验水驱结束，转注低界面张力黏弹流体后，采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整，增加原油动用程度；水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在，簇状剩余油所在比例最大；低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同，将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出，具有较好的流度控制和洗油能力，在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。     

平面非均质性对聚驱及二元驱驱油效果的影响研究

平面非均质性直接影响面积波及系数,从而间接影响油田采收率。进行平面非均质性对驱油效果的实验研究,找出其影响规律,对搞清油田剩余油的分布、采取合理性措施、提高油田采收率显得十分必要。根据陆上某油田地质油藏特征,制作内置微电极物理模型,设计了注入井平行渗透率条带、垂直渗透率条带等七种井网模式进行聚驱及二元驱实验;研究注入井位于低、中、高渗透率聚驱及二元驱的驱替差异,明确平面非均质性对聚驱及二元驱驱油效果的影响。研究结果表明:聚驱效果好的方案,二元驱结束时效果也好,最终采收率也较高。其中注采井与沉积相带成90°角且注入井位于高渗带时二元驱最终采收率最高;注采井与沉积相带平行且注入井位于中、高渗带时低渗带剩余油较多;注采井与沉积相带成45°角时低渗带剩余油较多;注采井与沉积相带成90°角时,无明显的剩余油富集区;无论何种布井方式,位于注入端的沉积相带的驱油效率均比远离注入端的沉积相带高,至二元驱结束时,近注入井地带剩余油基本全部被驱替出来。     

普通稠油降粘剂驱物理模拟和数值模拟

为实现普通稠油热采转化学驱,通过物理模拟实验和数值模拟方法研究了降粘剂驱提高稠油采收率的驱替机理。首先通过实验评价了降粘剂的性能参数,然后通过岩心驱替实验开展了降粘剂驱注入特征和驱油效果研究,通过微观可视化实验研究了降粘剂驱提高采收率的机理,最后对物理模拟实验结果进行了数值模拟和历史拟合。研究结果表明,稠油降粘剂驱过程中能够形成稳定的水包油乳状液,稠油驱替过程可划分三个阶段：启动压力突破阶段,压力快速下降阶段,压力低位运行阶段;降粘剂驱可以降低稠油启动压力梯度,减小驱替压力,实施降粘剂驱后采收率提高了12.4%,总采收率达到46.6%;降粘剂提高采收率的主要机理是降低原油粘度,减少残余油饱和度;采用非线性混合规则拟合实验结果,表征了原油粘度随降粘剂浓度的变化规律,可以应用于数值模拟计算,模拟结果和实验值拟合得较好;先导试验表明该技术能够降低水井注入压力,降水增油效果显著,试验区内油井全面见效。     

适合稠油油藏的新型复合降粘驱油体系研究与应用

海上常规稠油油田前期通常采用注水开发,由于原油粘度相对较高,并且目标储层粘土矿物含量较高,存在较强的水敏现象等原因,稠油油田注水开发效果逐渐变差。为此,以新型改性烷基磺酸盐为主要降粘驱油剂,通过复配以非离子表面活性剂、渗透剂以及高效防膨剂,研制出了一种适合于目标稠油区块的新型复合降粘驱油体系。分析了复合降粘驱油作用机理,并进行了室内实验评价。结果表明,新型复合降粘驱油体系能够有效降低稠油粘度,降低油水界面张力,对储层钻屑具有较好的防膨作用,并且与地层水的配伍性良好;该体系可以使岩心水驱后的采收率提高30%以上,具有良好的降粘驱油效果。现场应用结果表明,经新型复合降粘驱油体系处理的三口井,平均日产油量提高48.6m3/d,平均含水率下降82.7%,达到了良好的增产效果。     

海上稠油热化学驱三维物理模拟

依据渤海某稠油油藏的地质特征自主研发设计大型三维物模设备,研究在蒸汽驱过程中伴注化学剂和烟道气等增产措施对稠油热采的强化作用,分析模型温度场和剩余油饱和度场的分布特征,根据三维物模实验条件建立数值模型,验证三维物模实验结果的精确性。结果表明:相比于普通蒸汽驱,热化学驱的单井采收率可提高5.89%,加入烟道气进行强化热化学驱后,气体的隔热增能作用和泡沫的调堵驱油作用可以大幅度扩大油层的热波及面积,提高原油采收率,模型的单井含水率下降了28.17%,采收率提高了37.19%;数值模拟结果与物模实验结果具有良好的拟合程度。     

聚合物交联调剖驱油数学模型

为了优化聚合物交联调剖驱油方案,预测驱油效果,建立了描述聚合物交联调剖驱油过程的数学模型。该模型通过水相粘度和渗透率下降系数的变化模拟调剖驱油机理。水相粘度和渗透率下降系数表述为交联剂浓度、聚合物浓度、pH值和成胶时间的函数。该模型能够模拟调剖驱油具有的流度控制驱油机理以及所发生的对流、弥散、扩散、吸附等一系列物化现象。进行了调剖驱油典型算例计算。计算结果表明所建立的数学模型对调剖驱油机理模拟正确,模型具有较强的实用性。可以通过数值模拟方法辅助进行聚合物交联调剖驱油的机理研究、实际应用可行性研究、矿场方案优选和开发效果预测。     

稠油油藏层内提温改质降黏技术室内实验研究

 黏度高、流动性差是制约稠油开采的主要问题,而解决的关键是降黏,本文研制和筛选出了适合稠油油藏开采的就地化学生热和催化复合体系.通过对生热体系进行正交试验,用极差分析法得出各因素对生热温度峰值影响的主次顺序;又通过对3种催化剂作用前后的原油进行了黏度和四组分测定,优选出适合稠油的催化降黏剂,并对优选出的催化剂作用后的原油进行了气相色谱分析.结果表明,影响生热温度峰值的因素的主次顺序依次是：反应物浓度、pH值、初始温度.4mol/L的NaNO₂/NH₄Cl溶液在60℃下可使反应液的温度提升150℃;油酸镍可作为稠油降黏催化剂,降黏率达80.3%,且使稠油中的胶质、沥青质含量分别下降,提高了饱和烃和芳香烃的含量.复合体系室内岩心模拟实验结果表明：交替段塞注入时,交替段塞的尺寸越小越好,0.1PV(孔隙体积)的交替段塞注入可提高驱油效率15.6%.     

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%。     

蒸汽+烟道气+化学剂复合驱提高稠油采收率研究

针对锦45块油藏,利用物理模拟实验技术和油藏数值模拟技术进行了吞吐后转蒸汽+烟道气+化学剂复合驱驱油效果评价和参数优化研究。物模结果表明,蒸汽+烟道气+化学剂复合驱与单一蒸汽驱相比具有较明显的优势,驱油效率提高了13.92%;数模结果表明,采用118 m井距反九点井网、泡沫段塞大小为0.2 PV、注入方式选择10 d泡沫段塞和10 d烟道气交替注入、注采比选择1∶1的复合驱开采效果较好,转驱后合计采出程度可达19.25%。由此可见,蒸汽+烟道气+化学剂复合驱可用作稠油油藏吞吐后的接替方式,也可作为蒸汽驱开发阶段的调整方式。     

聚驱后聚表剂“调驱堵压”调整技术研究

针对大庆油田主力油层在聚合物驱后仍有43.7%储量残留的问题,开展了聚合物驱后聚表剂“调驱堵压”调整技术研究,采用了室内物理模拟、油藏数值模拟和现场试验动态分析结合的方式,提出并论证了“调驱堵压”技术及其可行性。研究结果表明,“调”首先是井网调整,通过井网适当加密达到调整渗流方向、挖潜分流线剩余油、提高驱替压力梯度的目的;其次是调整剖面,尽早实施机械分层,采用分步注入方式缓解层间矛盾。注0.3 PV调驱型聚表剂（浓度2 000 mg/L）,利用其缔合发挥动态增黏作用缓解层内矛盾。“驱”是转注0.7 PV驱洗型聚表剂（浓度1 000 mg/L）,利用梯次降黏提速的注入方式并根据开发动态进行适当调整。“堵”是通过驱洗型聚表剂发挥乳化作用,形成乳化油型封堵。“压”是指适度规模压裂,释放乳化型剩余油及压开厚油层顶部释放侧积夹层遮挡型剩余油,达到引效目的。现场试验表明,该技术聚合物驱后提高采收率9%以上,经济效益良好,有望成为聚合物驱后提高采收率技术的新途径。     

一种通过数值模拟手段划分CO2驱替相带的新方法 ——以高89块油藏为例

 CO₂驱油提高采收率是今后发展的方向.驱油方式存在混相驱、近混相驱、非混相驱3种.CO₂驱油可以膨胀原油体积、降低黏度、降低界面张力,增加注入量,实现大幅度提高采收率.高89块属于低孔特低渗储层,原油黏度低.通过对高89块地层油进行原油复配,划分了8个拟组分.利用PVTi模块进行相态拟合,拟合体积系数、密度、黏度等参数随压力变化的试验数据.该块地层油进行CO₂驱,原油最小混相压力为28.94MPa.利用软件计算的最小混相压力,与细管试验得到的最小混相压力一致.本文通过数值模拟手段调整生产指数、描述地下裂缝展布,进行了精确历史拟合.预测测试井的井底静压与实测的压力一致,证明了拟合的可靠性.基于高89油藏模型的数值模拟研究,建立了不同驱替方式的生产气油比与压力关系的图版和识别标准.不同的驱替模式在气体饱和度、界面张力、黏度场上存在很大的差异.参考该图版评价了重点见气井的驱替模式.该方法对现场实践具有较高的指导意义.     

稠油蒸汽泡沫共混体系的流变性能研究

为了进一步加强对稠油蒸汽泡沫驱油过程中流体力学性能的认识,在油藏压力7.60 MPa下,利用高温高压流变仪测得了不同条件下稠油蒸汽泡沫共混体系的流变曲线.实验结果表明:稠油蒸汽泡沫驱油体系均为假塑性流体,其流变方程能很好地关联幂律模型;随蒸汽相饱和度和泡沫剂浓度升高,体系表观黏度增大;随蒸汽干度和温度升高,体系表观黏度降低;在低剪切速率时,表观黏度和温度关系满足Arrhenius方程,随着剪切速率增大,表观黏度和温度关系逐渐偏离Arrhenius方程;黏流活化能的绝对值随剪切速率增大而降低,在低剪切速率时,表观黏度对于温度变化更敏感.