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。     

特低渗油藏CO2非混相驱油特征

建立了考虑启动压力梯度的一维CO2非混相驱油数学模型,并对其进行数值求解,分析了启动压力梯度和CO2的特性对特低渗透油藏驱替特征的影响.计算结果表明:启动压力梯度的存在导致平均含气饱和度降低和含气率上升较快,驱替效率降低;CO2在驱油过程中,对原油具有降粘膨胀作用,驱油效果较好.研究结果对利用CO2有效开发特低渗透油藏具有理论指导意义.     

转注时机对低矿化度水驱效果的影响研究

低矿化度水驱作为一种经济有效的提高采收率技术,正引发人们越来越多的关注。国外低矿化度水驱已取得良好的矿场效果,而低矿化度水注入时机对开发的影响却未见研究。针对这一空白,开展了低矿化度水注入时机与采收率、采液速度、采油速度以及注入压力的关系研究。结果表明,高矿化度水驱替至含水98%后转低矿化度水驱,提高采收率效果甚微,总采收率仅为58.24%;而在高矿化度水驱至含水60%转注低矿化度水,再驱替至含水98%采收率可达67%,两种不同注入时机的最终采收率相差8.76%;低矿化度水驱阶段注入压力、采液速度、采油速度均高于高矿化度水驱,符合海上油田快速高效开发的要求。结合岩心矿物组成与实验结果,简单讨论了驱替机理,颗粒溶解运移、多价离子交换、类碱驱和润湿改变在本次低矿化度水驱中得以验证。     

聚合物/表面活性剂二元驱扩大波及体积性能

利用微观刻蚀、层间非均质平板、层内非均质平板模型驱油实验研究聚合物/表面活性剂二元驱扩大波及体积性能。结果表明,残余油多以膜状、岛状、喉道、盲端、柱状、簇状等6种形式存在。微观上,二元驱转向水驱无法波及的含油孔隙区域内驱替残余油;宏观上,其对高渗透区域产生封堵,迫使其进入渗流阻力较小的低渗透区域内驱替残余油,扩大波及体积效果显著,提高采收率13.4%~14.3%。二元驱通过聚合物增加驱替液黏度,使其吸附及滞留在孔隙中,降低驱替相渗透率,驱替相流度减小;二元驱对油黏度影响很小,油聚集在驱替液前缘,增加油相渗透率,油相流度变大。由此,两相流度比减小,克服注水指进,增加吸水厚度,提高波及系数,进而提高采收率。     

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。     

大港油田聚/表二元复合驱渗流机理研究

聚/表二元复合驱驱替液中加入了比较高浓度的聚合物,相比于水驱,二元复合驱驱替液的粘度较高。因而二元复合驱驱替液在地层渗流时,必须考虑启动压力梯度的影响。文章通过研究大港油田的二元复合驱配方在不同渗透率的岩心中渗流规律,研究二元复合驱驱替液的启动压力梯度的变化规律。研究结果表明,二元复合驱驱替液渗流在低速段表现为非线性流,随着压力梯度增加,转变为线性流。二元复合驱驱替液在岩心中的渗流存在明显的启动压力梯度。二元复合驱驱替液的启动压力梯度与岩心的渗透率和自身的粘度有关。驱替液粘度越高,岩心渗透率越低,其启动压力梯度越大。     

非均相复合驱非连续相渗流特征及提高驱油效率机制

非均相复合驱是聚合物驱后油藏大幅度提高采收率的重要方法。微流控实验及室内双管岩心流动实验均表明非均相复合驱具有非连续相渗流特征,表现为压力一定条件下微通道内流速仍大幅波动、不同渗透率双管岩心中分流量持续交替变化。综合考虑凝胶颗粒弹性变形特征、聚合物增黏与非牛顿特性、表面活性剂降低界面张力作用及润湿改变等化学剂作用机制,建立非均相复合驱微观渗流格子玻尔兹曼模拟方法。基于微观数值模拟结果,揭示非均相复合驱提高驱油效率机制,颗粒暂堵升压后变形运移、固液增阻导致液流转向、驱替液增黏抑制黏性指进、强化启动微观剩余油,进而提高微观波及系数及微观洗油效率。     

基于孔隙尺度的低渗透油藏CO_2驱替特征研究

基于多孔介质油气两相渗流理论,采用截断威布尔分布作为孔喉特征分布函数,模拟储层岩心的气驱油过程,建立了能够反映多孔介质孔隙尺度的油气两相三维孔隙网络模型,推导了不同CO2驱替相态下界面张力及接触角计算公式。利用建立的孔隙网络模型,研究了相态变化对驱替效率的影响,从微观角度分析了不同CO2驱替相态下的驱替特征和驱油效果。结果表明:对于孔隙度以及颗粒分布状况相同的储层结构,在注入条件相同的情况下,与非混相驱替相比,实现CO2混相驱可以将原油的驱替效率提高约15%。     

砂砾岩储层孔隙结构复杂模态差异机制

针对砂砾岩储层孔隙结构复杂、模态成因机制不明的情况，以325块岩芯分析化验数据为基础，利用压汞、铸体薄片、扫描电镜及X射线-CT扫描等方法，开展了岩石相分类、孔隙结构模态和驱油效率差异机制的研究，从油田开发与实用相结合的方式考虑，将砂砾岩储层岩相分为3大类、7亚类、13细类。研究表明：不同孔隙结构模态特征及注水驱替效率差异较大。单模态岩石颗粒以粗砂岩为主，孔隙发育程度高，孔隙呈网络状结构，相互连通性较好，注水驱替模式以网络状连通驱替为主，效率较高。双模态岩石颗粒由砾岩和中-粗砂岩两级颗粒组成，孔隙较发育，孔隙呈疏网状结构，相互连通性一般，注水驱替模式以星点状连通驱替为主，效率一般。复模态岩石颗粒由砾石、中-粗砂岩、粉砂或泥质三级颗粒组成，孔隙发育一般，孔隙呈星点状结构，相互连通较差，注水驱替模式以零星散乱状驱替为主，局部存在高渗带，效率整体较差。相同岩相呈不同孔隙结构模态和不同的岩相呈相同的结构模态的情况普遍存在。颗粒排列方式及成岩作用差异改造导致了同相异态，而颗粒分选、磨圆、排列方式等因素形成了异相同态。     

稠油油藏化学降黏驱全耦合数值模拟方法

化学降黏驱是提高稠油采收率的新方法，现有的数值模拟方法不能准确描述降黏驱过程中各组分、相间的物理化学变化过程。因此，结合油水两相控制方程、降黏剂浓度传质方程及相关辅助方程，构建了封闭可解的全耦合化学降黏剂驱替流动控制方程组，通过物模实验获得了降黏剂溶液黏-浓关系、乳液黏度-含水率关系及降黏剂溶液与原油界面张力的辅助方程，采用有限体积方法进行求解，并对降黏驱数值模拟结果与实验结果进行了验证。所建立的模型可以表征降黏剂的控黏效果，在此基础上开展降黏驱数值化实验，明确了降黏剂浓度，注入速率，非均质性对降黏驱效果的影响。研究表明随着降黏剂浓度和注入速度的增加，采出程度逐渐增加，但采收程度增长率逐渐减小；平面非均质性会导致低渗区流体绕流进入高渗区，造成低渗区驱替效率低，而纵向非均质性会造成低渗层流体窜入高渗层，造成低渗层驱替效率低。该研究为稠油油藏降黏驱开发方式优化与调整提供了重要技术手段。     

低频振动对原油粘度影响的实验研究

低频振动降低原油黏度是提高采收率的一种生态物理采油方法。通过室内物理模拟实验评价振动参数对原油黏度的影响规律。结果表明在低频振动条件下,振动时间为30 min,振动频率为20 Hz左右,振动加速度为0.04 g时,降黏效率最佳,降黏率可达72.9%。并且实验结果表明,在影响降黏效果的诸因素中,振动加速度的影响最大,其次是振动频率和振动时间。因而低频振动也可以通过降低油水流度比(原油黏度)来提高采收率。     

阻力系数法测定就地CO2降低原油粘度能力

利用就地CO₂ 在多孔介质中降低原油粘度技术是一种新研制开发的提高原油采收率有效技术,研究了就地CO₂技术降低原油粘度的测定办法,提出了阻力系数法。对单液法和双液法就地CO₂体系在填砂管中对原油的降粘能力进行了实验评价,结果表明:在油藏条件下,当原油粘度为12904.1mPas,温度70℃,压力6MPa时,单液法可以使原油粘度降低42.15％,双液法可以使原油粘度降低52.69％。证明阻力系数法测定原油粘度下降是可行有效的。     

塔河油田深层稠油掺稀降黏技术

针对塔河油田超深层稠油储层地质特点和稠油性质,进行了稠油掺稀降黏室内实验和现场试验.室内实验分析了塔河油田稠油黏度的影响因素(稠油特性、温度、压力、含水、流动状态、溶解气、矿化度).讨论了塔河油田稠油掺稀降黏的原理及降黏规律,并采用2口井的稀油对3口井的稠油进行定温条件下不同掺稀比例的稠油降黏实验.实验结果表明:掺稀比例和稠、稀油黏度差等因素都会影响降黏的效果.当稠油与稀油以体积比1:1混合后,稠油黏度下降幅度较大,降黏率一般大于95%.现场试验表明,各种掺稀降黏工艺管柱及工艺均能适用于塔河油田不同开采方式、不同含水情况下油井的正常生产,工艺的普适性较好.塔河油田深层稠油油藏掺稀降黏效果明显,投入产出比为1:7.     

直流电动-水动力驱油机理研究

根据物理化学流体动力学理论 ,从多孔介质渗流的毛管模型出发 ,建立了储层条件下电动力水动力耦合公式。利用该理论公式和Buckley Leverett模型 ,探讨了恒速注水电动 水动力驱油机理 ,利用该机理对国内外两个典型实验结果进行了拟合。结果表明 ,在储层条件下 ,由电动力引起的电渗作用是提高水驱油采收率的重要因素之一 ,且电加热作用可以降低原油粘度 ,从而提高水驱油采收率。当直流电场的电位梯度为 7.5V/cm时 ,电加热可以提高原油采收率 1 3%左右 ,而电动力仅可以提高采收率 2 %左右。直流电场作用可以降低水油比 ,施加 5.0V/cm的电场 ,当注入 3倍孔隙体积水时 ,水油比减小了 1 6%。     

木质素对聚丙烯酰胺降粘性能评价

聚驱过程中存在聚合物黏度过高的问题而影响了原油采收率,因此提出降低聚合物黏度的问题。木质素作为一种廉价的表面活性剂用于三次采油,在油田有广泛的应用前景。对于同浓度同体积的HPAM,加入木质素的质量越多,黏度下降速度越快。木质素与多种降黏剂的复配降黏效果实验中,降黏效果的比较为:HCl>NaS2O8>NaClO。     

两亲性嵌段聚合物稠油降粘剂的合成与性能评价

稠油降粘冷采是一种重要的稠油开采方式。本工作设计并合成了一种两亲性嵌段聚合物降粘剂HPAM/AOS。该降粘剂具有较高的表面活性,且其亲水嵌段中含有大量极性基团,使其同时具有较强的乳化能力及稠油亲和性,从而有效提高了降粘效果。利用旋滴界面张力仪、电稳定性测定仪及激光粒度分析仪等测定了降粘剂对稠油的乳化能力,通过Zeta电位仪测定降粘剂对稠油的亲和性。结果发现,与HPAM相比,HPAM/AOS油水界面张力降低了98.2%,达0.007 mN.m^-1;破乳电压提高了104.9%,达420 V。与AOS相比,HPAM/AOS稠油乳液Zeta电势绝对值降低了75.3%,为-17.8 mV,具有更强的稠油亲和性。总体上,与HPAM及AOS相比,HPAM/AOS稠油降粘率分别提升了74.2%及48.7%,降粘效果明显。     

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。     

空化射流稠油降粘实验系统的设计与实验研究

本文利用空化射流技术开展了稠油降粘的实验研究。根据实验条件自行设计和制造了空化射流稠油降粘实验系统,并利用该实验系统研究了两种空化喷嘴及空化射流处理次数等参数对稠油降粘效果的影响,分析了稠油在空化射流处理前后粘度发生的变化。实验研究结果表明：两种空化喷嘴对稠油的降粘都有一定的作用,稠油粘度随着空化射流处理次数的增加逐渐降低。通过角形空化喷嘴和风琴管空化喷嘴处理后,稠油粘度最大降低52mpa?s和88mpa?s,降粘率分别为13.33%和18.49%。实验验证了空化射流技术可以一定程度的改变稠油的性质,实现稠油的降粘,改善稠油的品质,在合理运用下可以成为一种稠油降粘的新方法。