黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的渗流规律

为深入认识非均相复合驱油机理,指导非均相复合驱油体系设计及技术推广应用,通过物理模拟手段,并结合孤岛油田中一区Ng3单元非均相复合驱矿场见效特征,分析了黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中的运移特征。结果表明,黏弹性颗粒驱油剂较聚合物具有更强的调整非均质能力,黏弹性颗粒驱油剂在多孔介质中以"堆积堵塞-压力升高-变形通过"的方式渗流。黏弹性颗粒驱油剂通过孔喉时,通过挤压变形和拉伸变形,局部改变驱动压差,具有深部运移、非均质调整以及交替封堵、均匀驱替的特点,能够有效扩大波及体积,从而最终提高原油采收率。     

黏弹性颗粒驱油剂注入性能研究

通过填砂管驱替实验,研究了温度、矿化度、注入速度、注入浓度、孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值等因素对黏弹性颗粒驱油剂注入能力的影响。研究表明,黏弹性颗粒驱油剂以"堆积堵塞—压力升高—变形通过—压力降低"的方式在多孔介质中运移,具有良好的非均质调整能力。温度、矿化度对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较小;随着注入速度、注入浓度的增加,黏弹性颗粒驱油剂的注入压力增大;孔喉直径与黏弹性颗粒驱油剂粒径中值比值对黏弹性颗粒驱油剂注入能力影响较大,该值在0.008~0.014时,黏弹性颗粒驱油剂具有良好的深部调驱效果。     

基于核磁共振技术的黏弹性颗粒驱油剂流动特征

首次通过核磁共振技术和岩心驱替实验相结合的方法,对黏弹性颗粒(B-PPG)驱油剂在岩心中的流动特征进行深入研究.驱替结果表明:B-PPG在岩心孔隙介质中以重复堵塞-变形-通过的方式运移.核磁共振横向弛豫时间(T2)图谱明确了B-PPG在孔隙介质中的调剖作用,即B-PPG首先运移进入大孔隙,然后对其进行封堵,促使液流转向较小孔隙.核磁共振图像直观揭示了B-PPG驱油剂在岩心孔隙中的流动分布状态,B-PPG驱油剂驱替前缘均匀推进,能够进入水驱波及不到的区域,具有显著的调整微观非均质性、增大波及系数的能力.渗透率、B-PPG浓度及注入速率对B-PPG驱油剂的流动特征具有显著影响.增大渗透率能够提高B-PPG在孔隙介质中注入性;增大浓度或降低注入速率有利于B-PPG堵塞大孔隙,液流转向较小孔隙,提高波及系数.     

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。     

非均相驱油体系在多孔介质中流动行为影响因素

针对非均相驱油体系在矿场应用过程中部分单元存在注入或者封堵效果不理想问题,通过填砂岩心驱替实验,研究了岩心渗透率、注入速度、体系中凝胶颗粒与聚合物质量比(干重)因素对非均相驱油体系在多孔介质中流动行为的影响。结果表明：非均相驱油体系在渗透率0.5～3.4μm²的岩心中能顺利注入并形成有效封堵,封堵率可达82.5%以上。注入速度和体系中凝胶颗粒与聚合物质量比对非均相驱油体系流动特征影响较大,当注入速度优选为0.5～0.75 mL/min,质量比优选为0.5∶1～0.75∶1时,非均相驱油体系在多孔介质中兼具良好的注入性能和封堵能力。     

多种驱替方式后储层物性及剩余油变化规律研究——以GD油田中一区Ng3单元11-检11井区为例

目前GD油田中一区Ng3单元11-检11井区经历了水驱、聚合物驱、后续水驱及非均相复合驱等多种驱替方式开发。探索多种驱替方式后的储层物性及剩余油分布变化规律对高含水期油藏进一步挖潜,特别是GD油田中一区Ng3单元的进一步稳产、增产具有重要意义。以中一区Ng3单元中11-检11井区为研究对象,综合利用密闭取芯井及开发动态资料,对注水、注聚及非均相复合驱等多种驱替方式后的油藏物性变化规律及剩余油分布进行了研究。结果表明,与聚合物驱前相比,聚合物驱后的储层非均质性得到了一定改善;对正韵律储层,聚合物驱后底部层位储层非均质性在聚合物驱后进一步增强,而其他部分层位的储层非均质性减弱;对于复合正韵律储层,分段水洗明显,各韵律段中下部水洗较强,各韵律段上部水洗弱、剩余油富集。非均相复合驱前后的储层孔隙度分布变化差异小,但非均相复合驱后储层的非均质性变强。该研究对GD油田中一区及类似油藏的开发具有重要意义。     

非均质油层粘弹性凝胶颗粒提高采收率机理研究

通过非均质双填砂管调驱实验、平板夹砂模型驱油实验和微观驱油实验对黏弹性凝胶颗粒(PPG)提高非均质油层采收率机理进行了研究。非均质平行管岩心调驱实验表明:PPG可在孔隙介质中不断重复封堵与运移,具有良好的调驱性能;PPG优先进入并封堵高渗透层,调整非均质地层吸水剖面,将高渗和低渗岩心的分液量比由原来的高于90∶10调整至30∶70,具备显著的液流转向及油层分流能力;同时,PPG可将低渗透油层的采收率在水驱基础上再提高32.1%;而高渗透油层及整体采收率则分别提高13%和22.9%。微观驱油实验结果表明,PPG能够对不同孔径的孔道进行动态交替封堵,具有显著的封堵高渗孔道、调整非均质、增大波及系数的能力。非均质平板夹砂模型驱油实验中,PPG对不同渗透率条带中的原油都有驱动作用,最终采收率达89%。微观驱油实验结果表明,PPG在非均质油层中实现动态液流转向、扩大波及系数是其提高采收率的主要机理。     

聚合物驱后提高采收率方式实验研究

结合孤岛油田注聚区块地层情况,优选出了适于聚合物驱后进一步提高采收率的驱油剂─—阳离子聚合物,研究了其驱油机理、在均质岩心中的驱油效果、均质岩心聚合物驱后水驱不同倍数时的驱油效果;研究了非均质地层聚合物驱后进行调剖或不调剖的驱油效果,并与具有超低界面张力的驱油剂的驱油效果进行了对比.研究表明,聚驱后注入的阳离子聚合物通过吸附、絮凝等作用可使后续水驱波及体积进一步增加,聚驱后转水驱阶段越早注入阳离子聚合物其驱油效果越好,非均质地层聚驱后对高渗层进行适当的封堵再注入阳离子聚合物可较大幅度地提高采收率.     

驱油过程中的油水乳化对波及效率的影响

利用物理模拟手段研究了乳状液本身的波及效率、对驱油剂波及效率的影响及其原因.结果表明,驱油过程中发生乳化而生成的乳状液不仅自身具有较高的波及效率,而且可以提高驱油剂的波及效率,出现这种情况的原因是一方面乳状液的液滴可以封堵孔隙而降低高渗介质的渗透率,另一方面乳状液在多孔介质中运移时粒径的减小可以降低其进入低渗介质的阻力.     

两类典型非牛顿驱油剂的渗流特性

为考察不同流变性质的驱油剂在油藏中的渗流规律,基于孔喉作为实际油藏多孔介质最基本的流通单元和孔隙尺度随机分布的特点,提出了多孔介质的微观简化模型--二维随机变截面微管束.采用数值方法研究了粘弹型驱油剂和幂律型驱油剂在单个孔喉和多孔介质微观简化模型中的流动特性.结果表明,对于粘弹型驱油剂,只有当注入强度达到一定值时,粘弹效应才能明显地体现出来,渗流阻力随粘弹性的增强而增加,随孔隙尺度和非均匀程度的减小而增加.对于幂律型驱油剂,其渗流阻力随流体非牛顿性的增强而降低,随孔隙尺度和非均匀程度的变化规律与粘弹型驱油剂大体一致,但是在数值上远小于后者.对比分析驱油剂在岩心中的渗流规律发现,二维随机变截面微管束可作为多孔介质的简化模型,以此作为研究驱油剂渗流机理的基础模型可以避免岩心试验中多因素的综合作用,体现单一因素如流变性、孔隙介质结构和非均质性对驱油剂渗流特性的影响.     

适合海上B油田聚驱后非均相在线调驱性能评价

针对渤海B油田聚合物驱后储层非均质性增强,注水突进严重,产油量低等问题,通过室内实验评价研究,优选了两种非均相在线调驱体系FJX-1和FJX-2,开展了海上油田聚驱后,高含水期阶段非均相在线调剖、调驱性能评价及驱油效率分析。结果表明,聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系的封堵效率分别为61.42%、83.45%、93.17%,FJX-2调驱体系的复合黏度、弹性模量均好于聚合物和FJX-1调驱体系,表明其封堵性能与粘弹性能最好,对比液流转向能力,注入聚合物与FJX-1、FJX-2在线调驱体系后,高、低渗透率层的产液分数比分别从87:23、89:21、88:12下降到最低的61:39、48:52和35:65,在后续水驱中FJX-2在线调驱体系的岩心的高、低渗透率层的产液分数比依然可以达到66:34,FJX-2在线调驱体系对高渗透率层封堵效果明显。驱油实验可以看出,三种体系驱过程中最低含水率分别为：54.58、52.97、44.39。聚合物驱后继续FJX-1、FJX-2体系驱,可以提高采收率值分别为6.32%和11.84%,对比可知,最佳的调剖与调驱段塞组合为调剖(1500mg/L PL+1500mg/L JLJ)+调驱(1500mg/L RY+300mg/L PPG),非均相复合体系的调剖与调驱性能,通过对高渗透率层的有效封堵,不仅使中、低渗透率储层中的原油得到动用,同时对残留在储层内的部分原油也发挥了驱替效果。同时,矿场试验也表明,非均相复合驱在海上油田具有广阔的发展前景。     

泡沫在孔隙介质中的微观流动特征研究

泡沫在孔隙中的流动行为影响波及范围和驱油效率,对提高采收率起到重要作用。首先,建立单毛管模型,利用Level-set方法研究了泡沫在单毛管内流动的影响因素,分析了泡沫通孔隙介质中运移产生的贾敏效应、聚并机理和微观选择性运移机理,评价了不同类型泡沫的封堵性能;然后,通过XB油田岩芯的CT图像构建了真实的孔隙介质微观数值模型,研究了泡沫在其中的运移特点。结果表明,泡沫变形程度随管径比的增大而减小,润湿壁接触角对毛细管内泡沫的流变性无影响,半径1.2μm的N₂泡沫破裂时的液相流速临界值为64 mm/s;泡沫通过孔道时所受压力与其表面张力成正比,泡沫具有优先通过大孔道的微观运移特征;N₂泡沫稳定性强,封堵性能好,较适合高含水期的低渗油田进行调驱,为现场采用气液分散体系进行调驱并提高采收率提供有益启示。     

中高渗油藏空气泡沫封堵与流度控制实验研究

注空气是提高采收率的有效技术;但对于中高渗、非均质油藏,单纯注空气容易引发气窜,加剧老井腐蚀,带来安全隐患。因此,针对此类油藏进行空气驱,需要加入泡沫进行封堵和流度控制。通过室内实验,进行了空气泡沫封堵能力影响因素的敏感性分析,研究了空气泡沫段塞在不同驱替方式和不同驱替速率下的流度控制作用。研究结果表明,温度对空气泡沫稳定性有不利影响;在实验压力范围内,高压可以提高空气泡沫的稳定性;当气液比在1∶1~2∶1之间时,空气泡沫的封堵能力达到最大值;泡沫段塞后气驱,体系阻力因子先增大后减小;泡沫段塞后水驱,在一段时间内体系的阻力因子持续增大;无论是泡沫段塞后气驱还是泡沫段塞后水驱,较高的注入速率会带来较强的封堵能力。     

复合吸水颗粒深部液流转向剂注入性研究

由于吸水网络与控制网络的互穿结构,复合吸水材料颗粒具有吸水膨胀速度可控、吸水后强度高的特点。通过填砂管模型、变径管模型研究了复合吸水颗粒深部液流转向剂的注入特性、吸水后在孔喉中的运移情况。实验结果表明：在粒径小于孔喉尺寸的前提下,未吸水膨胀前颗粒可以顺利注入;吸水后即使颗粒直径大于孔喉直径也可以通过拉伸变形顺利通过,通过后立即恢复原状。注入过程中填砂管渗透率降低,颗粒膨胀后渗透率进一步降低,颗粒膨胀后在驱替压力足够大的情况下依然可以在填砂管微孔中运移。     

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。     

龙虎泡低渗透油田聚表二元复合驱实验研究

针对龙虎泡低渗透油田水驱开发效果差、采收率低等特点,开展了聚合物和表面活性剂二元复合驱在低渗透油藏适应性的室内评价实验.注入性实验表明,相对分子量为2 200万的FP-3聚合物注入渗透率46.45×10-3μm2的岩心未发生堵塞,具有良好的注入选择性及封堵选择性.驱油实验表明,聚合物和表面活性剂可分别提高低渗透岩心驱油效率10%和20%,且表面活性剂容易注入,可降低注入压力.在聚合物和表面活性剂不同段塞组合实验中,两者分段塞注入的方式优于单独注入表面活性剂或将两者混合后注入的方式,其中先注聚合物后注入表面活性剂的段塞组合方式最好,可提高采收率17.74%.因此,对于非均质性较弱的低渗透油田,可采用聚表二元复合驱技术,先注入聚合物降低储层的非均质性,后注入表面活性剂启动低渗区的剩余油.     

多孔介质中预交联凝胶颗粒渗流规律模拟

为了研究预交联凝胶颗粒(PPG)在多孔介质中的渗流规律,基于物质守恒定律建立反映预交联凝胶颗粒孔喉堵塞、堵塞颗粒变形重启动特性的PPG驱数学模型,并采用IMPES方法和四阶Runge-Kutta方法求解。结果表明:PPG可以在不伤害中、低渗部位前提下实现油藏深部调剖;PPG的注入速度和注入体积分数是影响调剖效果的重要因素;PPG粒径与孔喉直径的匹配性和临界压力是影响调剖效果的关键因素,粒径与孔喉直径之比和重启动临界压力较低时无孔喉堵塞,粒径与孔喉直径之比和重启动临界压力过高会造成储层伤害。     

聚合物驱后恢复水驱平行管试验研究

针对聚合物驱后恢复水驱 ,含水率上升迅速的实际情况 ,通过填砂管平行流动试验 ,分高、中、低 3种渗透率模拟油藏非均质性条件 ,采用 3种聚合物驱后提高采收率的试验方法 ,分析研究了压力、相对吸水量、各渗透层采收率、含水率的变化 ,以评价聚合物驱后的几种提高采收率方法。研究表明 :聚合物驱后不论水驱时间长短 ,只进行深部调剖 ,对有效封堵高渗透层、控制高渗透孔道的吸水能力和提高后续水驱的波及系数效果都不明显 ;而聚合物驱后恢复一段水驱 ,通过絮凝和固定技术 ,可以高效地调整注水剖面 ,有效地提高后续水驱的波及系数 ,采收率也有很大提高     

弱凝胶封堵高渗透带性能及启动低渗层的条件

通过低渗岩心驱替实验,研究水驱启动及驱动压力梯度,发现油层渗透率的增大,启(驱)动压力梯度降低,呈幂律指数关系式,最小启动压力梯度为0.006 MPa/m;最高启动压力梯度为0.13 MPa/m;通过高渗岩心驱替实验,研究凝胶的封堵性能,发现高渗带的渗透率越低,聚合物凝胶的突破转向压力梯度(最高压力值)、注入压力梯度、平衡注入压力以及封堵压力梯度也越高。通过计算得到不同线速度条件下,高渗带封堵1.0 m时,高渗带及基质渗透率对驱动油层前缘半径影响,发现基质油层的渗透率越高、高渗带的渗透率越低,基质油层的水驱前缘半径越大;反之越小。