稠油组分油水界面zeta电势及其影响因素研究

测定了辽河油田杜-84稠油化学官能团四组分(酸性分、碱性分、两性分、中性分)与极性四组分(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)的zeta(ξ)电势,考察了水相pH值、盐度等因素对ξ电势的影响。结果表明,官能团各组分间ξ电势绝对值的差别较明显,其中酸性分最高,两性分最低、碱性分和中性分居中。酸性分在pH=1l时ξ电势绝对值达到最高,其他组分的ξ电势在pH=12时达到最高。极性四组分ξ电势绝对值差别不大,各组分ξ电势绝对值都随着pH值升高而升高。在盐度为lg／L左右时,各组分的ξ电势绝对值都有一个极大值,总趋势是,各组分ξ电势绝对值基本上随着盐浓度的增加而减小。碱性条件下(pH=ll～12)水包稠油乳状液中起稳定作用的官能团组分主要是酸性分和极性四组分中的沥青质。水相的碱性条件有利于水包稠油乳状液的稳定,盐在特定浓度下具有一定的稳定水包稠油乳状液的作用。但从总体趋势看,盐含量的增加会破坏乳状液的稳定性。用离子交换色谱分离得到的官能团组分更能揭示稠油中界面活性组分的内在本质。     

多孔介质中稠油的非线性渗流特征实验与分析

针对多孔介质中稠油的渗流规律及稠油启动压力的测定方法展开研究,利用质量守恒原理及修正的达西定律建立了一维多孔介质中稠油的不稳定渗流压力变化规律数学模型,提出了一种多孔介质中稠油启动压力的不稳定测定方法。在此基础上,利用室内实验完成了3种渗透率及3种原油黏度组合时的稠油启动压力测定;并预测了这几种组合条件下稠油的拐点温度。研究结果表明:同一介质内,随温度增加稠油的启动压力逐渐降低,原油黏度的增大,拐点温度呈指数递增;同一种原油,随渗透率的增大,原油拐点温度逐渐降低。井楼一区III8-9层高温度拐点主要分布于油藏北部以及中部,原油流动能力较差。油藏东部温度拐点相对较低,稠油在地层内的流动能力强。     

考虑启动压力梯度的直井压裂渗流模型与实验

采用直井压裂技术开发低渗透稠油油藏在工程上表现出较理想的经济效益。基于渗流理论和水电模拟实验,建立了低渗透稠油油藏直井压裂后形成垂直裂缝的渗流模型。由于稠油在低渗地层中表现出非牛顿性,该公式进一步考虑了启动压力梯度、有效运动边界和有效边界压力,建立针对径向流向椭圆流转变的渐变流模型,通过半缝长与供油半径比值判断渐变流模型中的径向流、椭圆流的临界边界。设计一种存在击穿电压的溶液用于电模拟实验,适用于模拟稠油的启动压力梯度,并对启动压力梯度对产能的影响做了分析。     

特低渗透油藏渗流特征实验研究

目前,国内外对启动压力梯度的研究基本都集中在理论研究层面,实验研究很少.用胜利油田某特低渗透油藏的天然岩心,通过实验研究了水在特低渗岩心中的启动压力梯度及流速—压差关系,束缚水饱和度下油在特低渗岩心中的启动压力梯度及流速—压差关系.通过对实验数据回归,得出了最小启动压力梯度、拟启动压力梯度、最大启动压力梯度及描述流速—压差曲线参数与岩石气测渗透率、流体黏度的经验公式,建立了确定最小、最大启动压力梯度的图版.研究表明,特低渗地层启动压力梯度及描述流速压差曲线的参数与岩石气测渗透率/流体黏度比值有很好的相关性,拟绝对渗透率与岩石气测渗透率有很好的相关性.     

多因素作用下的稠油流动界限试验

稠油在储层中的流动能力受温度、压力和渗透率等多重因素影响,以普通稠油和特稠油为研究对象,通过原油的黏温性和流变性测试获得稠油的反常温度点,结合岩心单相渗流试验,研究多因素影响下的稠油流动特征变化规律,并建立流度与拟启动压力梯度和启动温度的关系。结果表明：普通稠油和特稠油通过黏温关系和流变特性获得的反常温度点分别为60和80℃,在低渗、中渗和高渗岩心上发生流动状态变化的温度点分别为80、65、60℃和120、90、80℃;稠油拟启动压力梯度随着温度的升高、渗透率的增加而减小,并利用原油流度与有效驱替压力关联了两类稠油的流动状态转换区间,得到相关性良好的多因素影响下稠油的拟启动压力梯度表达式和启动温度表达式,能够更加准确的预测稠油油藏的极限泄油半径和转驱温度。     

低渗碳酸盐岩稠油油藏启动压力梯度研究

采用“压差-流量”法测定了3个渗透率级别、3个原油黏度级别条件下的低渗透碳酸盐岩油藏样品的非达西渗流曲线.得到不同黏度、不同渗透率条件下叙利亚O油田的油相启动压力梯度及流量-压差关系,分析认为原油黏度和渗透率对低渗透碳酸盐岩稠油油藏启动压力梯度影响明显;通过对实验结果进行非线性回归,得到适用于低渗碳酸盐岩稠油油藏的启动压力梯度与流度关系的经验公式及关系图版;通过加热测定高温对启动压力梯度影响,与冷采条件下相比,高温条件下低渗碳酸盐岩稠油油藏油相启动压力梯度可下降约1个数量级,从而有效改善了原油在地层的渗流能力,但高温改变启动压力梯度存在临界温度.该研究成果为低渗碳酸盐岩稠油油藏开发方式优选及热采参数优化提供了理论支持.     

稠油组分油水界面zeta电势及其影响因素研究

测定了辽河油田杜 84稠油化学官能团四组分 (酸性分、碱性分、两性分、中性分 )与极性四组分 (饱和分、芳香分、胶质和沥青质 )的zeta(ζ)电势 ,考察了水相pH值、盐度等因素对 ζ电势的影响。结果表明 ,官能团各组分间 ζ电势绝对值的差别较明显 ,其中酸性分最高 ,两性分最低、碱性分和中性分居中。酸性分在 pH =11时 ζ电势绝对值达到最高 ,其他组分的 ζ电势在 pH =12时达到最高。极性四组分 ζ电势绝对值差别不大 ,各组分 ζ电势绝对值都随着pH值升高而升高。在盐度为 1g/L左右时 ,各组分的 ζ电势绝对值都有一个极大值 ,总趋势是 ,各组分 ζ电势绝对值基本上随着盐浓度的增加而减小。碱性条件下 (pH =11～ 12 )水包稠油乳状液中起稳定作用的官能团组分主要是酸性分和极性四组分中的沥青质。水相的碱性条件有利于水包稠油乳状液的稳定 ,盐在特定浓度下具有一定的稳定水包稠油乳状液的作用。但从总体趋势看 ,盐含量的增加会破坏乳状液的稳定性。用离子交换色谱分离得到的官能团组分更能揭示稠油中界面活性组分的内在本质。     

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。     

普通稠油启动压力梯度表征及物理模拟方法

基于管流模型及流变原理,分别设计了5种不同黏度原油实验方案,得到了管径1mm条件下原油黏度340～44500mPa•s范围内启动压力梯度随黏度变化关系,从宏观上验证了普通稠油存在启动压力梯度,同时在此基础上设计了考虑微观孔喉结构的填砂管模型,其中填砂管气测渗透率为（186.4～6698.0）×10^-3 μm²,原油黏度为10～450mPa•s,实验结果表明：在相同气测渗透率条件下原油黏度越小启动压力梯度越小,且两者呈较好的线性关系;在相同原油黏度条件下,开始随着气测渗透率的增加启动压力梯度迅速减小,当渗透率高于600×10^-3 μm²左右时,启动压力梯度随渗透率增加而减小的幅度趋于平缓;初始条件下随着流度的增加启动压力梯度迅速降低,当流度K/μ突破25 μm²/Pa•s后,随着流度的进一步增加,启动压力梯度降低速度趋于平缓,且二者呈幂函数关系     

低渗碳酸盐岩稠油油藏热采渗流特征研究-以叙利亚O油田为例

叙利亚O油田Sh油藏是典型的低渗碳酸盐岩稠油油藏;该油藏具有渗透率较低,原油黏度高的特点,国内外对低渗碳酸盐岩稠油渗流特征的系统研究较少。为此,针对Sh油藏为例开展了低渗碳酸盐岩稠油油藏的渗流特征研究,采用非稳态法对比分析了低渗碳酸盐岩稠油油藏与高渗砂岩稠油油藏渗流特征差异性。应用"压差-流量"的方法进行驱替实验,测量了不同温度下地点压力梯度的变化特征。采用解析法计算了不同开采阶段温度剖面沿垂直水平井方向的变化规律,建立了变启动压力梯度渗流模式;并通过在数值模拟中考虑启动压力梯度,对比研究了水平井热采与冷采的开发效果差异。研究结果表明,Sh油藏高黏原油呈假塑性流型特征,加热能够显著改善地下渗流能力、提高驱替效率,水平井渗流过程呈现变启动压力梯度深流模式,热采能够显著增加鞋油半径。研究为确定热采有效动用条件与界限、论证合理井网井距奠定了基础。     

稠油热采底水条件下物理模拟实验技术

研究了高温底水物理模拟实验系统的组成,建立了稠油热采底水条件下物理模拟实验方法,并以渤海LD底水油田为例,利用该系统开展高温底水物理模拟试验研究,模拟研究了热采驱替方式、底水能量、井型对底水侵入的影响。高温底水物理模拟实验技术的开发,能同时实现高温和底水条件下的物理模拟实验,该技术可推广应用于海上底水稠油油藏热采技术的实验研究中,为海上底水稠油油藏高效开发方案的编制提供技术支持。     

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。     

沉船舱内重油加热数值分析

采用专业的流体力学软件开展数值模拟工作,研究给定尺度油舱的重油在加热棒加热及热油注入的两种情况下,油舱重油的热扩散问题。采用加热棒加热重油和注入热油的方式进行数值模拟,分析油舱内重油的温度的平均热扩散和空间分布规律。从数值分析结果可以看出：采用加热棒加热油舱内的重油,油舱内温度随时间的变化是显著升高后达到稳定温度,分别经历了重油温度线性增加、升温速度随温度升高而略有减小和稳定段三个阶段,且温度达到稳定时在空间范围内变化不明显;注入热油情况时,油舱内重油温度随时间升高速度大于加热棒加热的温度升高速度,也呈现出明显的三个阶段：线性段温度升高较快、弯曲段升温速度明显变慢和稳定阶段,且注入的热油温度越高,油舱内的重油温度越高,重油温度沿油舱的展向变化也非常小。与加热棒加热重油相对比,注入热油后油舱内重油的温度状况得到明显的改善,采用注入热油的方式对增加油温和油的运动速度具有显著的优势。数值分析结果可为沉船重油回收加热棒布置提供参考,热油注入模拟可以解决油舱内重油流动缓慢、在抽油口难以抽出重油的难题。     

边水稠油油藏蒸汽吞吐后转冷采物理模拟研究

针对热采后期开发效果受限的边水稠油油藏,提出热采吞吐后转化学冷采的开发方式,利用高温高压三维物理模拟系统进行了边水稠油油藏物理模拟实验,研究了边水影响下蒸汽吞吐过程的温度场、转化学冷采前后的生产动态特征。结果表明,蒸汽吞吐开发边水稠油油藏的过程中,受边水侵入的影响,油层加热范围呈非对称状,随着吞吐周期的增加,边水附近的油层加热范围明显不断缩小,逐渐形成水窜通道,使得水侵区域附近的油层动用变差;油层加热范围与边水的侵入相互影响,相互制约。降黏剂起到乳化降黏、减缓水侵的作用,结合水侵规律,合理利用边水能量,转为冷采开发可提高34%的采出程度。同时,利用数值模拟确定了该技术所适用的油藏范围。该研究成果对边水稠油油藏的开发具有一定的借鉴意义。     

温度对原油四组分高压热解性能的影响

在30 MPa压力下对塔里木原油四组分进行封闭体系的热解实验,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC/MS)分别对原油四组分热解反应的气体产物及饱和分热解过程的液态产物进行分析.结果表明:原油四组分热解气体产物中C1组分产率明显高于C2~C5组分,气体产物中C1~C2组分的产率及气体总产率随热解温度升高而增加;在温度高于450℃时,四组分总产气率的大小顺序为:沥青质饱和分芳香分胶质.随热解温度升高,饱和分中的主要组分C12~C18的反应程度加剧.在410℃时,饱和分热解以裂解反应为主,在大于490℃时,裂解和缩合反应程度都在增加,导致气相产物的产率提高及液相产物中主要组分向大分子烃类转移;且温度升高,液态产物分布的离散程度增加.     

深层稠油油藏注天然气吞吐泡沫油流特征数值模拟研究

深层稠油油藏的有效开采是世界性的难题,天然气吞吐开采是有效的方法之一。其中天然气吞吐回采阶段泡沫油流的驱油特征研究尚不深入。本文采用考虑泡沫油的数值模拟方法,以吐哈鲁克沁油田深层稠油油藏天然气吞吐为实例,从模拟网格尺寸、油藏非均质程度、注入气溶解速度等角度,对吞吐回采阶段的“泡沫油流”的渗流特征展开描述。研究结果表明,数值模拟研究要建立适宜的网格模型才能反映真实的泡沫油流动态;注气气体扩散水平较高时,非均质的影响效果显现,气体优先从储层突破影响原油的生产;当注入气体溶解速率低时,微气泡少,影响稠油的流动性,累积采油量减少。     

一株沥青质降解菌的筛选及其对稠油作用评价

以稠油中的沥青质组分作为唯一碳源,利用选择性富集方法,从油田采出水筛选得到一株能够降解沥青质的菌株S,分子生物学分析表明,菌株S与Genbank中Bacillus subtilis Bsn5的序列相似度达99％.利用菌株S对富含沥青质的稠油进行了微生物降解评价实验,分析了其对稠油物理化学性质的影响.结果表明,经菌株S作用后,稠油外观及组成结构都发生了明显变化,其中烷烃含量增加,沥青质组分降低,沥青质降解率达到34％;稠油黏度和密度也相应降低,降低程度分别为34.11％和4.57％;菌株S对稠油的作用,改善了稠油的物化性质.