致密砂岩动静渗吸增油机理实验研究

鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层多采用水力压裂造缝后注水开发的开采模式,由于砂岩的亲水性依靠毛管力作用的渗吸采油对致密砂岩储层提高采收率至关重要。为了探明长7致密砂岩储层的渗吸增油效果,选取鄂尔多斯盆地长7致密砂岩储层天然岩心进行了静态渗吸、动态渗吸影响因素分析,之后进行了含裂缝天然岩心动态渗吸影响因素研究。结果表明：动态渗吸采收率为静态渗吸采收率的2倍左右。静态渗吸主要受到毛管力的作用,存在最佳界面张力使采收率达到最大;动态渗吸采收率由渗吸及驱替两部分组成,渗吸对总采收率的贡献范围为15%～40%,其中小孔隙为主要贡献者。含裂缝天然岩心驱替后焖井渗吸采油提高采收率10%～15%。研究成果为现场增油措施的实施提供了指导和参考。     

致密油藏自发静态渗吸实验及影响因素

自发渗吸对致密砂岩油藏的注水开发有着重要意义,理想情况下自发渗吸驱油效率可以达到50%以上,目前国内外学者对致密储层自发静态渗吸研究不够系统和深入,实验模型不能真实和全面地反映储层物性及流体对自发渗吸的影响规律。针对以上问题,设计制作了典型区块致密储层天然岩芯和人造岩芯,开展了致密储层多因素自发静态渗吸实验,系统研究了渗吸时间、岩芯长度、岩芯孔隙度、地层水矿化度、岩芯渗透率、初始含水饱和度、界面张力及润湿性对致密储层渗吸驱油效率和渗吸速度的影响程度,定量评价了不同因素下渗吸驱油效果的变化规律。结果表明,影响渗吸驱油的主要因素为润湿性、孔隙度、渗透率、界面张力,初始含水饱和度次之,岩芯长度及地层水矿化度对渗吸驱油效率的影响最弱,作用强度最小,研究结果对致密储层有效注水开发提供了实验和理论依据。     

致密油压后渗吸分子动力学模拟

在渗吸采油过程里,致密油储层微纳米孔隙中流体的吸附散和运移行为难以通过常规实验手段来描述。采用分子动力学模拟研究在不同温度、不同时间下渗吸过程中原油从孔道置换的现象和致密油自身的赋存状态,并分析分子间的作用机制。模拟结果表明,原油的自身扩散能力和压裂液剥离能力是导致原油被置换出孔道的两种现象“析出”和“剥离”的原因。烷烃自扩散能力导致“析出”少量的游离态原油会在升温的影响下产生微弱增加,而由于压裂液对原油的配位数接近于1说明油水两相混相,大量的原油成油带状被“剥离”出孔道,剩下孔道内吸附态的原油随着温度的提升逐渐减少,并且从范德华力的角度解释原油对岩石表面的吸附是从远离压裂液一端率先发生。此外也揭示了压裂液中内部组分和岩石表面的羟基结合生成氢键和隔绝分子层使原油剥离的机理。此研究结果全面深刻的从分子尺度探究了压裂液/致密烷/纳米级孔道体系下渗吸驱油机理,对致密油开发具有指导意义。     

吉木萨尔芦草沟组致密油储层渗吸驱油特性

为评价吉木萨尔地区芦草沟组致密油储层的渗吸驱油潜力,利用井底岩心结合扫描电镜、接触角仪、核磁共振、X射线荧光能谱等仪器,对储层影响渗吸驱油效率的关键因素孔隙结构、润湿特性进行评价分析,并在传统自发渗吸实验的基础上结合核磁共振技术,研究该地区储层自发渗吸特征以及渗吸驱油采收率.结果表明:该地区储层润湿性与流体接触历史密切...     

致密油藏大模型逆向渗吸的物理模拟实验研究

为了研究致密油藏压裂和注水吞吐过程中逆向渗吸采油机理,通过大型露头岩样物理模拟实验系统,建立致密油藏逆向渗吸物理模拟实验系统和反向驱替渗流阻力测量物理模拟实验方法,对两种不同渗透率模型进行逆向渗吸物理模拟实验,研究逆向渗吸渗过程中的渗流规律,揭示逆向渗吸采油机理。研究结果表明:在实验条件下,逆向渗吸采油效果很弱,且渗透率越低,逆向渗吸置换效果越差;水通过毛管力进入基质置换其中的油,并在裂缝附近区域形成油水混合带,阻碍流体流动;2 m D和0.2 m D露头模型逆向渗吸作用区域分别为10 cm和8 cm;在逆向渗吸作用区域内,2 m D和0.2 m D露头模型逆向渗吸采出程度分别为6.3%和3.7%。     

基于核磁共振实验研究致密砂岩渗吸特征

基于核磁共振实验及岩心压汞测试数据,研究致密砂岩储层自发渗吸过程,定量表征不同级别孔喉对自发渗吸作用的贡献;结合伪彩图像处理技术,对岩心渗吸过程进行可视化观测研究。研究结果表明:致密砂岩自发渗吸不只发生在岩心表面,对深层孔喉也有作用;渗吸过程毛管力起主导作用,重力与浮力作用微弱;识别出测试岩心的渗吸孔喉范围,0.1μm是区分提供渗吸动力喉道和主要泄油喉道的界限;整个渗吸过程可细分为渗吸前期、渗吸中期、渗吸后期3个阶段。     

基于吼道分布特征的致密砂岩渗吸模型研究

自发渗吸作用是致密砂岩油藏重要采油机理,正确理解渗吸机理,充分发挥渗吸作用,对提高致密砂岩油藏的采收率具有重要意义。基于LW模型,根据恒速压汞试验喉道分布特征,建立了渗吸初期,自发渗吸质量与渗吸时间的关系式。选取长庆油田B418和B456两块岩心进行恒速压汞试验和渗吸试验,两块岩心根据解析模型求得的结果与渗吸试验结果吻合度较高,说明该方法正确可靠。试验结果同时表明, 致密砂岩自发渗吸与喉道半径相关,喉道半径越小,毛细管力也就越大,其渗吸时间也就越长,渗吸量也越大。     

致密油岩心渗吸机理及表面活性剂提高采收率实验

目前随着三塘湖油田致密油注水吞吐轮次的增加,油水置换效率急剧降低。为研究合适的表面活性剂,提高致密油渗吸采收率,通过采用核磁共振技术,并发明定量测量黏附油的渗吸实验装置,研究致密油岩心渗吸机理及表面活性剂吐温20、吐温80和仲烷基磺酸钠+椰子油二乙醇酰胺(WLW)溶液对致密油渗吸采收率的影响。结果表明:过渡孔喉中的渗吸滞留和岩石表面黏附油产生的原因是随着渗吸的进行毛管动力减弱,无法克服流动阻力;分散乳化油滴、降低界面张力、改善润湿性、降低黏附功降低因子,可以降低流动阻力、提高渗吸动力或者提高渗吸的毛细管动力与阻力差值,提高油水置换效率,实现表面活性剂提高渗吸采收率的目的。研究结果为采用表面活性剂提高渗吸采收率的深入研究及致密油藏的高效开发提供了理论参考。     

致密油藏驱渗结合采油可行性研究

致密油藏孔喉较小而渗吸作用显著,为提高致密油藏水驱效率,本文提出了驱渗结合采油方法,同时利用驱替与渗吸作用。为验证该方法的可行性与主控因素,本文在水驱模型的基础上,考虑了渗吸作用,并基于实验数据特征建立了渗吸项模型,建立了驱渗结合采油数值模拟模型。结果表明,渗吸作用有效增加了注入水的波及面积,有效置换出基质中的原油,提升了采油效率;主控地质因素包括基质/裂缝孔隙度、渗透率和渗吸经验参数,主控工程因素包括注水压力、裂缝间距和半长;现场应用表明相较水驱方式,驱渗结合采油的日产油速度提高了约1 倍,受效时间约为200 d,提高累产约为340 t,说明驱渗结合采油工艺可有效提高我国致密油藏的采收率,该模型可用于驱渗结合采油的优化设计。     

致密储层渗吸特征与孔径分布的关系

致密油气藏资源量巨大,作为重要的替代能源可以极大地缓解中国的原油对外依存度。致密储层微纳米孔隙发育,毛细管力渗吸作用强,充分发挥渗吸排驱作用对提高致密油气产出至关重要。然而,由于致密储层孔隙结构复杂,目前对于渗吸特征与孔径分布之间的关系尚不清楚。选取致密火山岩和页岩开展实验,并与致密砂岩进行对比。通过高压压汞测试和自发渗吸实验分别获得致密储层孔径分布和渗吸特征参数,并建立两者之间的相关关系。结果显示致密储层渗吸体积与时间的双对数坐标系下,自发渗吸曲线呈现三段式特征:初期直线段、曲线段和后期直线段。其中初期直线渗吸段为主要阶段,吸水速度大大超过扩散段,且吸水量占总吸水量的比例超过90%,可采用渗吸指数和扩散指数对渗吸特征进行表征。渗吸指数和扩散指数与孔径分布特征关系密切;渗吸指数约为0. 5,主要反映了宏孔孔径分布特征,渗吸指数越大,宏孔越发育;扩散指数低于0. 3,主要反映了中孔分布特征,扩散指数越大,中孔越发育。本文研究有助于理解致密储层渗吸特征与孔径分布的关系,对发挥渗吸驱替作用和提高致密油气高效产出具有重要意义。     

致密油藏动态渗吸实验及主控因素

渗吸作用对于致密油藏的注水开发有着重要作用,目前中外学者在动态渗吸方面开展大量的室内研究,但由于实验模型设计过于理想,不能真实而全面地反映注水驱替过程中储层特征、裂缝及注水参数对动态渗吸的影响规律。针对以上问题,设计制作了二维平板双重介质模型,定量评价了基质渗透率、储层非均质性、层内天然裂缝、人工裂缝、层间非均质性、隔层发育程度及注水速度对渗吸贡献的大小,明确了影响渗吸贡献的主控因素。结果表明,层内天然裂缝和注水速度是影响基质渗吸贡献的主要因素,基质渗透率和人工裂缝影响次之,隔夹层发育程度影响最小,建立了一种适用于双重介质储层的基质-裂缝采出程度贡献估算方法,实现了定量计算并区分基质与裂缝对采收率的贡献率。     

脱气对致密油藏流体渗流规律影响研究进展

 致密油藏大多含有溶解气,开采压力低于泡点压力时溶解气析出,产生渗流阻力,影响产能。从致密储层孔喉结构特征入手,阐述了脱气后致密油藏流体渗流特征形成的内因,分析了油藏脱气后流体的流动特征和影响因素,对比了致密油藏和常规油藏在脱气后流体渗流特征的差异,概述了现有的研究手段及相关数学模型的研究现状,展望了脱气后致密油藏流体渗流规律研究趋势。     

致密油藏分段压裂水平井注二氧化碳蓄能吞吐方式

随着油田勘探开发程度不断加深,水平井初期产油量低且递减快、地层能量补充不足等问题严重的影响了油田的后续开发。本文通过油藏数值模拟技术,建立概念模型和实际模型,对致密油藏水平井注二氧化碳展开针对性研究,优化能量补充方式,选择合理的生产参数,明确致密油层水平井开发技术对策。结果表明,相同储层条件下,平注平采较直注平采的开发方式可以有效补充地层能量,而二氧化碳吞吐开发方式更合适在渗透率在0.2~0.3mD以下的储层。就研究区块而言,优选其开发方式适合于注二氧化碳吞吐,同时,相较于每吞吐轮次等量注入二氧化碳的方案,逐步提高每吞吐轮次的二氧化碳注入量的方案可以更为有效补充地层能量,使每个吞吐周期产出更多的油,随着吞吐周期的增加,开发效果愈加明显。     

第1章 致密砂岩油藏考虑非线性弯曲段的数值模拟研究

致密砂岩油藏非线性渗流特征显著。但是目前的非线性渗流数学模型和数值模拟方法没有反映非线性弯曲段对油田生产的影响,导致产能预测精度差。因此,本文基于非线性弯曲段的表征方法以及考虑非线性渗流特征的相对渗透率计算方法,建立了三维三相非线性渗流数学模型,并研制了相应的数值模拟模块。通过研究发现,渗透率损失主要集中在距离井较远的油藏中部;非线性模型和拟启动压力梯度模型的初期产能相等,均小于常规模型。对于渗透率相同的大庆和长庆致密砂岩油藏,由于大庆致密砂岩油藏的喉道分布范围更窄,导致开发过程中大庆油田的渗透率损失更大,因此开发效果更差。     

致密油藏润湿返转提高采收率技术

针对致密油藏目前开采方式存在产量递减快、可采储量低的问题,通过构建基于离散裂缝网络的致密油藏润湿返转提高采收率数学模型,并编制相应全隐式数值求解算法,进一步研究了亲油储层周期注入表面活性剂方式的驱油效果及影响因素。结果表明:周期注入表面活性剂能够使储层产生润湿性返转,诱导自发渗吸,进而有效动用基质内剩余油,较目前开采方式可进一步提高采收率幅度10%;周期注表活剂的驱油效果随着原油黏度的降低、基质渗透率的增大或者压裂密度的提高而变好,当地层原油黏度低于7 m Pa·s、基质渗透率不低于0. 01 mD、裂缝间距不高于150 m时,周期注表活剂可取得明显的增油效果。     

裂缝性低渗透油层渗吸作用的数学模型

为深入认识毛管力渗吸作用 ,根据油水两相 Darcy定律 ,研究了油层中含水饱和度、渗透率和润湿角余弦对毛管力作用产生窜流的影响 ,认识到在水湿裂缝性储层中 ,毛管力产生的窜流 ,起到了水从裂缝渗入到基质并把其中原油置换出来的作用 ,有利于该类油层的开采。推导出裂缝性储层中毛管力作用下基质和裂缝间油水交换的偏微分方程 ,通过有限差分方法求解计算加深了渗吸法采油适用的地质条件和开发指标变化特征的认识 :渗透率越低 ,水湿性越强 ,裂缝越发育 ,渗吸作用采油效果越好