孔隙砂岩中的混相流动特性试验研究

利用异丙醇(isopropanol,IPA)和水对高黏度的流体驱替低黏度的流体和低黏度的流体驱替高黏度的流体两种混相驱替模式进行试验,研究流速和驱替模式对于混相流动和弥散系数的影响。结果表明:在IPA驱水的过程中,驱替的界面平稳而整齐,驱替的速度较低时,IPA突破较早,IPA质量分数达到1.0时所需注入的体积较少,效率高;在水驱替IPA的过程中,当水的流动速度较小时突破也较早,纯水时所需注入的体积较少,效率高;用低黏度流体驱替高黏度流体时,驱替发生"拖尾",黏性指进比高黏度的流体驱替低黏度流体的过程中严重;弥散系数与平均速度成正比,其比例系数与孔隙介质的结构和驱替类型相关,同一介质低黏度驱替高黏度流体时,其比例系数较大。     

缝洞型油藏裂缝内油水两相流动特征研究

基于缝洞型油藏裂缝的多尺度性,设计制作不同开度的裂缝模型,开展裂缝内水驱油可视化实验,分析重力分异、注水流速、驱替方向、裂缝开度等因素对油水流动形态与驱油效果的影响。研究结果表明:裂缝开度和注水流速会影响油水流动特征。水平方向驱替过程中,较低流速时注入水主要波及裂缝底部,存在最优注入流速使得水驱波及效果最优。垂直方向驱替过程中,随着注水流速的增加,水驱前缘由活塞式向非活塞式过渡,并逐渐出现前缘舌进现象。基于实验结果,建立垂直驱替时裂缝中油水两相流动形态识别图版,可用于预测不同裂缝开度和注水流速条件下裂缝内水驱油流动形态。     

重力稳定气驱判别模型和试验

通过室内试验,研究储层倾角、注入速率和原油黏度等因素对重力稳定注气提高驱油效率的影响,根据注采数据和管内残余油砂分布,分析其提高采收率原理。通过理论推导,建立简易量化的顶部注气重力稳定判别模型NGAGI,综合考虑储层倾角、渗透率、驱替液与被驱替液密度差异、原油黏度和注气速率等因素的影响。结果表明:增大地层倾角、减小注气速率和降低原油黏度,可延长重力稳定高效驱油时间,提高采收率,气驱后管内残余油砂分布显示,排除端部效应导致模型两端效果不好,模型中部重力稳定气驱后残余油饱和度低于10%;当NGAGI1时,可实现重力稳定气驱模式,并通过室内和矿场试验验证,可有效评价重力稳定气驱前缘稳定性,为油田矿场应用提供一定的决策依据。     

孔隙型碳酸盐岩储层注气注水提高采收率试验

中东地区部分碳酸盐岩储层类型以孔隙型为主,裂缝不发育,气测渗透率低,流体物性较差.以中东某油田S油藏为例,开展注气和注水可行性试验研究,并探讨其提高采收率的微观渗流机制.结果表明:受物性特征影响,储层注伴生气驱最小混相压力高,地层条件下不易达到混相驱替,但整体上岩心注烃类气驱效率要高于水驱效率,尤其当达到混相条件时,气驱效率明显提高;注烃类非混相驱油效率也相对较高,主要是由于储层原油黏度较高,气驱使原油体积膨胀,黏度降低,进而改善流动性;试验采用的水驱和气驱方式在微观上主要动用大孔隙中的可动流体,可考虑优化驱替方式进一步提高驱油效率.     

黏弹性驱替液所产生的微观力对驱油效率的影响

多孔介质中的驱油效率一般是由宏观驱替压力梯度与油水间界面张力的比值来确定的.但是,当宏观驱替压力梯度恒定时,无法用宏观力去解释黏弹性对驱油效率的影响.为此,分析了弹性和非弹性驱替液作用在残余油上的微观力,以及作用在流动的弹性和非弹性流体中各"点"上应力的异同,用数学方法计算了流体支点受到不同大小应力对微观流线的影响,研究了微观流线的改变对作用在微观残余油上的作用力的影响;通过实验证明了在宏观压力梯度不变的条件下,增大的微观力主要作用在孔隙中各种残余油团的突出部位,使突出部位变形并移动.可视岩心模型实验结果证实了上述计算和分析的结论,给出了不同黏弹性流体对岩心驱油效率的影响,以及考虑黏弹性对驱油效率的影响因素后的数模计算结果,并且与现场大规模聚合物驱的效果以及现场密闭取心结果进行了对比.上述数学模拟计算、分析、实验室和现场试验结果都表明,当驱替液的弹性增加时,作用在残余油的微观力也会改变.结果是,在驱替压力梯度恒定的条件下,黏弹性驱替液比非弹性驱替液的驱油效率高.这种用微观流线和微观作用力的分析方法以及所得到的结论应有助于进一步了解多孔介质中驱油效率的机理,有助于优化驱油方案设计,有助于筛选和研制更好的化学驱油剂和分析注入非牛顿流体和凝胶时出现的现象.     

老井多元热流体增产引效影响因素实验研究

针对渤海稠油油田冷采井低产低效原因分析,通过室内驱替实验研究了多元热流体增产引效工艺在非热采完井稠油油田应用的可行性;并研究了不同温度、不同原油黏度及不同含水率条件下影响因素。室内实验结果表明:多元热流体增产工艺对稠油冷采井具有明显增产作用。当注入温度在90~100℃条件下,原油黏度在500~2 000 m Pa·s,驱油效率均可达70%以上;含水率小于60%时,驱油效率可达55%。     

随机多孔介质中的不混溶驱替

对随机多孔介质中粘滞指进的分形性质进行研究,建立正方网格来模拟多孔介质中润湿流体的侵入和流动,运用决定论模型进行研究。结果表明,多孔介质的几何拓扑强烈地影响了粘滞指进的结构和驱替过程。粘滞指进图像扫及面积随着迭代次数n的增加而增大。增加迭代次数n和网格尺寸,会导致驱扫效率E的增大。     

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。     

方形通道内流体流动的耗散粒子动力学并行计算

利用耗散粒子动力学(DPD)对方形通道内流体流动进行了模拟.通道壁面由3层粒子组成.在壁面附近实施了无滑移边界条件,在流动方向实施了周期性边界条件.计算中对每一颗粒子施加重力,从而驱动整个流体流动.计算结果表明,流体充分发展的速度分布与基于N-S方程的数值模拟结果一致.并行计算结果表明,DPD很适合于并行计算.与每个节点所处理的总的粒子数目相比,只有少数粒子参与通信,因此能够获得较高的并行效率.当节点数目为18时,并行效率仍然在80%以上.     

孔隙介质中非混相微观驱替机理及影响因素

石油工程注水开发过程中,存在着多种微观驱替机理。对活塞型驱替机理、海恩斯跳跃、爬行机理、卡断机理、小孔包围大孔机理、指进机理和绕流、粘附现象、部分膜流动机理、汇聚现象等驱替机理分别进行了综述和探讨。这些驱替现象能否发生、发生的相对重要性依赖于外部条件(如注入速度、注入压力)、孔隙介质的微观几何形状及结构形态、流体性质、储层特性以及两流体之间的界面张力等。结合薄片岩心动态驱替模型实验结果及相关文献,简要指出了各种驱替机理的影响因素。     

界面特性对聚合物驱油时驱替速度的影响分析

针对界面特性（界面流变特性、界面张力特性、润湿性）在聚合物驱油过程中的重要性,将油藏孔隙介质简化成具有相继收缩和扩张的波纹管模型,根据能量平衡原理建立了波纹管中聚合物溶液驱替时的界面特性参数和驱替速度之间的数学模型,用有限差分方法求解,研究了界面粘度、界面张力、润湿角变化对聚合物/油界面速度的影响。研究结果表明：润湿性变化影响界面的驱替速度,当界面的曲率方向与驱替方向相反时,无因次界面张力和无因次界面粘度的增加都使无因次界面轴向速度降低,且界面轴向驱替速度关于孔隙单元中心不对称。     

基于格子玻尔兹曼的润湿性对降压效果的研究

改变油藏润湿性和降低油水界面张力是解决低渗/特低渗油田注水压力高问题的有效方法。而室内驱替实验时,表面活性剂浓度不仅影响油水界面张力,还会影响岩石表面润湿性能,无法准确评价表面活性剂的润湿性能对降压效果的影响。格子Boltzmann方法通过控制流体和固体间作用参数能够独立控制界面张力大小,并能够模拟任意接触角变化。因此,基于格子Boltzmann方法,应用二维平板模型,考虑粗糙表面,设置微观梯形结构,研究了毛管数、邦德数及黏度比等不同无量纲数条件下润湿性改变对降压率的影响。结果表明,毛管数越小,邦德数越大、黏度比越大、接触角越小,降压率越高、降压效果越明显;接触角存在一个最佳范围,超过此范围继续降低接触角,降压效果不明显;对于多孔介质,改变润湿性对降压率影响比单通道更加明显。     

水平井偏心环空低速顶替运移机制研究

水平井固井顶替过程中,受限于现场设备,难以实现紊流顶替,而在层流流速区间内,两相流体在偏心环空中运移机制复杂。基于计算流体动力学方法,建立几何模型和数值模型,采用流体体积法对两相流体顶替界面进行追踪,研究了不同顶替流速下水平井偏心环空流体运移机制。结果表明,（1）低偏心度下,1倍隔离液用量能够实现90%顶替效率,而当偏心度大于0.5时,顶替效率相对较低,即使增加隔离液用量,也未能提高顶替效率;（2）针对套管严重偏心情况,将流速由1.0 m/s降低到0.2 m/s,有助于界面平稳发展,并多置换出6.8%钻井液,解决窄边滞留,宽边指进问题;（3）水平井偏心环空固井注替过程存在偏心效应、重力效应、黏滞效应等多方面影响,这些因素相互制约、相互作用,因此,针对现场实际井况,合理设计固井工艺参数,不仅能提高固井质量,还能起到降本增效的作用。     

西峰油田特低渗弱亲油储层微观水驱油特征

目的研究特低渗弱亲油储层水驱油过程、水驱油效率及其影响因素。方法运用岩心实验和真实砂岩模型实验研究方法。结果西峰油田特低渗弱亲油储层微观水驱油效率平均49．3％，无水期驱油效率21．3％；孔隙中水主要是以活塞式驱油为主，非活塞式驱油少见；微观残余油主要以绕流和油膜形式存在；提高注水压力可使该类储层微观水驱油效率提高12％，并且当注水倍数大于2PV时对最终水驱油效率影响不大；表面活性剂能够提高此类储层的微观水驱油效率10％左右。结论弱亲油储层与亲水、弱亲水、中性特低渗储层的微观水驱油效率相当或无显著的差别，但无水期微观水驱油效率明显低于亲水性储层；孔隙结构是决定特低渗储层微观水驱油效率的主要因素。     

钻井工程中沥青与钻井液动态置换规律实验研究

钻井工程中钻遇活跃沥青层时,涌漏并发等恶性事故严重影响钻井作业的正常进行。针对中东Y油田沥青层钻井面临的严重钻井液漏失与沥青侵入问题,首先分析了沥青层特征和钻井液漏失特点,发现沥青与钻井液间的重力置换是钻井液漏失和沥青侵入的主要原因。研制了可视化沥青-钻井液动态置换模拟实验装置,分别在钻井液循环和静止状态下,模拟研究了钻井工程中钻井液与沥青的动态置换过程,分析了钻井液密度和黏度、地层裂缝宽度以及沥青黏度对置换过程的影响规律。结果表明,随着钻井液密度增加,沥青置换量呈对数增大趋势;随着地层裂缝宽度增加,置换量呈线性增大趋势;随着沥青黏度增加,置换量呈对数减小趋势;而钻井液黏度与置换量呈负相关关系。因此,钻井作业中,需合理控制钻井液密度以平衡地层压力;适当提高钻井液黏度;重点加强钻井液随钻堵漏作用,有效封堵地层裂缝,减少和堵塞钻井液漏失与沥青侵入井筒的通道。结合控压钻井技术,在该方法的指导下后续钻井作业中顺利钻穿沥青层。     

油水黏度比对油藏注水开发效果的影响

对于层间流体性质差异较大的多层非均质油藏,在进行笼统注水开发时,层间油水黏度比差异对于油藏开发效果有较大影响。通过使用CMG油藏数值模拟软件建立多层油藏一注两采机理模型,从剩余油分布、波及系数、驱油效率及采出程度等多个方面分析层间油水黏度比差异对开发效果的影响,确定多层合采油藏合理的层间油水黏度比级差界限。研究认为,多层非均质油藏笼统注水开发时,低油水黏度比油层对高油水黏度比油层有较大影响,层间油水黏度比级差越大,层间矛盾越突出,低油水黏度比层波及系数、驱油效率明显上升,高油水黏度比层波及系数、驱油效率大幅下降,层间动用程度差异越大,剩余油主要富集在高油水黏度比层,油藏开发效果越差,合理的层间油水黏度比级差应控制在3以下。     

毛细管内两相流体驱替规律研究

本文模拟了不同半径毛细管中水驱油和油驱水时界面移动的全部过程,为深入理解液-液两相流动机理,建立正确的两相流流动模型提供一定的依据,探索孔隙内流体驱替速度与外加压差之间的关系。根据实验数据,发现它们之间存在很强的规律性,其流动规律明显偏离泊谡叶公式,依据实验资料,得到的结论是：两相驱替时界面移动的动态接触角余弦与外加压差之间存在线性关系;进而得到动态毛细管压力与外加压差之间的线性关系;两相驱替时,液体的流动规律是,界面的移动速度与外加压差成线性关系,对于水驱油和油驱水时,直线的斜率不同,其截距是静毛细管压力,转变点的压力与静态接触角和直线的斜率有关。     

吉木萨尔芦草沟组页岩油储层润湿性特征与影响因素分析

润湿性是页岩储层的重要物性之一,关系到开发方式的制定和生产制度的优化。借助Amott法与接触角法测定了吉木萨尔芦草沟组储层不同岩性样品的润湿性并对比了两种测试结果的差异;通过RoqSCAN技术测定了岩心表面矿物组分,结合原油组分分析了吉木萨尔芦草沟组储层在不同工作液下的润湿特征并分析了组分对润湿性的影响。此外,通过渗吸驱油实验讨论了润湿性对渗吸驱油效率的影响并筛选了适用于吉木萨尔的表活剂类型。结果表明：岩性与原油物性是影响吉木萨尔芦草沟组储层润湿性的关键因素,其中石英、绿泥石、伊利石含量更高的层段亲水性更强,白云石、黄铁矿、伊蒙混层及高岭石含量更高层段亲油性更强,长石含量对吉木萨尔芦草沟组润湿性的影响不大,原油中胶质沥青质含量更高层段亲油性更强。芦草沟组储层在地层水与瓜胶压裂液环境下普遍偏油湿,非离子类表活剂更加适用于吉木萨尔芦草沟储层,改变润湿性的性能更加稳定,能显著提高亲油岩心的渗吸驱油效率。     

裂缝性致密砂岩油藏渗吸驱油效果影响因素

裂缝性致密砂岩储层物性较差,非均质性强,且发育微裂缝,注水开发效果较差,渗吸驱油作为致密油储层水驱采油的一种主要机理受到越来越多的关注。室内以鄂尔多斯盆地某油田裂缝性致密砂岩储层天然岩心为研究对象,通过自发渗吸实验,评价了原油黏度、注入水矿化度、温度、渗透率、润湿性以及表面活性剂对渗吸驱油效果的影响。结果表明,原油黏度越低,注入水矿化度越低,温度越高,渗透率越大时,渗吸驱油采收率越高;其中润湿性对渗吸采收率的影响最为显著,岩石越亲水,渗吸驱油效果越好;阴离子型表面活性剂ZYL-1能够通过改变岩石表面润湿性和降低油水界面张力来提高渗吸驱油采收率;加入0. 3%ZYL-1后的周期注水最终采收率可以达到45. 6%,远远高于单独水驱时的28. 9%。矿场试验结果表明,注入表面活性剂ZYL-1关井渗吸驱油后,取得了显著的增产效果,说明间歇式周期注水和表面活性剂渗吸驱油相结合的方式能够提高裂缝性致密砂岩油藏的采收率。