三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。     

高温高压CO2/原油界面张力及对驱油效率影响

在油藏温度下,采用ADSA(axisymmetric drop shape analysis)技术测定了不同压力下CO_2/原油动态界面张力和平衡界面张力。界面张力实验发现:原油与超临界CO_2接触的初始阶段存在强烈的扩散作用,原油中的轻质组分被超临界CO_2溶解抽提,并且随着压力的增加,这种溶解抽提作用增强;实验压力范围内,动态界面张力经过25~50 s左右可以达到一稳定值,当P≤19.998 MPa时,动态界面张力曲线波动较大,而当P≥19.998 MPa时,动态界面张力曲线基本保持不变。驱替实验结果表明:CO_2原油体系的平衡界面张力与气驱采收率之间存在关联关系:(1)随着压力升高,体系的平衡界面张力降低,气体突破时的驱油效率和气驱最终驱油效率升高;(2)压力增加到一定值后,体系平衡界面张力降低幅度减小,两种驱油效率增加的幅度也减小;(3)随着压力升高,气驱最终驱油效率与气体突破时的驱油效率之差增大。     

无碱二元复合体系驱油机理研究

依据毛管数理论,传统观点认为界面张力越低,采收率越高,因此超低界面张力一直是评价表面活性剂界面活性的重要指标。基于并联岩心物理模拟试验研究了界面张力与提高采收率的关系,发现非均质油藏条件下低界面张力体系采收率高于超低界面张力体系。通过室内试验研究驱油体系形成乳液状态及粒径分布规律,揭示采收率与乳液粒径之间的关系。研究认为,低界面张力体系形成的乳液液滴粒径与高渗透层喉道尺寸匹配,能够有效封堵高渗透层,迫使更多注入液转向进入低渗透层,在扩大波及体积的基础上提高洗油效率,因此低界面张力体系比超低界面张力体系具有更好驱油效果。     

黏弹性表面活性剂压裂返排液的界面性能及驱油效果评价

为实现黏弹性表面活性剂压裂返排液的重新利用,开展了黏弹性表面活性剂压裂破胶液的界面性能和驱油效果评价研究。实验结果表明,在表面活性剂质量分数为0.1%、温度为60℃的条件下,该类返排液与原油的界面张力可达到0.001 9 m N/m。同时提高温度和添加少量醇溶剂可进一步改善体系的界面活性,对Na Cl和Ca Cl2体现出较强的抗盐能力。驱油实验结果表明,对于渗透率在(0.758~1.593)×10-3μm2的天然岩心,相比单纯水驱,该类返排液平均驱油效率提高8.37%。该类返排液具有较强的界面活性,能够有效降低注入压力,提高驱油效果,可作为驱油剂应用于低渗透油藏。     

聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/甜菜碱表面活性剂二元复合体系,通过流变性实验,分析了活性剂质量浓度对聚表二元复合体系黏弹性的影响;通过在仿真岩心模型上的驱油实验,分析了不同黏弹性的聚表二元复合体系对聚驱后采收率的影响.研究表明:实验用的两性表面活性剂体系对无碱二元体系的黏弹性影响很小,二元驱油体系的黏弹性越大,聚驱后二元驱的采收率增加幅度也越大.在注入压力允许的条件下,界面张力不一定要达到超低,适当增加聚合物溶液的黏弹性,也可以达到超低界面张力时的驱油效果.     

三元复合体系动态界面张力对驱油效率的影响

采用贝雷岩心开展三元体系界面张力与驱油效果之间关系的实验研究,实验结果表明,三元复合体系动态界面张力最低值越低,界面张力下降速度越快,超低界面张力作用时间越长,化学驱提高驱油效率越高。提出用超低界面张力作用指数S作为评价复合体系界面张力性能的指标,建立超低界面张力作用指数与驱油效率的关系式,得出体系界面张力和驱油效率均满足现场实际要求的复合体系的标准为S1 000。     

超低界面张力的二元驱油体系对水驱残余油启动和运移机理

针对三元复合驱含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降,碱还会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,从而降低波及效率等问题,利用新研制的不加碱可形成超低界面张力两性表面活性剂,通过微观模型驱油实验,分析了聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系对残余油启动、运移的过程,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.研究表明:具有超低界面张力的聚表二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂体系的超低界面张力特性,使采收率大幅度提高.残余油的启动主要以拉成油滴和油丝两种形式,在运移过程中,较大的油滴又形成更容易被驱替液携带的小油滴,从而使驱油效率提高.     

复合体系特性及驱油效果研究

采用仪器分析和室内物理模拟实验方法,对比了BS(磺基甜菜碱表面活性剂)无碱二元体系、碳酸钠弱碱三元体系和强碱三元体系的界面张力、黏度、黏弹性及驱油效果。研究表明,二元体系的界面张力达到超低界面张力,且低于弱碱三元体系和强碱三元体系;由于没有碱的加入,二元体系的黏度和黏弹性均高于两种三元体系。通过人造非均质岩心物理模拟驱油实验可知,BS无碱二元体系的化学驱采收率比弱碱三元体系高2%(体积分数),比强碱三元体系高7.8%(体积分数)。     

注空气泡沫低温氧化工艺提高采收率试验

针对中原油田胡12块油藏非均质性严重及水驱效果差的现状,对原油-空气泡沫的氧化特性、封堵效果及其影响因素、驱油效果进行模拟试验研究.结果表明:胡12块原油具有较好的氧化活性,温度、压力、含水饱和度与黏土含量对氧化速率都有影响;空气泡沫的存在对原油静态氧化有一定影响,而对油藏条件下的动态氧化影响不大;气液比为1:1-2:1、温度越低、压力及岩心渗透率越高时,泡沫稳定性越好,封堵能力越强;空气泡沫驱阶段可提高驱油效率13%～24%,适用于非均质严重地层提高原油采收率.     

聚合物/表活剂二元体系在多孔介质中运移的黏度和界面张力变化

 黏度和界面张力是评价聚合物/表活剂二元体系驱油能力的主要指标,研究二者在多孔介质中运移过程中的变化对提高二元体系驱油能力有重要指导意义。设计4 种注入段塞的二元体系在3 种长度的填砂模型运移的室内实验,对体系运移过程中黏度和界面张力的变化进行研究。结果表明：在注入速度和运移距离相同的条件下,注入段塞越大,流出液的最低界面张力更低,保持低界面张力的时间更长,黏度保留率也更高;在注入速度和段塞相同的条件下,运移距离越长,流出液的界面张力保持低界面张力程度越高,黏度保留率越高。研究结果对现场二元体系的注入方案设计具有一定指导作用。     

聚驱后超低界面张力泡沫复合驱实验研究

为研究聚驱后超低界面张力泡沫复合驱提高采收率的效果,在大庆油田的油水条件下,用界面张力仪和泡沫评价仪评价了二元发泡剂体系的界面性能和泡沫性能,用泡沫驱油装置研究了聚合物浓度和交替周期对泡沫复合驱效果的影响.实验结果表明,二元发泡剂体系在较宽的表面活性剂和聚合物浓度范围内可以与原油形成超低界面张力.同时二元发泡剂体系具有非常好的泡沫综合指数.聚驱后二元泡沫复合驱可提高采收率15%以上.聚驱后二元泡沫复合驱的气液交替周期越小采收率越高,且气液同注泡沫驱效果最好.在表面活性剂和聚合物用量相同条件下,二元泡沫复合驱效果好于三元泡沫复合驱、二元液驱及高浓度聚驱,且避免了强碱带来的腐蚀、结垢等问题.     

添加纳米SiO_2颗粒的泡沫表面性质及调剖性能

泡沫驱在三次采油中取得了很好的开采效果,但是泡沫的稳定性制约其应用,在表面活性剂中加入纳米SiO_2以提高泡沫的稳定性。利用Tracker全自动界面流变仪测量复配体系的表面张力和界面扩张黏弹模量;利用微观驱油试验模型分析添加纳米SiO_2泡沫体系的驱油机制并与普通泡沫体系进行对比;利用岩心试验研究纳米SiO_2含量对泡沫体系驱油效果的影响。结果表明:随着纳米颗粒质量分数的增加,泡沫的稳定性和界面扩张黏弹模量均增加;泡沫稳定性的增强可以有效避免气液分离现象,使气泡更好地圈闭气体,提高泡沫的封堵效率,增加波及体积;界面扩张黏弹模量增强可以加强对孔道壁面油的挤压和携带作用;随着纳米SiO_2质量分数的增加,含油岩心的采收率及压差均上升,与普通泡沫驱比采收率可提高25%以上。     

破乳剂对含聚乳状液破乳及油水界面膜作用研究

采用界面张力仪、界面流变仪和微弱电特性分析仪研究了两种破乳剂对含聚乳状液油水界面张力、界面黏弹性和油膜破裂过程以及对乳状液破乳脱水效果的影响.结果表明:破乳剂顶替油水界面上的聚合物和天然活性物质吸附到界面,使界面黏弹性降低,界面膜变薄,最终导致膜破裂,乳状液破乳;破乳剂对油水界面黏弹性的影响表现出以弹性为主的特征,对含聚的水包油型乳状液的破乳,水溶性破乳剂更适合.     

孤岛中二区低张力泡沫驱油体系性能研究

以孤岛中二区油藏为目标区块,研制了适合油藏条件的低张力泡沫驱油配方,通过泡沫性能评价、泡沫体系与地层油水界面性能测定及物理模拟试验,研究了低张力泡沫体系的泡沫性能、油水界面性能及泡沫体系在多孔介质中的封堵能力、提高采收率的能力、驱替过程中产出液含水变化及注采压差变化。试验证明,低张力泡沫体系集合了泡沫及活性剂驱油体系的特点,具有强调剖及强洗油的双重作用,泡沫的高视黏度及选择性封堵提高了驱油体系的波及面积,低张力泡沫体系的高界面活性提高了驱油效率,减少了油藏的残余油的存在,使泡沫体系更稳定,注入低张力泡沫体系后,综合采收率提高28%。     

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.     

聚合物驱后应用活性聚合物提高采收率技术研究

测量了一种新型活性聚合物的黏弹性和与原油间的界面张力,测量结果显示该活性聚合物的黏弹性高于大庆聚合物驱油用1900万分子量聚丙烯酰胺,相对于1900万分子量聚丙烯酰胺具有一定的降低油水界面张力的能力。又在二维纵向均质大岩心(4.5cm×4.5cm×30cm)上以三管并联(渗透率分别为0.5μm2、1μm2、2μm2)的方式进行了普通聚驱后活性聚合物驱油效果研究。结果表明:活性聚合物在普通聚驱后能够大幅度提高驱油效率和扩大波及体积,使原油采收率在聚驱后可以提高10%以上。     

普通聚驱后应用活性聚合物提高采收率研究

测量了一种新型活性聚合物的黏弹性和与原油间的界面张力,测量结果显示该活性聚合物的黏弹性高于大庆聚合物驱油用1900万分子量聚丙烯酰胺,相对于1 900万分子量聚丙烯酰胺具有一定的降低油水界面张力的能力.又在二维纵向均质大岩心(4.5 cm×4.5 cm×30 cm)上以三管并联(渗透率分别为0.5 μm2、1 μm2、2 μm2)的方式进行了普通聚驱后活性聚合物驱油效果研究.结果表明:活性聚合物在普通聚驱后能够大幅度提高驱油效率和扩大波及体积,使原油采收率在聚驱后可以提高10%以上.     

CO2泡沫剂的气溶性与封堵性研究

为有效封堵CO_2气窜通道和提高驱油效率,研制了气溶性的CO_2泡沫剂N-NP-15c-H。应用高压可视化搅拌式泡沫仪在不同温度、压力下进行了泡沫剂气溶性测试并评价了助溶剂的增溶效果。研究表明,加入助溶剂后泡沫剂在CO_2中的溶解量可提高到1.31%。填砂模型封堵性能实验表明,在125℃的低渗透率(27 mD)孔隙介质中形成了有效的CO_2泡沫封堵,阻力因子最高达14。该泡沫剂具有较好的应用前景,可以为CO_2驱油封堵气窜提供技术参考。     

致密砂岩油藏CO2驱油提高采收率机理

为研究致密砂岩油藏CO_2驱油提高采收率机理,设计室内CO_2溶解性测试实验、黏度测试实验、高压PVT(压力-体积-温度)实验,并结合致密油CO_2驱现场试验数据,分析了CO_2在油水中的溶解与扩散性能和注CO_2后原油性质变化规律。得出以下结论:CO_2在水和油中的传质扩散系数和平衡溶解度都随压力增大呈线性增加。在油水两相共存情况下,CO_2的有效传质扩散系数降低96%。注CO_2后原油黏度大幅度降低,流动性明显增强。随着CO_2注入体积分数增加,原油密度降低,泡点压力增大,CO_2在原油中的溶解度上升,重质组分沉淀量也随之增加。同一体积分数下,随着CO_2注入压力升高,原油黏度降低、密度降低、重质组分沉淀量增加。实验结果可以为致密砂岩油藏CO_2驱油提供指导。     

高含二氧化碳采出物节流特性的实验研究

随着CO_2驱油技术的发展,高含CO_2采出物在通过井口节流阀时由于焦耳-汤姆逊效应会造成阀后低温,继而可能产生冻堵的风险。本文通过实验研究了高含CO_2采出物(CO_2/天然气/N2/油/水)在通过节流阀时的温降情况,分别分析了阀前后压降、气液比、含水率等对节流温降的影响。研究发现:节流阀前后压降与节流温降呈线性关系;节流压降越大、二氧化碳的含量越高、气液比越大、含水率越低,节流效应越明显,阀后温度也越低,藉此提出基于阀后温度确定井口防冻的临界气液比的方法,该研究为高含CO_2油井井口防冻及集输工艺提供技术指导。