固相颗粒对低渗透砂岩油藏注水开发影响研究

注入水中的固相颗粒直接影响低渗透砂岩油藏的注入压力和储层伤害程度。研究了3 种注入水（所含固相颗
粒累积粒度分布达到90% 时所对应粒径分别为1.24,5.05,9.91µm）的注入性和对油相渗透率的伤害程度,并考察其
对采收率的影响。结果表明：渗透率小于1.000 mD 的岩芯,注入水中固相颗粒的累计粒度分布达到90%（D90）的粒径
大于1.00 µm 时,严重影响了其注入性;在渗透率大于1.000 mD 的岩芯中,3 种注入水均具有较好的注入性。随着固
相颗粒D90 粒径的增大,岩芯油相渗透率的伤害程度增大,水驱采收率降低;随着岩芯渗透率的增加,较大粒径的颗粒
堵塞岩芯中小孔隙的油流通道,降低了水驱波及能力。结合固相颗粒D90 粒径的渗透率伤害率图版,岩芯渗透率大于
10.000 mD 时,注入水中的颗粒D90 粒径可以适当放宽到5.00µm。     

无机盐离子对石英表面油-水润湿性的影响

油藏岩石表面油-水润湿性对原油的开采具有重要影响,润湿性向亲水转变被认为是低矿化度水驱技术的主要机制,但是低矿化度水注入后岩石表面发生润湿性转变的微观机理目前依然存在很多争议.本研究针对极性分子在岩石表面的极性吸附,研究水中无机盐离子对石英表面润湿性的影响及其作用机理.研究发现,相同浓度下,NaCl溶液和KCl溶液的接触角基本相同;在浓度较低时, CaCl_2溶液使三相接触角降低的幅度比NaCl溶液更大,Na_2SO_4溶液比NaCl溶液效果更明显;在较高浓度下, Na_2SO_4溶液的接触角与NaCl溶液相似.当离子浓度大到一定程度时,不同溶液的接触角都趋于15°左右,离子使吸附的极性分子基本都脱附,导致石英表面润湿性向亲水转变.基于石英粉末的Zeta电位测量和石英片表面的原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)粗糙度分析,提出了两种机理解释:(1)癸烷中的十八胺在油水界面质子化带正电,与水中阴离子相互吸引,降低了油水界面张力;(2)水中的阳离子在带负电的石英表面吸附,使石英片表面负电性减弱,并置换了部分石英表面吸附的十八胺分子,使石英表面亲油性减弱.     

低渗透储层油/水/岩相互作用机制及离子匹配提高采收率方法

低渗透储层常规水驱后残余油以分散状态附着在储层岩石表面,提高驱油效率的难点是破除或减弱吸附力剥离残余油膜。通过光电子能谱分析(XPS)试验方法定量评价离子交换/吸附及差异,通过石英晶体微天平(QCM-D)方法精确测定原油中特征极性组分在岩石表面吸/脱附量,通过原子力显微镜方法定量测量油膜在岩石表面的黏附力和油膜厚度,提出通过离子匹配和离子交换提高水驱油效率的新方法,并以吉林Q60储层为例进行驱油试验和现场先导试验。结果表明：岩石表面的Ca²⁺与水溶液中的Na⁺可发生大幅度离子交换,高岭石、绿泥石、石英3种矿物表面离子交换作用更加明显;通过离子交换作用后,带有—COOH、—C₆H₅和—CH₃极性官能团的沥青质分子(C5Pe、BisA、PAP)在亲水、疏水岩石表面的脱附量均有增加;相同质量分数情况下溶液、原油与岩石表面的界面张力从小到大的顺序是NaCl溶液、Na₂SO₄溶液、CaCl₂溶液;Na⁺     

离子匹配精细水驱提高采收率机理研究

水驱是油田开发的主要技术，但常规水驱只是通过向地层补充能量的方式提高采收率，而离子匹配水驱技术则是基于油藏介质中固-液微界面作用强的特点，通过对注入水离子类型和强度的精确离子匹配实现剥离残余油膜提高驱油效率。以西峰油田为例，结合室内驱油实验、Zeta电位测量、原子力显微分析和界面作用力数值计算等方法，系统研究了离子匹配精细水驱技术提高低渗油藏采收率的主控因素。结果表明，随着注入水离子类型的调整和离子浓度的改变，在二次采油和在三次采油模式下，离子匹配精细水驱分别比模拟地层水驱提高采出程度15.6和9.8个百分点。其中，界面的Zeta电位和分离压的大小与离子匹配精细水的离子类型关系密切。相同离子浓度情况下，数值计算与原子力显微分析实验所得结果均表明，Na⁺比Ca²⁺和Mg²⁺的分离压高，从而表现出了更有利于从岩石表面剥离油膜的能力；同时，随着注入水离子浓度的降低，盐水-原油-岩石界面的Zeta电位负值和分离压均呈增大的趋势，油和岩石表面之间的斥力增大，致使残余油更容易从岩石表面剥落，离子匹配精细水驱有助于提高水驱油藏的开发效果。