收藏本站
《中国地质大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

地层深部流体流动电位实验研究

张峰  
【摘要】: 研究流动电位产生的原理可知,当高压水流注入地下时,地层水压力进行重新分配,将会同时伴随产生流动电位。我国二次采油一般都采用注水(气)的方式,有的油田甚至一次开采时就直接采用注水开采,在油田的三次开发中也广泛采用了聚合物驱油等向油层注液开采的方式。如果能利用注液产生的流动电位来推测储层流体的即时状态,则有望提高采油效率和节约综合采油费用。 结合论文研究目的,首先介绍了流动电位现象研究的历史,探讨了流动电位产生的基本原理以及目前在国内外进行实际应用的现状。从文献可以看出,目前对流动电位法的研究主要考虑的对象大多是各种膜的动电现象,对于地下流体在流动过程中的流动电位现象虽然早有发现,但是尚处在定性研究阶段,在监测流体流态应用方面基本没有专门的讨论。 论文对我国油田开发不同时期的开采方法进行了研究总结。通过研究我国三代油田开发方法的主要技术及其各自的驱油原理,提出二代的注水和注气驱油,以及三代的聚合物驱油、碱水驱油、微生物驱油、热水驱油等方法实质上都是属于将各种注入液(流体)在压力作用下从油层(固体)中通过的流体流动方式采油。结合流动电位产生的基本原理提出了只要是采用了将流体注入油层驱替石油的方式,都可能产生流动电位,也就都有可能使用流动电位法来进行流体流态的监测。 研究我国油藏的基本特点后可知,油藏储层可以划分为裂缝控制、断层控制、非渗透性层控制、层理构造控制、渗透率韵律性控制、孔隙结构控制的六种非均质储层类型。研究当前我国推测油藏状态的主要方法后可知,目前各油田由于储层的非均质性、岩性的复杂性以及注入水的变化和水淹状况差别较大,给我国常用的测井技术带来严重困扰。但是这些大量分布的非均质储油层,注液时很容易产生流动电位,给流动电位法的应用提供了物理条件。论文讨论了油藏开发过程中的流动电位现象产生的基础理论。注水采油时,在断层裂隙、非均质性储层以及高压注水等因素的控制下,注入流体在不同层段间推进不均衡,油藏内部原来静态的压力系统变成了动态压力系统,这些现象均可以产生流动电位。讨论了影响地层中流体流动电位的三个主要因素:储层地质结构、压力异常、地层水矿化度。提出对流动电位法的定量研究是今后流动电位法实际应用前必须经过的环节。 论文对流动电位定量研究实验测试系统相关的影响因素进行了讨论。为较好的拟合实验条件和实际地层条件,本文简要研究了我国实际油田的主体岩性、地层水矿化度、注入液矿化度等状况,确定了室内实验的岩心采用我国油藏的主体岩性砂岩,饱和岩心溶液和注入液矿化度采用蒸馏水和20-32500mg/L的盐水溶液及稀油,结合将来流动电位法应用的实际背景条件和室内实验的目的以及相关影响因素,设计了与油藏开发条件匹配的室内岩石流动电位基础实验测试系统,推出了实验系统平台,介绍了实验测试设备的组成部分。 利用实验平台对选定的岩心进行了多种工况的流动电位室内测试实验。 论文首先进行了变注入压条件下的流动电位测试实验。简要介绍了实验的基本步骤,详细给出了岩心前处理的过程。由于所有的实验均在日本进行,对Berea砂岩(来自美国某油田)进行实验的工况是分别采用稀油和浓度为20、200、2000、20000mg/L的盐水溶液饱和岩心,第一步采用和饱和岩样浓度一样的盐水注入岩心进行测试实验,第二步采用蒸馏水注入岩心实验。注入压设定为0、200、400、600、800、1000kpa阶段上升,围压采用实际地层压力20MPa。对实验结果进行了计算分析,算出了不同矿化度条件下Berea砂岩的流动电位系数。 论文对日本某油气田的Tako砂岩也进行了流动电位测试实验,实验工况是分别采用蒸馏水、稀油和矿化度为200、2000mg/L的盐水溶液饱和岩心,每个阶段实验采用和饱和岩样浓度一样的盐水注入岩心。注入压设定为0、300、550、800、1050kpa进行压力分段上升实验,围压采用实际地层压力20MPa。对Tako砂岩的实验结果也进行了计算分析,算出了不同矿化度条件下Tako砂岩的流动电位系数。 论文对Berea砂岩和Tako砂岩的实验结果进行了计算对比,并对两种岩心进行了切片显微镜对比。 从变注入压条件下的室内流动电位测试实验的结果可以看出: ①随注入压的阶段增大,流动电位呈阶段性增大,两者具有良好的相关性。 ②当注入压力变为0的时候,流动电位也同时变为0。 ③随着注入岩心溶液的电阻率降低(矿化度增大),流动电位变化幅度也降低。 ④使用同饱和岩心一样矿化度的注入溶液与使用蒸馏水注入相比,流动电位差别不大。 ⑤用油饱和岩心的实验中,各个阶段流动电位的平均值和压力变化的相关性也很明显。 ⑥用油饱和岩心的实验中,用蒸馏水注入比用油注入有更大的流动电位产生。 通过对比研究认为,在中砂岩和粗砂岩中,流体注入时产生的流动电位现象都较明显。限于论文中所有的实验都在日本进行,未能采用我国实际油田砂岩岩心进行实验。今后如果可以对我国不同油藏区域,不同孔隙率的砂岩进行大量的实验统计,对于某一固定油藏区域,即可以利用采集到的流动电位数据和室内实验计算的流动电位系数关系,较快的推算出某一特定区域的压力分布情况,可以有效指导地面采注工作。 论文还进行了定注入压条件下的流动电位测试实验。岩心采用美国的Berea砂岩,饱和岩心的溶液使用稀油和1000mg/L(近似淡水)、6000mg/L(中等矿化水)、32500mg/L(高矿化度)三种矿化度的NaCl溶液,岩心注入液全部采用蒸馏水,每次测试实验使用的注入压是不同的定值,分别进行数小时的蒸馏水注入实验。观测在定注入压条件下,从注入流体开始到岩心内部孔隙水被全部置换的过程中,电阻率和流动电位变化的情况。 通过对复杂工况组合条件下大量的实验结果进行解析处理,计算出了注水停止前后的流动电位,并算出了流动电位耦合系数Cc。分析定注入压实验结果,可知: ①在蒸馏水注入置换岩心孔隙水的过程中,电阻率增大,在一定的注入压力条件下,流动电位逐渐变大。 ②当岩心中的孔隙水被注入的蒸馏水全部置换完毕,电阻率停止变化时,仍然有一定的流动电位发生,注入压变为零时,流动电位迅速降低到0。 综合室内实验结果,论文对流体流动电位发生的机理进行了推测: ①向岩心注入溶液开始时(实验开始的几分钟),向岩心内渗透很小的流量时,岩心的电阻率几乎不变,却渐渐产生了和注入压力有一定比例关系的流动电位。当注入压变为一个定值时,对应发生的流动电位也是一个定值。 ②继续注入溶液,随着流量的增大,岩心内的孔隙水慢慢被注入溶液(蒸馏水)置换,电阻率也随着逐渐增大。受溶液电阻率增大的影响,流动电位也慢慢变大。 ③当岩心内部的孔隙水被注入溶液置换完毕后,电阻率的变化也随即停止,同时产生了和注入压有一定比例关系的流动电位。当注入压力成为一个定值时,流动电位也变为一个定值。 为探讨野外作业中流动电位法使用的可行性,在日本某野外区域进行了小规模地层条件下流动电位注水实验,探讨野外作业中流动电位法使用的可行性。野外地下注水流动电位测试实验注水孔深度为21.6m,注入水压为0.23MPa,注入流量为1441/分,共注水16分钟,注入水为淡水,实验采集到了1.5mV的流动电位。 从野外流动电位测试实验结果可以看出: ①注水开始时,注水孔周围产生明显的流动电位,随着离注水孔距离的加大,流动电位变小; ②在注水开始时流动电位最大,随着时间的延长流动电位逐渐衰减; ③注水结束后,仍然可以看到流动电位,这是由于地表的注水虽然已经结束,但是水流在水头的压力下,仍然在进行地下水平衡状态的调整,仍然在流动。 室内外流动电位测试实验,研究了注入压力与注入溶液矿化度和流动电位产生的相互关系。计算出了相关岩石不同矿化度下的流动电位系数,为野外实际石油开发的高精度化、高效率化的实现奠定了一定的量化评价基础。 研究大量室内实验的结果和小规模野外注水实验的结果,可以认为地层中流体流动电位的变化是地下流体进行压力分配的直接表现,在地面采集地下流体流动电位变化的数据,结合实验分析和数据的解析处理可以了解流动电位变化的规律。科学利用地下流体由于压力变化产生流动电位这一现象,就可以对地下流体的流动状态进行有效的监测。流动电位法为我国的油藏测井技术提供了一种新的思路,在监测地下流体流态方面应用前景广泛。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE311

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史奎元;刘云岚;李兆根;;流动电位法的ζ电位测定及矿物零电点确定[J];金属矿山;1985年08期
2 赵之平,王志,王世昌;膜污染程度及清洗效果的流动电位与通量协同表征[J];化工学报;2003年03期
3 宣孟阳;杜启云;王薇;王永良;;纳滤膜流动电位及Zeta电位的研究[J];水处理技术;2007年11期
4 原海涵;;流动电位的理论公式[J];西安石油大学学报(自然科学版);1993年03期
5 王建,周洪英,王明艳,李善忠,马卫兴,许兴友,姜培琴,王宝国,沈国强;流动电位法对降温结晶过程的研究[J];人工晶体学报;2005年03期
6 陈莉;杨庆;常青;马东华;;流动电位法测定中空纤维膜表面的ζ电位[J];水处理技术;2008年03期
7 李国东;王薇;;荷电膜表面电性能对截留性能的影响[J];材料导报;2010年24期
8 罗海宁,姚海林,詹碧燕,程昌炳;土柱在压应力作用下端面间电位差发生的研究[J];岩石力学与工程学报;2000年02期
9 王军利,陈夫山,刘忠;造纸湿部Zeta电位的测量及应用[J];黑龙江造纸;2002年04期
10 莫剑雄,刘淑敏;膜流动电势的有关理论及测量方法[J];水处理技术;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗照华;刘嘉麒;赵慈平;郭正府;程黎鹿;李晓惠;李大鹏;;深部流体与岩浆活动:兼论腾冲火山群的深部过程[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 唐方头;;深部流体在强震形成中的作用[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
3 徐莲云;侯振德;;加载速率对骨的流动电位的影响[A];第九届全国生物力学学术会议论文汇编[C];2009年
4 侯振德;汤灵霞;姜先钢;王国安;;一种骨替代材料的流动电位研究[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
5 张亚萍;徐铜文;;多孔荷电膜在有机-水溶液中的流动电位研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
6 冯祖德;姚荣迁;王婷;;人牙本质的动电效应[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
7 张建锋;杨长生;王晓昌;金同轨;;采用流动电位原理研究滤料表面电位[A];中国土木工程学会水工业分会第四届理事会第一次会议论文集[C];2002年
8 马戎;;流动电流法测量表征平面膜表面Zeta电位[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
9 罗照华;魏文博;潘颖;赵崇霞;梁涛;;深部流体与岩石圈—软流圈系统中的高导层[A];中国地球物理·2009[C];2009年
10 杨雷;金之钧;;深部流体中氢的油气成藏效应初探[A];石油大学(北京)盆地与油藏研究中心成立十周年成果选编(1993—2003)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孟庆强 陶成;石勘院一专利申请获受理[N];中国石化报;2009年
2 陈晨;透岩浆流体成矿理论:揭示内生矿成矿之谜[N];地质勘查导报;2007年
3 记者 王耕 桂娟;4.025米,我国取出世界最长岩心[N];新华每日电讯;2004年
4 记者 王巧然通讯员 陈伟立;幔源油气:离我们是近还是远[N];中国石油报;2008年
5 本报记者 赵凡 田雪莲;突出创新 紧扣需求 体现权威[N];地质勘查导报;2009年
6 博雅;花岗岩类的成岩与成矿作用有本质差别[N];地质勘查导报;2006年
7 记者 付丽;我国基础地质研究部分领域达到国际领先水平[N];大众科技报;2006年
8 记者 邹清丽 高峰;钻地十里探地球[N];新华每日电讯;2001年
9 江其勤;非烃气研究一举多得[N];中国石化报;2009年
10 王晓军;大陆科学钻探开启地学领域里程碑[N];中国企业报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张峰;地层深部流体流动电位实验研究[D];中国地质大学;2010年
2 徐莲云;骨内流动电位特性及骨替代材料力学相容性研究[D];天津大学;2011年
3 武晓刚;骨的多孔介质弹性力学行为及力—电效应研究[D];太原理工大学;2012年
4 杜建国;深部流体对岩石物性的影响及其地震地质意义[D];中国科学院研究生院(地球化学研究所);2003年
5 潘爱芳;鄂尔多斯盆地与能源矿产有关的一些地球化学研究[D];西北大学;2005年
6 张亚萍;荷电膜的动电现象研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 王建;色氨酸配位聚合物的合成、表征及流动电位法对氨基酸等结晶过程的研究[D];南京理工大学;2009年
8 汪锰;聚醚砜超滤膜荷电化及其表面动电现象的研究[D];浙江大学;2006年
9 尚伟娟;多孔荷电膜分离性能、动电性质及传递参数研究[D];清华大学;2008年
10 蔺爱国;改性聚四氟乙烯滤膜精细处理油田含油污水技术研究[D];中国石油大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓娟利;复合荷电纳滤膜的制备及应用研究[D];西北工业大学;2005年
2 钟声;骨流动电位研究[D];天津大学;2008年
3 宣孟阳;荷电纳滤膜电学性能及其测试条件的研究[D];天津工业大学;2007年
4 杨佳;紫外照射接枝法制备荷电膜及其性能研究[D];天津工业大学;2007年
5 汤灵霞;骨替代材料的流动电位研究[D];天津大学;2006年
6 何璟;纳滤膜表面荷电性能的研究[D];天津大学;2007年
7 李闯;水处理滤料表面的zeta电位及其过滤除油性能研究[D];兰州交通大学;2009年
8 王进辉;PVDF膜低温等离子体改性及动电现象研究[D];兰州交通大学;2009年
9 段晓杰;纳滤膜的荷电性能及对盐水溶液体系的截留机理研究[D];中国海洋大学;2010年
10 曾广亮;四川省红原县新康猫金矿床的微量元素地球化学特征[D];成都理工大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026