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化学驱波及系数和驱油效率的研究

兰玉波  
【摘要】: 自二十世纪五十年代开始,国内外就着手进行了油田开发晚期或水驱结束后的化学驱油技术研究,而在九十年代化学驱油作为我国注水开发油田提高采收率的重要方法,已经从机理研究、配方优选进入到先导性矿场试验阶段,特别是聚合物驱油技术已在大庆油田实现了工业性应用,并取得了明显的增油降水效果。但是由于化学驱机理十分复杂,人们对其中的许多基础性问题仍缺乏足够的认识。因此,为了进一步提高化学驱的驱油效果,完善化学驱油机理,有必要对化学驱中的物理化学渗流机理进行深层次的、系统的研究。这也正是“十五”期间国家重点基础项目“大幅度提高原油采收率的基础研究”的目的,“化学驱驱油效率和波及系数研究”即属该项目的部分内容。 本文在对国内外有关水驱与化学驱的波及系数和驱油效率资料调研基础上,以大庆油田为依托,充分利用丰富的密闭取心检查井岩心分析资料,总结出了大庆油田的水驱波及系数和驱油效率的变化特征,定量给出了大庆油田目前的水驱波及系数和驱油效率;依据砂岩油田的沉积规律,按照物理模拟的相似理论,设计出与大庆油田主力油藏相似的二维及三维非均质物理模型,并通过微观网络模型、大型二维平面均质模型及三维物理模型的驱油实验,对化学驱渗流机理、波及系数及驱油效率进行了研究,揭示了聚合物驱和三元复合驱的驱油效率、波及系数和最终采收率值大小,以及驱油效率和波及系数对采收率提高值的贡献。特别是,对聚合物能否提高驱油效率给予了肯定的回答。主要研究结论可归纳为下述几点: 1、设计并制作了五种大型物理模拟实验用的物理模型,从阿尔奇原理出发,通过测量电极间的电阻率来判断油层的含油饱和度,建立了一套由电极、数据采集板和数据输出终端(电脑)构成的自动化程度较高的测量、采集系统。饱和度测量误差在1.0~1.5个百分点之间。实现测定化学驱不同驱替阶段岩心内的含油饱和度分布和化学驱的前缘位置。 2、建立了微观驱油动态彩色图像量化处理系统。主要具有以下几方面的功能:①实现对微观驱油实验过程动态图像的连续录取(时间间隔约为1.5秒);②对驱替过程的动态图象进行分析得到不同驱替倍数下的采出程度并绘制采收率曲线;③显示宏观目标(如水前缘)在整个模型中的运动轨迹;④在适当的放大倍数下,跟踪录取目标(如油珠)在孔隙中的运动情况,计算目标在每一时刻的特征参数,得到目标的 运动轨迹;⑤对模型内的孔隙参数进行分析,得到微观模型孔隙、喉道的特征值。 3、通过密闭取心检查井岩心资料和储层预测分析与研究,宏观上给出了大庆油田不同类型储层的水驱波及系数和驱油效率。水驱波及系数变化范围在41.4%~67.7%之间,水驱驱油效率处于40.0%~65.0%之间,平均为为53.2%左右。 4、微观和岩心驱油实验结果均表明,聚合物驱的主要作用在于提高波及系数,而且主要是提高中低渗透层的波及系数其驱油机理是:(1)流度比的降低提高了聚合物驱的波及系数;(2)聚合物溶液剪切应力的增加,可以驱替孤岛状、膜状剩余油。(3)聚合物溶液的粘弹性可以减少盲状剩余油。 5、室内岩心模拟实验表明聚合物驱可提高驱油效率8%左右。非均质有隔层低渗透储层波及系数提高21.9%左右,中渗透提高波及系数10.1%左右,高渗透层提高波及系数7.1%;而非均质无隔层低渗透储层波及系数提高42.2%左右;中渗透提高波及系数23.4%左右,相比于有隔层模型来说,无隔层模型的水驱波及系数相对低一些,但是波及系数提高值却是相反。 6、三元复合驱既能提高驱油效率,又能提高波及系数,其驱油机理是:(1)超低界面张力的作用,增加了毛管数,降低了剩余油含油饱和度,提高驱油效率;(2)聚合物的加入,增加了驱替剂的粘性,降低了油水流度比,减缓了指进现象,改善了驱替液的流场分布,增加了驱替液的波及系数;(3)三元复合体系与原油形成乳状液,在运动过程中不断碰撞、聚并,并逐渐形成油墙,扩大波及范围并将更多的微观残余油乳化分散成油滴驱替出来。(4)表面活性剂与碱的加入,改变了油层的润湿性。 7、三元复合驱提高驱油效率值为32.18%。三元复合驱结束后,低渗透层波及系数增加了30.5%;中渗透层波及系数增加27.4%,高渗透层波及系数比水驱结束时增加14.8%。而无隔层模型相对于有隔层模型来说,中渗透层提高波及系数幅度相对较高。 8、从驱油效率和波及系数对采收率的贡献程度上看,聚合物驱驱油效率对提高采收率的贡献为11.85%,三元复合驱贡献为33.27%。三元复合体系充分发挥了其协同效应,大幅度提高了原油采收率,但为了充分发挥三元复合体系的驱替效果,应主要将三元复合体系注入到高渗透油层,同时将中低渗透油层用聚合物驱,之后进行二元体系驱替中低渗透层,实现总量不变的情况下,大幅度提高原油采收率。


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