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稠油泡沫驱和三元复合驱微观驱油机理对比研究

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泡沫 三元 复合 微观 油机 对比 研究
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© 1994 (自 然 科 学 版 )i′ 201025 1收 稿 日 期 : 2009211208基 金 项 目 : 国 家 863项 目 “ 稠 油 油 藏 混 气 表 面 活 性 剂 驱 ” (编 号 : 2006;教 育 部 新 世 纪 优 秀 人 才 计 划 (编 号 :;霍 英 东 教 育 基 金 优 选 资 助 课 题 (114016)作 者 简 介 : 裴 海 华 (19842) ,男 ,博 士 ,主 要 从 事 油 田 化 学 与 提 高 采 收 率 方 面 的 研 究 . 26. 编 号 : 16732064X (2010) 0120053204稠 油 泡 沫 驱 和 三 元 复 合 驱 微 观 驱 油 机 理 对 比 研 究裴 海 华 ,葛 际 江 ,张 贵 才 ,王 静 ,丁 保 东 ,刘 晓 玲(中 国 石 油 大 学 (华 东 ) 石 油 工 程 学 院 ,山 东 青 岛 266555)摘 要 :为 了 研 究 稠 油 泡 沫 驱 和 三 元 复 合 驱 的 微 观 驱 油 机 理 ,利 用 微 观 仿 真 玻 璃 刻 蚀 模 型 进 行 了 驱 油实 验 ,通 过 图 像 采 集 系 统 将 驱 替 过 程 的 图 像 转 化 为 计 算 机 的 数 值 信 号 ,然 后 采 用 图 像 分 析 技 术 进 行对 比 研 究 . 结 果 表 明 ,泡 沫 驱 对 稠 油 的 微 观 驱 油 机 理 有 乳 化 作 用 、 贾 敏 效 应 和 泡 沫 的 挤 压 剪 切 作 用 ,而 三 元 复 合 驱 主 要 还 是 通 过 聚 合 物 对 管 壁 剩 余 油 、 盲 端 剩 余 油 的 拉 、 拽 作 用 达 到 剥 离 稠 油 的 目 的 驱 和 三 元 复 合 驱 相 比 ,泡 沫 驱 具 有 贾 敏 效 应 ,能 够 对 水 流 大 通 道 进 行 有 效 封 堵 ,从 而 提 高 了 驱替 剂 的 波 及 系 数 . 三 元 复 合 驱 虽 然 对 稠 油 也 具 有 较 强 的 乳 化 作 用 ,但 是 未 观 察 到 乳 化 捕 集 作 用 从 而引 起 波 及 系 数 的 提 高 . 由 于 波 及 系 数 的 提 高 对 于 开 发 稠 油 油 藏 极 为 有 利 ,因 此 泡 沫 驱 对 提 高 稠 油 油藏 采 收 率 具 有 很 大 的 优 势 词 :稠 油 ;泡 沫 驱 ;三 元 复 合 驱 ;微 观 机 理中 图 分 类 号 : 4    文 献 标 识 码 : 国 对 于 普 通 稠 油 油 藏 一 般 采 用 注 水 开 发 ,但 是 由 于 水 油 流 度 比 高 ,导 致 注 入 水 波 及 系 数 低 ,因此 注 水 开 发 普 通 稠 油 油 藏 的 采 收 率 一 般 低 于 30% ,比 稀 油 油 田 低 10%左 右 [ 1 ]. 因 此 ,如 何 进 一 步 提 高采 收 率 是 目 前 这 类 稠 油 油 藏 开 发 中 亟 待 解 决 的 技 术难 题 驱 作 为 提 高 稠 油 油 藏 采 收 率 的 方 法 在 国 内外 已 进 行 了 大 量 的 室 内 研 究 和 现 场 试 验 . 研 究 结 果表 明 ,泡 沫 作 为 蒸 汽 驱 流 度 控 制 剂 可 以 有 效 地 防 止蒸 汽 的 汽 窜 ,在 热 水 驱 中 可 以 抑 制 热 水 的 指 进 ,从 而提 高 蒸 汽 和 热 水 驱 的 波 及 体 积 [ 224 ]. 泡 沫 作 为 稠 油油 藏 的 驱 油 剂 ,能 够 改 善 驱 替 剂 对 稠 油 的 不 利 流 度比 ,提 高 驱 替 剂 的 波 及 系 数 ,同 时 起 泡 剂 还 具 有 提 高洗 油 效 率 的 作 用 [ 526 ]. 因 此 泡 沫 驱 技 术 不 论 作 为 流度 控 制 剂 改 善 稠 油 蒸 汽 和 热 水 驱 的 开 发 效 果 ,还 是作 为 驱 油 剂 提 高 稠 油 油 藏 采 收 率 等 方 面 ,都 显 示 了良 好 发 展 前 景 驱 提 高 采 收 率 的 机 理 是 较 为 全 面 的 ,它 既有 表 面 活 性 剂 提 高 洗 油 效 率 的 作 用 ,又 可 依 靠 泡 沫叠 加 的 贾 敏 效 应 提 高 驱 油 剂 的 波 及 系 数 [ 729 ]. 但 是 ,泡 沫 驱 开 发 稠 油 的 驱 油 机 理 还 未 明 确 ,因 此 本 文 通过 微 观 仿 真 玻 璃 刻 蚀 模 型 对 比 研 究 了 泡 沫 驱 和 三 元复 合 驱 开 发 稠 油 的 微 观 驱 油 机 理 ,从 而 找 出 不 同 的开 发 方 式 对 稠 油 的 开 发 效 果 ,为 进 一 步 提 高 稠 油 油藏 的 采 收 率 提 供 技 术 指 导 实 验 部 分1. 1  实 验 药 品 与 仪 器药 品 :所 用 表 面 活 性 剂 为 α - 烯 烃 磺 酸 盐 国 爱 敬 精 密 化 学 公 司 ) ;聚 合 物 为 部 分 水 解 聚 丙烯 酰 胺 胜 利 油 田 产 ) ,平 均 分 子 量 1 400万左 右 ;氯 化 钠 (天 津 科 密 欧 化 学 试 剂 有 限 公 司 ,分 析纯 ) ;碱 为 国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公 司 ,分 析纯 ).© 1994 (自 然 科 学 版 )实 验 用 气 为 氮 气 . 原 油 为 桩 1062152油 (50 ℃ 下 ,黏 度 1 450 s,密 度 为 0. 930 2g/. 水 为 蒸 馏 水 驱 的 驱 油 配 方 : 0. 5% 0. 5% 三 元 复 合 驱 的 配 方 : 0. 1% 0. 1% 0. 5% 0. 5% 2  实 验 设 备 和 步 骤实 验 设 备 及 流 程 见 图 1. 实 验 所 用 设 备 主 要 包括 微 观 仿 真 玻 璃 刻 蚀 模 型 (外 观 尺 寸 为 60 60孔 道 直 径 为 50~ 800μ m )、 数 字 显 微 摄 像 系 统 、微 量 注 入 泵 等   微 观 驱 油 流 程 示 意 图实 验 的 基 本 步 骤 为 : ① 将 微 观 模 型 抽 真 空 ; ② 饱和 水 ; ③ 饱 和 油 ; ④ 以 一 定 速 度 注 入 驱 油 体 系 ,并 录取 驱 替 过 程 的 动 态 图 像 ; ⑤ 分 析 图 像 ; ⑥ 改 变 实 验 方案 ,重 复 ① — ⑤ 结 果 与 讨 论2. 1  泡 沫 驱 的 微 观 驱 油 机 理2. 1. 1  乳 化 机 理   在 泡 沫 驱 的 前 期 ,泡 沫 驱 与 复 合驱 都 会 形 成 大 量 乳 状 液 ,这 些 乳 状 液 既 有 水 包 油 型的 ,也 有 油 包 水 型 的 (图 2)  驱 替 前 期 形 成 的 乳 状 液水 突 破 后 ,在 模 型 中 主 要 生 成 水 包 油 型 的 乳 状液 . 这 些 乳 状 液 主 要 是 以 下 机 制 形 成 的 :(1)在 水 力 学 和 表 面 活 性 剂 水 溶 液 降 低 界 面 张力 、 软 化 界 面 膜 的 综 合 作 用 下 ,残 余 油 滴 被 拉 断 或 拉成 油 丝 (图 3) ;图 3  表 面 活 性 剂 水 溶 液 对 稠 油 的 拉 伸 作 用(2)泡 沫 钻 进 油 滴 中 由 于 膨 胀 作 用 ,使 油 滴 变成 油 膜 . 这 些 油 膜 在 泡 沫 聚 并 、 分 散 过 程 中 容 易 变 成小 油 滴 (图 4) ;图 4  泡 沫 使 油 滴 变 成 油 膜(3)泡 沫 对 残 余 油 的 挤 压 剪 切 作 用 ,使 残 余 油突 起 ,进 而 分 离 形 成 油 滴 (图 5)  在 泡 沫 挤 压 剪 切 作 用 下 形 成 油 滴试 验 过 程 中 发 现 ,在 泡 沫 驱 过 程 中 ,由 于 泡 沫 不断 聚 并 、 破 裂 ,造 成 孔 隙 和 喉 道 内 周 围 局 部 压 力 的 骤变 ,使 得 占 据 孔 隙 和 喉 道 中 的 泡 沫 出 现 短 程 快 速 往复 运 动 (图 6) ,由 此 产 生 的 扰 动 作 用 有 利 于 乳 状 液的 形 成   泡 沫 的 短 程 往 复 运 动2. 1. 2  贾 敏 效 应   在 稠 油 注 水 开 发 过 程 中 ,水 主 要是 驱 替 大 孔 道 中 的 原 油 ,当 水 流 大 通 道 形 成 后 ,在 小孔 隙 中 的 残 余 油 就 波 及 不 到 . 而 进 行 泡 沫 驱 时 ,泡 沫首 先 进 入 流 动 阻 力 较 小 的 高 渗 透 大 孔 道 ,随 着 不 同—45—© 1994 ,产 生 叠 加 的 贾 敏 效 应 ,从而 使 得 大 孔 道 中 流 动 阻 力 随 泡 沫 量 的 增 加 而 增 大 ,当 流 动 阻 力 增 加 到 超 过 小 孔 道 中 流 动 阻 力 后 ,泡 沫便 越 来 越 多 地 流 入 中 低 渗 透 小 孔 道 ,最 大 限 度 地 提高 了 驱 替 液 的 波 及 系 数 . 同 时 在 驱 替 速 度 不 变 的 情况 下 ,孔 隙 中 的 泡 沫 基 本 不 动 ,只 有 被 驱 出 的 原 油 和乳 化 油 滴 在 后 续 液 流 的 驱 替 下 ,沿 着 泡 沫 的 液 膜 边缘 ,绕 过 泡 沫 的 阻 挡 ,不 断 向 前 运 移 . 从 生 产 角 度 考虑 ,这 种 贾 敏 效 应 的 选 择 性 堵 塞 作 用 有 利 于 更 多 地驱 赶 、 剥 落 小 孔 隙 内 及 残 余 在 孔 隙 岩 壁 的 原 油 ,有 利于 提 高 稠 油 采 收 率 ,见 图   泡 沫 通 过 贾 敏 效 应 增 大 波 及 系 数正 是 由 于 泡 沫 能 够 在 孔 隙 中 产 生 贾 敏 效 应 的 选择 性 堵 塞 作 用 ,使 得 泡 沫 复 合 驱 的 驱 油 效 果 比 相 同表 观 黏 度 三 元 复 合 驱 效 果 更 好 . 因 此 泡 沫 驱 比 三 元复 合 驱 用 于 稠 油 油 藏 具 有 较 大 的 优 势 1. 3  泡 沫 的 挤 压 携 带 作 用   在 含 有 聚 合 物 溶 液的 复 合 驱 中 ,具 有 黏 弹 作 用 的 驱 油 剂 对 管 壁 剩 余 油 、盲 管 剩 余 油 的 拉 、 拽 作 用 是 提 高 上 述 剩 余 油 的 重 要机 理 . 在 泡 沫 驱 过 程 中 ,泡 沫 对 上 述 形 式 剩 余 油 的 挤压 作 用 ,也 对 提 高 采 收 率 有 重 要 贡 献 ,见 图 8— 观 驱 油 实 验 中 观 察 到 ,对 一 般 较 规 则 的 连 通孔 道 而 言 ,大 的 泡 沫 首 先 占 据 孔 道 ,在 压 力 的 作 用 下 ,图 8  对 旁 路 中 剩 余 油 的 挤 压 携 带 作 用图 9  对 管 壁 剩 余 油 挤 压 携 带 作 用图 10  对 盲 端 剩 余 油 挤 压 携 带 作 用大 的 泡 沫 对 孔 隙 旁 路 的 油 进 行 挤 压 ,继 而 将 油 携 带出 去 ,见 图 8. 当 孔 隙 喉 道 内 都 占 据 了 泡 沫 时 ,在 驱替 压 力 的 作 用 下 ,泡 沫 挤 压 孔 壁 上 的 残 余 油 ,使 油 膜变 薄 ,分 散 并 被 泡 沫 挤 走 ,见 图 9. 对 于 盲 端 孔 隙 残余 油 而 言 (图 10) ,小 泡 沫 先 被 快 速 移 动 的 大 泡 挤 入盲 端 入 口 ,接 着 被 后 来 的 泡 沫 顶 入 盲 端 深 部 ,并 占 据油 滴 的 空 间 ,盲 端 里 的 残 余 油 则 沿 泡 沫 液 膜 的 边 缘排 出 2  三 元 复 合 驱 的 微 观 驱 油 机 理对 三 元 复 合 驱 的 微 观 驱 油 实 验 发 现 ,化 学 剂 突破 后 ,复 合 体 系 表 现 出 对 原 油 极 强 的 剥 离 能 力 (图11). 驱 油 体 系 对 剩 余 油 的 剥 离 主 要 有 两 种 形 式 :一是 拉 丝 剥 离 ,这 是 主 要 的 形 式 (图 12) ;另 外 试 验 发现 ,分 散 形 成 的 油 滴 会 对 油 膜 有 推 拉 作 用 ,也 会 使 油膜 减 少 (图 13). 之 所 以 会 有 这 些 界 面 现 象 发 生 , 可图 11  驱 油 体 系 使 孔 隙 表 面 的 油 膜 逐 渐 剥 离图 12  通 过 拉 丝 使 孔 隙 表 面 的 剩 余 油 剥 离图 13  分 散 油 滴 对 油 膜 的 助 推 作 用—55—© 1994 (自 然 科 学 版 )能 是 复 合 驱 油 体 系 中 的 碱 、 表 面 活 性 剂 软 化 了 油 水界 面 膜 所 致 [ 10 ] 试 验 充 分 说 明 ,尽 管 三 元 复 合 驱 油 体 系 中的 聚 合 物 增 加 了 体 系 的 黏 度 ,但 是 体 系 黏 度 与 稠 油黏 度 还 是 相 差 很 大 ,因 此 复 合 驱 体 系 与 稠 油 的 流 度比 还 是 比 较 大 ,因 此 提 高 波 及 系 数 的 能 力 有 限 . 三 元复 合 驱 还 是 通 过 聚 合 物 的 拉 拽 作 用 来 剥 离 稠 油 ,但剥 离 下 来 的 油 滴 ,在 试 验 条 件 下 并 未 观 察 到 “ 捕 集 ”而 起 到 液 流 转 向 作 用 . 因 此 三 元 复 合 驱 开 发 稠 油 效果 明 显 不 如 泡 沫 驱 的 效 果 好 结   论(1)通 过 微 观 模 型 实 验 研 究 表 明 ,泡 沫 驱 对 稠油 的 微 观 驱 油 机 理 有 乳 化 作 用 、 贾 敏 效 应 和 泡 沫 的挤 压 剪 切 作 用 ,而 三 元 复 合 驱 对 稠 油 微 观 驱 油 机 理除 有 乳 化 作 用 外 ,主 要 还 是 通 过 聚 合 物 对 管 壁 剩 余油 、 盲 端 剩 余 油 的 拉 、 拽 作 用 达 到 剥 离 稠 油 的 目 的 .(2)对 比 研 究 泡 沫 驱 和 三 元 复 合 驱 对 稠 油 的 微观 驱 油 机 理 发 现 ,由 于 泡 沫 驱 具 有 叠 加 的 贾 敏 效 应 ,能 够 显 著 提 高 驱 替 剂 的 波 及 系 数 ,同 时 被 驱 出 的 原油 及 乳 化 的 油 滴 可 沿 着 泡 沫 之 间 的 液 膜 绕 过 泡 沫 向前 运 移 ,这 对 开 发 稠 油 油 藏 极 为 有 利 ,因 此 泡 沫 驱 对提 高 稠 油 油 藏 采 收 率 具 有 很 大 的 优 势 文 献 :[ 1 ]  B , , . p il by C ]. 13993, 2008.[ 2 ]  寇 永 强 . 坨 11区 块 泡 沫 驱 油 的 室 内 研 究 与 现 场 实 践[ J ]. 油 田 化 学 , 2005, 22 (2) : 1842186.[ 3 ]  付 美 龙 ,易 发 新 ,张 振 华 ,等 . 冷 43块 稠 油 油 藏 氮 气 泡沫 驱 油 试 验 研 究 [ J ]. 江 汉 石 油 学 院 学 报 , 2004, 26(1) : 86287.[ 4 ]  陆 先 亮 ,陈 辉 ,栗 志 安 ,等 . 氮 气 泡 沫 热 水 驱 油 机 理 及实 验 研 究 [ J ]. 西 安 石 油 学 院 学 报 :自 然 科 学 版 , 2003,18 (3) : 49252.[ 5 ]  袁 士 义 ,刘 尚 奇 ,张 义 堂 ,等 . 热 水 添 加 氮 气 泡 沫 驱 提高 稠 油 采 收 率 研 究 [ J ]. 石 油 学 报 , 2004, 25 (1) : 58265.[ 6 ]  吕 广 忠 ,张 建 乔 . 氮 气 泡 沫 热 水 驱 提 高 稠 油 采 收 率 技术 研 究 [ J ]. 石 油 天 然 气 学 报 , 2005, 27 (2) : 3872388.[ 7 ]  李 雪 松 ,王 军 志 ,王 曦 . 多 孔 介 质 中 泡 沫 驱 油 微 观 机 理研 究 [ J ]. 石 油 钻 探 技 术 , 2009, 37 (5) : 1092113.[ 8 ]  刘 中 春 ,侯 吉 瑞 ,岳 湘 安 ,等 . 泡 沫 复 合 驱 微 观 驱 油 特性 分 析 [ J ]. 石 油 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 , 2003, 27 (1) :49253.[ 9 ]  孙 灵 辉 ,萧 汉 敏 ,刘 卫 东 ,等 . 泡 沫 复 合 驱 微 观 驱 油 机理 实 验 研 究 [ J ]. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 学 报 :自 然 科 学版 , 2009, 28 (增 刊 ) : 32234.[ 10 ] J of in m of C ]. 编 辑 :贺 元 旦(上 接 第 52页 )参 考 文 献 :[ 1 ]  曾 龙 伟 . 物 理 法 采 油 技 术 [M ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版社 , 2001.[ 2 ]  周 万 山 ,李 迎 环 ,王 玉 玲 . 声 波 技 术 在 石 油 开 采 中 的 应用 [ J ]. 特 种 油 气 藏 , 2002, 11 (4) : 75276.[ 3 ]   . p J ]. 1961, 11 (265) : 1882195.[ 4 ]  吴 介 之 ,马 晖 扬 ,周 明 德 . 涡 动 力 学 引 论 [M ]. 北 京 :高等 教 育 出 版 社 , 1993.[ 5 ]  邓 理 周 . 物 理 法 防 蜡 防 垢 降 黏 增 油 器 的 研 究 与 应 用[ J ]. 石 油 机 械 , 2006. 34 (2) : 33236.[ 6 ]  姜 继 水 ,宋 吉 水 . 提 高 石 油 采 收 率 技 术 [M ]. 北 京 :石油 工 业 出 版 社 , 2003.[ 7 ]  李 文 华 . 采 油 工 程 [M ] :中 国 石 化 出 版 社 , 编 辑 :贺 元 旦—65—© 1994 , 63318, 2. 63453, 010 V. 25 N. 1 p. 45249f of o il of on A is on o. 1 of of in p m ix of p p of p is it no to no to it Xi’Xi’10065, 010 V. 25 N. 1 56of m ic o il d en t m of w SP o In to m ic of SP is by m ic of p by a by m ic s of in of on W SP is on of m in of by SP am in of A SP a to of by is of is so in of m ic D L , Q 66555, 010 V. 25 N. 1 p. 53256l of of 2B id m of it’s to p to of of of to in in is t of 2B of of in p of of 2B in p is of of 2B as of of of 2B is a it is So of of is no to in p p of on p X L L I M 1. il xp 10500, 2. 34000, 3. il 010 V. 25 N. 1 p. 57260Ⅶ
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