利用剩余油微观形成机理提高采收率

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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
1 剩余油微观形成机理
微观剩余油形成受储层微观储层非均质性、温压场变化、储层的润湿性、毛管力等因素制约。

1.1储层的非均质性
储层是由成分不同、大小不一的矿物颗粒骨架组成,且大多数含有粘土矿物、胶结物等,从而形成不同孔径的非均质储层,易形成贾敏效应并在亲油岩石水驱前缘形成油水乳化带。

1.2温压场变化
油气藏长期开发导致储层的温压场发生较大变化,进而影响孔喉大小和流体渗流。

注水开发中注入水的温度通常较低,使原油黏度增加,导致原油中的蜡析出而堵塞孔道,造成驱替不彻底而形成剩余油。

1.3储层的润湿性
岩石润湿性不同,则剩余油的存在方式、分布状况以及流动能力不同。

亲水储层的岩石表面容易吸附水分子而排斥油分子,注入水沿着阻力小的孔道向前推进而形成指进型剩余油。

亲油储层的岩石表面易吸附油分子而排斥水分子,在颗粒表面形成了薄膜状剩余油。

1.4毛细管的液阻效应
毛细管力的大小和方向在水驱油的过程中对驱油起着重要作用,并影响到剩余油的形成与分布。

当驱动原油在毛细孔中运移到达喉道时,油滴会发生变形,产生附加压力(见图1)。

其值可用Laplace方程计算:
△P=P 1-P 2=2σ(1/r 1-1/r 2) (1)式中:
σ为油水界面张力,r 1为油滴细端的半径,r 2为油滴粗端的半径。

附加压力△P阻止原油向井底运行,必然影响到采收率,此时剩余油是以不连续
的油斑状存在于油藏中。

2 利用剩余油微观形成机理提高采收率
2.1提高波及系数,降低水油流度比M
当M ≤1时,这种驱油体系是有效的;M>1时,驱油体系将发生指进现象。

M=(K w /U w )/(K o /U o ) (2)式中:K w 、U w 为水体系在地层中的有效
渗透率和黏度；K o 、
U o 为原油在地层中的有效渗透率和黏度。

在实践中经常把聚合物加入水中来提高U w ,改善流度比M ,提高波及系数,称之为聚合物驱。

2.2增加毛管数
注水开采后期,剩余油以不连续油斑被圈捕在岩石孔隙中,此时每个油斑受到两种力的作用(黏滞力和驱动力)。

Melrose 和Taber等人用一个无因次准数N e (毛管数)表征上述两种力之比:
N e =(U w ·V w )/σ=△P/(L ·σ) (3)式中:Ne为毛管数；σ为水和原油之间
的界面张力；U w 为驱油体系粘度；
V w 为驱油体系流动速度；△P/L表示油滴通过毛细孔喉道所需压力梯度。

实验发现原油采收率与毛管数之间的关系如图2所示:
当毛管数N e 超过某一值(10-4)时,采收率η将急剧上升。

原油、水、岩石体系的不同,要求Ne数值也不同。

注水开采之后,一
般地层的毛管数为10-6
左右,为了继续采油,要求把N e 增加到10-3～10-2左右。

从N e 的表达式可知,要提高其值,可调
参数有两个:
(1)提高驱油体系的流动速度,或者提高压力梯度△P/L 。

通过对岩心的分析得出毛细孔喉道两端的平均值,即r 1=9×10-4cm,r 2=4×10-3cm(见图2)。

当油珠通过喉道时,从公式(1)计算需克服附加压力梯度△P/L=1MPa。

但是目前最大的机械泵传到地层毛细孔道的压力约为0.02～0.04MPa。

这说明通过调整△P/L 值或驱油体系流动速度很难达到上述要求。

(2)降低原油和水的界面张力。

从实验可知,微乳液形成后,其油水界面张力可达到10-3mN ·m -1(称为超低界面力)。

参考文献
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利用剩余油微观形成机理提高采收率
王永利
(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院 黑龙江大庆 163712)
摘 要:油田注水开发实践证明,当油井完全水淹时,仍有相当量的原油滞留在储层当中,这部分剩余在底层的原油叫做剩余油。

认识和研究剩余油的形成机理以及其开采方法,不但是油田提高采收率的基础,而且也油田改善水驱开发效果的基础。

本文通过对剩余油形成的微观机理的阐述,提出剩余油的微观开采方法,以便在油田开发中后期获得最大的经济采收率。

关键词:剩余油 微观形成机理 降低流度比
增加毛管数 提高采收率中图分类号:
T E 3文献标识码:A 文章编号:1672-3791 (2010)8(c)-0096-01
图1 毛细管液阻效应示意图图2 毛管数和原油采收率之间的关系
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