岳湘安-低渗、致密油藏提高采收率技术方向

一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
● 油膜和微观水动力滞留残余油 驱动过程 ① 分散启动 ② 驱动运移
油膜 微观水动力滞留油
对驱油剂性能要求：
分散启动残余油的能力强 改善润湿性
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
采收率=微观驱油效率×宏观波及效率
提高（水驱后）驱油效率
水驱后残余油的具有多种类型
油膜 水驱 孔喉残余油滴 水动力滞留残余油
微观非均质残余油
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
● 孔喉油滴的驱替对驱油剂性质的要求
流动阻力～Δp驱动
水驱速度↑ 油藏中主要的残余油类型发生转变 孔喉油滴、油膜、微观水动力滞留油→微观非均质残余油
水驱速度↑ 超低界面张力对驱油效率的贡献↓
乳化能力对驱油效率的贡献↑ 乳化能力是控制微观非均质残余油驱替的主要驱油剂性质，界面张力为辅助性质
水驱速度 常规 高速
主要残余油类型 孔喉油滴 微观非均质残余油
驱油剂主性质要求 超低界面张力 强乳化能力、适度低张力
200 150 127.413 100 50 0 0 50 100 150 200
时间 （s）
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
4. 调剖剂在低渗油藏中的封堵能力
（1） 评价实验中的问题
③ 短岩心实验
● 端面效应
p1 dp/dx
测量折算压力梯度 实际压力梯度分布
可测参数： 流量 压差
x
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
6 4 2 5
8
6
原始含油饱和状态 原始含油饱和状态
10 15 20 25
6
4
4
2
含水率
2
5 10 15 长 度 /cm 20 25
5
10
15
20
25
见水时刻(累计注入0.33PV)
8
见水时刻(累计注入0.13PV)
6 4
6 4 2 5 10 15 20 25
2 5 10 15 长 度 /cm 20 25
中高渗油藏封窜(深调)后
★ 水驱的临界驱动压力梯度低 ★ 水驱方向容易改变
★ 水驱的临界驱动压力梯度过高 ★ 除了原水窜方向，在其他方向上
难以建立起有效驱动压差
★ 水驱方向难以改变
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
2. 低渗油藏深部调剖的特点
低渗透油藏油井出水特点——裂缝水窜(天然裂缝、人工裂缝） 治水特点——封堵裂缝水窜通道，启动致密基质(或其他裂缝)
32 30 0 50 100 150 200 250 渗透率/mD
渗吸采收率与渗透率的关系
●渗吸效应比高渗油藏强
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
1. 油藏深部调剖基本原理
宏 观 纵 向 水 洗 层 宏 观 平 面 水 流 通 道
水流通道及剩余油
深调后水驱
——
提 高 宏 观 波 及 效 率
——
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
3.特低渗油藏中渗吸效应对驱替残余油贡献增大
在特低渗油藏渗透率范围（0.1～10×10-3μm2），依靠渗吸效应 动用致密基质中原油的潜力比中高渗油藏大。
40 38
渗吸采收率/%
渗透率↓ 渗吸采收率↑
渗吸效应：高→超低渗油藏√
在低渗油藏开采中备受关注？
36
●其他方式难以驱动
34
●对总采收率中的贡献率高
驱动油滴的动力～ ηv 驱动油滴的阻力～ σ
v NC
Δp驱动
●毛管数的来源——孔喉残余油滴的驱替
pAB 2 cos 1 r1 1 r1 r2
对其他几类残余油的适应性？ ●以孔喉残余油为主的油藏驱油剂主要性质：σ↓↓ 辅助性质：η↑ 以其他类型残余油为主的油藏？？？
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
4. 调剖剂在低渗油藏中的封堵能力
（1） 评价实验中的问题 ①以调剖剂的“粘度”评价其在油藏中的调剖能力 易造成注入性与封堵性评价的矛盾
②凝胶类调剖剂材料性能的评价方法——流变性、倾倒、针刺
近期研发的方法：
350 300 250
压力/kPa
041420 流量0.3mL/min
60
1m/D 5m/D 10m/D
驱油效率 /%
40 20 0 0 2 注入量/PV 4
v NC
毛管数理论？ 实验结果？
6
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
●毛管数理论的适应性问题
高
75 72 69 66 63 60 57 54 51 48 45 42 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6
● 微观非均质残余油
对驱油剂性质的要求： ①对水流通道的封堵能力
②进入致密孔隙的能力
③对残余油的驱动能力
驱油剂性质的主要性质——提高微观波及效率
辅助性质——适度低界面张力
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
●毛管数理论的适应性问题
误区——由于早年开采的大多数常规油藏驱油效率与毛管数都具有如前 图所示的良好相关性，很容易误认为只要毛管数增大，微观驱油效率（岩心
目前矿场试验：见效
有效期
★★
★
由特低渗油藏特点决定（水难以进入致密的超低渗层，启动其中的剩余油）
中高渗非均质油藏深调后水驱
特低渗非均质油藏深调后水驱
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
2. 低渗油藏深部调剖的特点
对控水增油技术的基本要求
★ 注得进 ★ 堵得住 ★ 堵得准 ★ 驱得动 ★ 用得起
——良好的注入性（尤其是特低渗油藏） ——对水窜通道具有足够的封堵强度（易于实现） ——良好的封堵选择性（对特低渗油藏尤为重要） ——对调剖施工后驱替技术的要求 ——单价低、用量少
水驱至含水98%(累计注入1.35PV)
水驱至含水98%(累计注入0.69PV)
低
1m/d
2m/d
水驱速度增大导致微观波及效率的降低
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
●毛管数理论的适应性问题 水驱速度增大导致微观波及效率的降低 微观非均质残余油是高速开采后的主要残余油类型，是其
4. 调剖剂在低渗油藏中的封堵能力
（1） 评价实验中的问题 ②短岩心实验 ● 端面效应 ● 无法模拟实际油藏中调剖剂性能变化的影响 通过整个岩心的调剖剂实际上只相当于注入井附近油藏的调剖剂性能 ● 难以模拟实际油藏深部调剖的特性 非均质模型与非均质油藏的几何相似难以实现 模型中的流场、波及效率与实际油藏差异很大
（2） 对“注入性”的评价 ① 几个误区 ●以粘度大小评价注入性——低分子体系√ 凝胶× 特别注意介质在油藏孔 隙与连续空间中的差别
分散体系（泡沫、乳液、微球）×
●以短岩心实验评价注入性（端面意外堵塞？）
●以注入压力评价注入性
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
3. 调剖剂在低渗油藏的注入性
（2） 对“注入性”的评价 ② 评价方法 ●注意在微小孔喉中的受力与运移机理 ●注入压力上升的速度 ●压力梯度的稳定值 ●区分正常的压力增大与异常的堵塞
低（特低）渗油藏提高采收率 关键理论与技术问题
岳湘安
13621210958 yxa@cup.edu.cn
中国石油大学（北京） 2016年11月3日
引言
主题 ——特低渗油藏提高采收率
●水驱后油藏 ●常规技术无法动用油藏
与中高渗油藏的本质差异？
引言
特低渗油藏
基质致密
异常的驱油和渗流现象
裂缝发育
开发中的突出矛盾： ●注水困难 ●致密基质中油难以驱替 ●产能产量低 ●水窜严重、油井暴性水淹 亟待解决的问题：适宜的开采技术？ ★窜流通道的治理——治水 ★致密基质中原油的启动——驱油
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
2. 低渗油藏提高驱油效率的主要对象是微观非均质残余油
油藏条件不同，水驱后残余油的主要类型不同，对驱油剂性质的要求 不同，提高驱油效率的技术方向必然不同。 低渗油藏的主要残余油——更加致密的微观区域内的微观非均质残余油 ——低渗油藏中提高驱油效率的主要潜力
低渗油藏提高驱油效率的主要技术方向——提高微观波及效率
③材料性能对油水的选择性
吸水膨胀、遇油溶解或不溶胀。
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
5. 调剖剂在低渗油藏中的封堵选择性
（2）选择性封堵评价方法
① 并联管
● 难以模拟非均质厚油层内的调剖
只能模拟两个具有隔层的油层的调剖
● 注入口堵塞的影响 岩心注入口一般很小（3mm），只要并联岩心中的任何一个注入口
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
3. 特低渗油藏中渗吸效应对驱替残余油贡献增大பைடு நூலகம்
在微小管中，液体石蜡的自吸速度远大于常规尺度下的经典理论预测结果
管径越小，自吸效应相对越强——界面微尺度效应越强
岩心渗透率越低，实测毛管力比常规尺度经典理论预测结果高得越多。
2.5 去离子 水 液体石蜡 Allometric1 Fit of F Pow2P2 Fit of G 2.0
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
● 孔喉油滴的驱替对驱油剂性质的要求 对驱油剂性质的要求： 油水界面张力降至超低（10-3mN/m） 近几十年来复合驱中关注的焦点 主导的驱油机理 技术的主要原理 驱油的主控因素为油水界面张力（或毛管数） 所有油藏驱油效率与毛管数都具有如此良好的相关性？？ 对于以其他类型残余油为主的油藏，驱油效率的主控因素？
提高驱油效率的主要潜力
高速开采后提高驱油效率的主攻目标是提高微观波及效率。
不同类型的残余油，驱替机理和方法不同
高速水驱后的微观非均质残余油驱替对驱油剂性质要求与其他几类残余油不同 高速水驱后提高微观驱油效率的技术思路与常规水驱油藏不同
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
4. 调剖剂在低渗油藏中的封堵能力
（2） 评价方法要点
●调剖剂在油藏深部的真实性能
●阻力系数和残余阻力系数在驱替方向的分布
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
5. 调剖剂在低渗油藏中的封堵选择性
（1）选择性封堵机理
① 流动（注入）选择性 低粘、低阻力系数有利于对水窜通道的注入选择性 ② 聚合交联反应环境的选择性 调剖剂成胶性能对窜流通道中酸、碱、矿化度的适应性
1. 油藏深部调剖基本原理
提高波及效率的技术原理： （1）增大阻力系数 （2）降低窜流通道渗透率 （3）封堵窜流通道 例如：聚合物溶液、弱凝胶 例如：滞留、颗粒、固相沉淀 例如：地下聚合交联的冻胶
低渗油藏深部调剖适应的技术？？
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
2. 低渗油藏深部调剖的特点
特低渗油藏封窜(深调)后
V测/V理
1.5
油(液体石蜡)在微管中自吸速 y=1.67538(1+x) 度与理论预测自吸速度之比
-0.0938
1.0
0.5
y=0.71154x-0.24653
0.0 0 200 400 600 800 1000
管径/μ m
机理的揭示、异常现象的发现——意义？ WHY? HOW?
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
——提高宏观波及效率的原理和方法
理论上争议的焦点： ●启动压力 ●驱油机理 (基质中油——驱动？)
亟待解决的难点：储层物性表征？ ★渗流能力 ★驱油特性
——提高微观驱油效率原理与方法
领域前沿的热点、尚未解决的难点
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向 二、低渗油藏提高波及效率的关键问题 三、低渗油藏化学驱的可行性 四、对气驱提高采收率的几点思考
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
3. 调剖剂在低渗油藏的注入性
（1） 对“注入性”的认识
● 调剖的有效注入是实现“深部调剖”的必要条件
● 区分调剖剂在低渗基质和窜流通道中的注入能力 ● 特别注意注入能力与调剖能力（在油藏深部）之间的矛盾
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
3. 调剖剂在低渗油藏的注入性
技术难点： ① 注入困难与深部调剖的矛盾；
② 窜流通道的治理与利用的矛盾
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
2. 低渗油藏深部调剖的特点 目前矿场试验：见效
★★
有效期
由低渗油藏特点决定 fw
★
fw
低渗油藏水驱“有效期”
低渗油藏深调后水驱“有效期”
二、低渗油藏提高波及效率的关键问题
2. 低渗油藏深部调剖的特点
尺度下）必然提高。
注意：Nc ↑驱油效率↑的经典实验结果中， Nc 的增大是通过降低油水 界面张力而实现的。
如果增大驱替速度，结果如何？？
v NC
按照毛管数理论，v ↑ Nc ↑,驱油效率↑ 事实如何？
一、低渗油藏提高微观驱油效率的技术方向
1. 不同类型残余油对驱油剂性能要求不同
●毛管数理论的适应性问题