高含水期微观剩余油分布研究

[收稿日期]20050728 [作者简介]何建华(1965),男,1987年大学毕业,高级工程师,硕士生,现从事提高采收率研究工作。

高含水期微观剩余油分布研究

何建华,张树林 (江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北潜江433124)

[摘要]应用微观渗流物理模拟技术,通过图像分析,观察了剩余油的形成和分布规律,分析了孔隙结

构、注入速度等对剩余油分布的影响,研究了水驱后剩余油的微观分布特征及剩余油形成机理。水驱后

高含水期的剩余油分为连片状剩余油和分散型剩余油两大类。

[关键词]微观模型;物理模型;水驱油试验;高含水期;剩余油分布

[中图分类号]T E327;T E347

[文献标识码]A [文章编号]10009752(2006)04034005

剩余油的分布表现为宏观分布和微观分布两种形式[1]。剩余油的多少和空间分布是设计注水开发调整方案或三次采油方案的重要依据,也是评价注水开发油田经济效益的主要基础资料。尤其在当今高油价情况下,已开发油田增加产量和提高采收率已成为当务之急,而确定剩余油分布则是其中的关键。搞清这些剩余油的形态和分布,能够选择合适的三次采油方法,充分提高三次采油的效果,对提高采收率具有重要的理论和实际应用价值。为此,笔者主要运用微观模拟技术,定性、定量研究水驱油效率,微观剩余油的分布特征及形成机理,同时运用分形理论方法研究微观剩余油的分形分布特征。

1 微观物理模拟水驱油试验

111 微观水驱油试验条件及方法

1)微观模型 采用光化学刻蚀工艺[2],按天然岩心切片的真实孔隙系统刻到平面玻璃上,制作3个不同的仿真二维模型,模型厚20L m 。由于模型是在高温下烧结而成的,模型表面最初为强亲水,可用二氯二甲基硅烷溶液将其处理成亲油性。模型参数见表1。

表1 试验微观模型物性参数表

模型

编号

孔隙度/%渗透率/10-3L m 2模型尺寸/mm @mm 孔隙配位数孔喉比1#

321765818930@2021625132#

3416117811330@20219341143#41158-40@40--

2)试验流程 主要由物理模型、驱替系统、光源系统、图像采集系统、图像处理5部分组成。

3)试验步骤 ①根据试验要求,将微观模型孔隙表面的润湿性处理成亲油或亲水;②将模型烘干,并称干重;然后再抽真空,饱和水称重,确定模型的孔隙体积;③用模拟油驱替水,驱至模型出口不再出水为止(驱替约10PV 左右),并录取原始含油图像;④按试验方案选择一定的注入速度,进行恒速水驱油试验;⑤根据试验要求,改变注入速度、润湿性、原油粘度、微观模型等,重复上述步骤进行试验;⑥根据图像分析计算剩余油饱和度和水驱油效率。

112 水、油驱替过程描述

亲水模型在建立束缚水的过程中,油先沿着大孔道向前流动,并且占据大孔道,水分布在较小的孔道中;另外,水还以连续的水膜形式分布在孔隙的表面。当进行水驱油时,水的进入,一方面沿大孔道中间突进,另一方面沿孔隙表面慢慢运移。渗入的水以水膜形态分布于孔壁周围,进而充满孔隙,将小孔隙中的油挤出孔隙。如果突进的速度大于沿孔壁润湿的速度,则小孔隙中的油易被水锁;如果沿孔壁#340#石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2006年8月 第28卷 第4期

Journal of Oil and Gas Technology (J 1JPI) Aug 12006 Vol

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润湿速度大于大孔中的突进速度,则大孔中易形成油珠,形成的剩余油存在于被众多的小孔隙包围了的较大孔隙中。驱替速度高时,在较大孔道中的油被驱出,当一些较大孔道形成水流通道而油被水切割开后,处在流动侧向和一些结构不好的孔道中的油很难再被驱出来。图1(a),(b),(c)展示了亲水模型的微观水驱油进程以及在不同时期剩余油的分布(黑色为剩余油)。在亲水模型中剩余油的分布主要以油珠状分布在较大孔道中,

还有一些分布在较细小的孔道中。

图1 1#亲水微观模型的低速水驱油过程(01002ml/min)

亲油模型在建立束缚水的过程中,油沿孔道壁首先向前推进,把孔隙中的水先包围,然后再驱赶出来,少部分水残留在较小的孔道中,有时小水珠也夹杂在大孔道的油里。在驱替过程中,水沿着大孔道进入孔隙,由于亲油的关系,孔道四周都有一层油膜,形成一个边界层。在驱替初期,油沿着孔道流动,驱替到一定程度后油便沿孔道壁向前移动,水在流经某些较小孔道时会被油切割成小水珠夹带在油中间。由于孔隙表面是亲油的,所以表面吸附力所引起的渗流阻力要高于亲水模型,水驱时油有被驱走的趋势,油同时还受界面引力作用,因此,也不容易被驱走。图2(a),(b),(c)展示了亲油模型的微观水驱油进程以及在不同时期剩余油的分布。在亲油模型上剩余油主要由两部分构成,即小孔道中油的段塞和孔隙表面的油膜。在非均质程度复杂的微观孔隙结构中,还可能存在大块的剩余油)))由很多

大的含油孔隙组成的孔隙群被周围许多小的含油孔隙包围。

图2 2#亲油微观模型的高速水驱油过程(01015ml/min)

113 水驱油试验结果

利用制备的微观仿真物理模型,进行了水驱油试验,显微照片和录像提供了孔隙几何形状、石油捕集和剩余油微观分布等图形。考察微观水驱油的全过程发现,在不同的驱替速度、不同粘度的模拟油条件下,水驱油的进程快慢和形成剩余油的多少都有所不同,驱替速度低时形成的剩余油多,驱替速度高时形成的剩余油少;原油粘度大时形成的剩余油多,粘度小时形成的剩余油少。

图3是在模拟油粘度为1213mPa #s 、不同的驱替速度下进行的水驱油试验结果。从图3可以看出,驱替速度从01002m l/min 增大到01015ml/m in 时,亲油模型(2-1#)驱油效率由5313%增大到

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