乐安油田草4块稠油热水驱及热化学驱实验研究_李安夏
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C4 - 1 是根据草 4 块地层油的特点筛选的热化 学剂。由草 4 块地层水配制的质量分数为 0. 5% 的 C4 - 1 热化学剂溶液与草 4 块原油耐温前后界面张 力测试曲线( 图 2) 可以看出,C4 - 1 化学剂与原油 界面张力能够达到 10 - 4 mN / m 超低水平,即 使 在 200 ℃ 、耐温 24 h 后,性能有所变化,但仍能够达到 10 - 3 mN / m 超低水平,表明 C4 - 1 热化学剂与草 4 块原油界面活性好,并且具有良好的耐温性。
图 4 热水与热化学驱注入孔隙体积倍数与压差的关系
3 结束语
温度对稠油粘度影响至关重要,随着温度升高, 原油粘度降低,热水驱采收率提高; 随着温度升高, 热化学驱最终采收率也相应提高; 但低界面张力化 学剂的加入,前期有效地增加洗油率,提高采收率, 从而降低驱替通道阻力,由于驱替通道阻力减小,后 期 实际减小了驱替液流动的波及体积,导致最终采
通道阻力减小,后期实际驱替液流动的波及体积减小,导致最终采收率与同温度下单纯水驱相比低 3% ~ 5% 。因
此,单纯的热化学驱不适合乐安油田草 4 块稠油开发。
关键词: 热水驱 热化学驱 耐温性 性能评价 乐安油田
中图分类号: TE357. 43
文献标识码: A
文章编号: 1009 - 9603( 2011) 03 - 0064 - 03
injection - based IOR in two waterflooded light oil reservoirs[J]. Journal of Canadian Petroleum Technology,2005,44( 1) : 31 - 41. [10] Mitra S,Bhushan P V,Kumar S,et al. Feasibility of air injection in a light oil field of western India[R]. SPE 126234,2010. [11] Burger J G,Sourieau P,Combarnous M. Thermal methods of oil recovery[M]. Paris: Editions Technip,1985. [12] Schoeppel R J,Ersoy D. Prediction of spontaneous ignition in in - situ combustion[R]. SPE 2383,1968. [13] Tadema H J,Eeijdema J. Spontaneous ignition of oil sands[J]. Oil & Gas Journal,1970,68( 50) : 77 - 80. [14] Burger J G. Spontaneous ignition in oil reservoirs[J]. SPE Journal, 1976,16( 2) : 73 - 81. [15] Turta A T,Singhal A K. Reservoir engineering aspects of light - oil recovery by air injection[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering,2001,4( 4) : 336 - 344.
[2] 贺永利,徐仲其. 小洼油田洼 38 断块实验区蒸汽驱参数优化 [J]. 油气地质与采收率,2010,17( 3) : 77 - 79.
[3] 徐丕东. 水敏性稠油油藏开发技术在八面河油田的应用[J]. 石油勘探与开发,2007,34( 3) : 374 - 377.
[4] 陈涛平,张志琦,刘颖. 地热水驱温度对稠油采收率影响实验 研究[J]. 特种油气藏,2010,17( 1) : 98 - 99.
第 18 卷 第 3 期 2011 年 5 月
油气地质与采收率 Petroleum Geology and Recovery Efficiency
Vol. 18,No. 3 May 2011
乐安油田草 4 块稠油热水驱及热化学驱实验研究
李安夏
( 中国石化股份胜利油田分公司 石油开发中心,山东 东营 257000)
图 2 热化学剂耐温前后油水界面张力测试曲线
2. 3 不同温度下热水驱油实验结果 随着温度的升高,原油粘度降低,采收率提高,
这是稠油开采的一般规律。实验开始后随着注入孔 隙体积倍数的增大,采出程度逐渐增加,在注入达到 4. 5 倍孔隙体积后,含水率接近 100% ,采收率不再 变化,趋于一个稳定值。在温度为 60,100,150 ℃ 时,草 4 块稠油经水驱至 4. 5 倍孔隙体积后采收率
编辑 刘北羿
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( 上接第 63 页)
for Barrancas field,Argentina[R]. SPE 94092,2005. [9] Juan E S,Sanchez A,Monte A D,et al. Laboratory screening for air
图 3 不同温度下热水及热化学驱注入孔隙体积 倍数与采出程度的关系
在温度为 60,100,150 ℃ 时,热化学驱采收率分 别为 43. 7% ,54% ,64. 7% 。对比相同温度下采收 率数据可以看出,热化学驱提高采收率的最终值均 小于同一 条 件 下 的 热 水 驱,这 是 与 前 人 的 研 究 结 果[8]不一致的地方; 对比不同温度下的稠油热水驱 及热化学驱效果得知,热化学驱均表现出采收率下 降的规律,这并非偶然因素造成的,分析其原因是, 热化学剂虽然能够大幅度降低油水界面张力,界面 张力可达 10 - 3 mN / m,可以增加洗油效率,但是在孔 隙介质流动时,化学剂溶液主要从水驱后形成的注 入液主流线上流动,注入的化学剂溶液越多,洗油效 率越高,主流线上的残余油相对较少,横截面上的渗 透率分布趋于更加不均匀,波及面积相对减少,采收 率降低。
由 150 ℃ 热水及热化学驱压差变化曲线( 图 4) 可以看出,热 水 驱 的 压 差 略 高 于 热 化 学 驱,相 差 不 大,但热水驱的压差起伏变化较大,热化学驱压差较 为稳定,这主要是由于热水驱形成的小油滴在孔隙 介质中运移时,在局部形成暂堵,而热化学驱形成的
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油气地质与采收率
2011 年 5 月
第 18 卷 第 3 期
李安夏. 乐安油田草 4 块稠油热水驱及热化学驱实验研究
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和水,计算驱替系统死体积; 饱和油,将模型接入流 程,设备升温至指定温度,水驱建立填砂模型束缚水 状态,进行水驱或水驱至含水率为 90% 时进行热化 学驱,水驱温度分别为 60,100,120,150 ℃ ,热化学 驱温度分别为 60,100,150 ℃ ,回压为 1. 0 MPa; 注 入速度为 0. 5 mL / min,记录各个阶段的注入压力、 产出液含水率及采出程度。
主流线较为干净,压差稳定,难以形成微观堵塞,驱 油效率降低。因此,降低稠油油藏的油水界面张力, 必须通过加入氮气泡沫等方式提高波及面积[9 - 10] 或通过活性剂乳化携带、微观调剖等作用提高驱油 体积,否则,单纯降低油水界面张力可能由于降低主 流线上残余油的饱和度,使后续水驱的流动阻力更 小,从而降低波及面积,影响采收率的提高。
图 1 物理模拟实验流程示意
采用清洁分筛后的石英砂人工制作模型,模型 尺寸为 25 mm × 300 mm,孔隙度为 30% ,渗透率为 600 × 10 - 3 μm2 。
实验用原油为草 4 - 5 - 斜 324 井脱气脱水稠 油,在 60 ℃ 油藏条件下,原油粘度为 457 mPa·s。 实验用水为现场取过滤水。热化学剂为 C4 - 1 低 界面张力驱油剂,油水界面张力为 7. 5 × 10 - 4 mN / m,质量分数为 0. 5% 。 1. 2 实验方法
2 实验结果分析
2. 1 草 4 块原油粘温特性 不同地区不同层位原油的组分不同,其具有不
同的粘温特性。当温度为 50,60,70,80,100,120, 150 ℃ 时,草 4 块草 4 - 5 - 斜 324 井脱气脱水原油 的粘度分别为 849,457,242,153,72,37,17 mPa·s, 可见草 4 块的原油粘度对温度敏感,随温度的上升 粘度下降的幅度较大,为稠油热驱奠定了基础。 2. 2 耐温热化学剂性能分析
摘要: 利用化学驱物理模拟流程装置及填砂管模型研究了乐安油田草 4 块不同温度下稠油的热水驱与热化学驱的
驱油效果及变化规律。结果表明,提高油藏注入水的温度,可以明显降低原油粘度,提高稠油的采收率。而对于油 水界面张力达到超低( 10 -3 mN / m 数量级) 的热化学驱,虽然通过油水界面张力降低,提高了驱油效果,但由于驱替
[8] 李军英,康义奎,高孝田,等. 河南油田泌 125 区热水驱技术可 行性研究[J]. 石油与矿业工程,2005,109( 6) : 73 - 74.
[9] 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) : 57 - 61.
[10] 沈德煌,聂凌云,赵仕民. 深层稠油热水添加 N2 泡沫段塞驱开 采可行性研究[J]. 特种油气藏,2004,11( 4) : 104 - 106.
1 实验设备与方法
1. 1 主要仪器设备及材料 实验设备包括: 化学驱流程装置,控温范围为
0 ~ 150 ℃ ,控温精度为 ± 0. 5 ℃ ; 回压阀,控压为 0 ~ 3 0 MPa ; 数 字 压 力 表 ,压 力 为0 ~ 20 MPa ,精 度 为 ± 0. 01 MPa,流程示意见图 1。TX500c 旋转滴界面 张力计,RT20 流变仪,工作温度为室温至 200 ℃ 。
中国稠油储量丰富,但因密度和粘度较大,开采 难度高,蒸 汽 驱 是 一 种 有 效 的 开 采 方 法[1],但 由 于 蒸汽的密度和粘度很低,易流动,易产生重力分异而 导致超覆和气窜。垂直扫油效率不均匀,致使地层 中残余油饱和度高,蒸汽波及系数小,降低了原油采 收率[2 - 3],因此须考虑其他驱替方式。热水驱是对 于普通稠油热驱的有效选择[4],早在 20 世纪 60 年 代已被证明可降低原油粘度,使流度比下降,从而提 高采收率[5],但 一 直 未 被 大 规 模 应 用,其 主 要 原 因 是热水的含热量小,不宜作为有效的热载体把热量 带入油藏,但与蒸汽相比,热水的密度、流度与地层 油相差不大,不易造成重力超覆流动,体积波及系数 较大,热效应可得到充分发挥,在热水中添加热化学 剂可以降低油水界面张力,提高驱油效率,并且随着 温度的提高,提高采收率的值增大[6 - 7]。乐安油田 原油粘度相对较低,地下原油粘度为 112 mPa·s, 属于低粘度稠油,室内实验选择了热水与热化学驱 油进行尝试,分析乐安油田草 4 块稠油提高注水温 度对提高采收率的影响及热化学驱提高采收率的能 力及变化规律,验证在乐安油田草 4 块进行热化学 驱的可行性。
分别为 48. 8% ,59. 1% 和 67. 3% 。对于不同温度的 热水驱油,随着温度的升高,原油粘度下降,降低了 原油流动的粘滞力和水油粘度比,扩大了驱替介质 的波及面积,提高驱油效率。 2. 4 热水驱与热化学驱效果对比
按照热水驱的实验方法,测试不同温度下质量 分数为 0. 5% 的 C4 - 1 热化学剂的驱油效率,分析 不同温度下水驱与热化学驱采出程度与注入孔隙体 积倍数的关系( 图 3) 。对比不同温度下热化学驱采 出程度与注入孔隙体积倍数关系可以看出,随着温 度的升高,原油的采出程度都是升高的,与不同温度 下热水驱相比,随温度升高采收率升高的变化规律 一致,随着温度升高,原油粘度下降,采收率提高,与 前人的研究结果[8]一致。
[5] 张保卫. 稠油油藏水驱转热采开发经济技术界限[J]. 油气地 质与采收率,2010,17( 3) : 80 - 82.
[6] 陈涛平,刘继军. 高凝油热水驱提高采收率实验[J]. 大庆石油 学院学报,2008,32( 4) : 45 - 48.
[7] 高明,王京通,宋考平,等. 稠油油藏蒸汽吞吐后蒸汽驱提高采 收率实验[J]. 油气地质与采收率,2009,16( 4) : 77 - 79.
收率低于同温度下单纯热水驱。建议稠油如要进行 降低界面张力的化学驱,必须适当加强调剖措施,即 降低油水界面张力必须与提高宏观或微观波及面积 相结合,否则可能产生不利影响。
参考文献:
[1] 王大为,周耐强,牟凯. 稠油热采技术现状及发展趋势[J]. 西 部探矿工程,2008,10( 12) : 129 - 131.
将水洗、烘干、分筛后的石英砂按比例填入模型 管 ,制作填砂模型,测试渗透率,将填砂模型抽空饱
收稿日期: 2011 - 03 - 11。 作者简介: 李安夏,男,高级工程师,从事油气田开发工作。联系电话: 13306472221,E - mail: lianxia. slyt@ sinopec. com。 基金项目: 国家重大专项“高温高盐油藏化学驱技术应用研究”( 2008ZX05011 - 006) 。
图 4 热水与热化学驱注入孔隙体积倍数与压差的关系
3 结束语
温度对稠油粘度影响至关重要,随着温度升高, 原油粘度降低,热水驱采收率提高; 随着温度升高, 热化学驱最终采收率也相应提高; 但低界面张力化 学剂的加入,前期有效地增加洗油率,提高采收率, 从而降低驱替通道阻力,由于驱替通道阻力减小,后 期 实际减小了驱替液流动的波及体积,导致最终采
通道阻力减小,后期实际驱替液流动的波及体积减小,导致最终采收率与同温度下单纯水驱相比低 3% ~ 5% 。因
此,单纯的热化学驱不适合乐安油田草 4 块稠油开发。
关键词: 热水驱 热化学驱 耐温性 性能评价 乐安油田
中图分类号: TE357. 43
文献标识码: A
文章编号: 1009 - 9603( 2011) 03 - 0064 - 03
injection - based IOR in two waterflooded light oil reservoirs[J]. Journal of Canadian Petroleum Technology,2005,44( 1) : 31 - 41. [10] Mitra S,Bhushan P V,Kumar S,et al. Feasibility of air injection in a light oil field of western India[R]. SPE 126234,2010. [11] Burger J G,Sourieau P,Combarnous M. Thermal methods of oil recovery[M]. Paris: Editions Technip,1985. [12] Schoeppel R J,Ersoy D. Prediction of spontaneous ignition in in - situ combustion[R]. SPE 2383,1968. [13] Tadema H J,Eeijdema J. Spontaneous ignition of oil sands[J]. Oil & Gas Journal,1970,68( 50) : 77 - 80. [14] Burger J G. Spontaneous ignition in oil reservoirs[J]. SPE Journal, 1976,16( 2) : 73 - 81. [15] Turta A T,Singhal A K. Reservoir engineering aspects of light - oil recovery by air injection[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering,2001,4( 4) : 336 - 344.
[2] 贺永利,徐仲其. 小洼油田洼 38 断块实验区蒸汽驱参数优化 [J]. 油气地质与采收率,2010,17( 3) : 77 - 79.
[3] 徐丕东. 水敏性稠油油藏开发技术在八面河油田的应用[J]. 石油勘探与开发,2007,34( 3) : 374 - 377.
[4] 陈涛平,张志琦,刘颖. 地热水驱温度对稠油采收率影响实验 研究[J]. 特种油气藏,2010,17( 1) : 98 - 99.
第 18 卷 第 3 期 2011 年 5 月
油气地质与采收率 Petroleum Geology and Recovery Efficiency
Vol. 18,No. 3 May 2011
乐安油田草 4 块稠油热水驱及热化学驱实验研究
李安夏
( 中国石化股份胜利油田分公司 石油开发中心,山东 东营 257000)
图 2 热化学剂耐温前后油水界面张力测试曲线
2. 3 不同温度下热水驱油实验结果 随着温度的升高,原油粘度降低,采收率提高,
这是稠油开采的一般规律。实验开始后随着注入孔 隙体积倍数的增大,采出程度逐渐增加,在注入达到 4. 5 倍孔隙体积后,含水率接近 100% ,采收率不再 变化,趋于一个稳定值。在温度为 60,100,150 ℃ 时,草 4 块稠油经水驱至 4. 5 倍孔隙体积后采收率
编辑 刘北羿
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for Barrancas field,Argentina[R]. SPE 94092,2005. [9] Juan E S,Sanchez A,Monte A D,et al. Laboratory screening for air
图 3 不同温度下热水及热化学驱注入孔隙体积 倍数与采出程度的关系
在温度为 60,100,150 ℃ 时,热化学驱采收率分 别为 43. 7% ,54% ,64. 7% 。对比相同温度下采收 率数据可以看出,热化学驱提高采收率的最终值均 小于同一 条 件 下 的 热 水 驱,这 是 与 前 人 的 研 究 结 果[8]不一致的地方; 对比不同温度下的稠油热水驱 及热化学驱效果得知,热化学驱均表现出采收率下 降的规律,这并非偶然因素造成的,分析其原因是, 热化学剂虽然能够大幅度降低油水界面张力,界面 张力可达 10 - 3 mN / m,可以增加洗油效率,但是在孔 隙介质流动时,化学剂溶液主要从水驱后形成的注 入液主流线上流动,注入的化学剂溶液越多,洗油效 率越高,主流线上的残余油相对较少,横截面上的渗 透率分布趋于更加不均匀,波及面积相对减少,采收 率降低。
由 150 ℃ 热水及热化学驱压差变化曲线( 图 4) 可以看出,热 水 驱 的 压 差 略 高 于 热 化 学 驱,相 差 不 大,但热水驱的压差起伏变化较大,热化学驱压差较 为稳定,这主要是由于热水驱形成的小油滴在孔隙 介质中运移时,在局部形成暂堵,而热化学驱形成的
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第 18 卷 第 3 期
李安夏. 乐安油田草 4 块稠油热水驱及热化学驱实验研究
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和水,计算驱替系统死体积; 饱和油,将模型接入流 程,设备升温至指定温度,水驱建立填砂模型束缚水 状态,进行水驱或水驱至含水率为 90% 时进行热化 学驱,水驱温度分别为 60,100,120,150 ℃ ,热化学 驱温度分别为 60,100,150 ℃ ,回压为 1. 0 MPa; 注 入速度为 0. 5 mL / min,记录各个阶段的注入压力、 产出液含水率及采出程度。
主流线较为干净,压差稳定,难以形成微观堵塞,驱 油效率降低。因此,降低稠油油藏的油水界面张力, 必须通过加入氮气泡沫等方式提高波及面积[9 - 10] 或通过活性剂乳化携带、微观调剖等作用提高驱油 体积,否则,单纯降低油水界面张力可能由于降低主 流线上残余油的饱和度,使后续水驱的流动阻力更 小,从而降低波及面积,影响采收率的提高。
图 1 物理模拟实验流程示意
采用清洁分筛后的石英砂人工制作模型,模型 尺寸为 25 mm × 300 mm,孔隙度为 30% ,渗透率为 600 × 10 - 3 μm2 。
实验用原油为草 4 - 5 - 斜 324 井脱气脱水稠 油,在 60 ℃ 油藏条件下,原油粘度为 457 mPa·s。 实验用水为现场取过滤水。热化学剂为 C4 - 1 低 界面张力驱油剂,油水界面张力为 7. 5 × 10 - 4 mN / m,质量分数为 0. 5% 。 1. 2 实验方法
2 实验结果分析
2. 1 草 4 块原油粘温特性 不同地区不同层位原油的组分不同,其具有不
同的粘温特性。当温度为 50,60,70,80,100,120, 150 ℃ 时,草 4 块草 4 - 5 - 斜 324 井脱气脱水原油 的粘度分别为 849,457,242,153,72,37,17 mPa·s, 可见草 4 块的原油粘度对温度敏感,随温度的上升 粘度下降的幅度较大,为稠油热驱奠定了基础。 2. 2 耐温热化学剂性能分析
摘要: 利用化学驱物理模拟流程装置及填砂管模型研究了乐安油田草 4 块不同温度下稠油的热水驱与热化学驱的
驱油效果及变化规律。结果表明,提高油藏注入水的温度,可以明显降低原油粘度,提高稠油的采收率。而对于油 水界面张力达到超低( 10 -3 mN / m 数量级) 的热化学驱,虽然通过油水界面张力降低,提高了驱油效果,但由于驱替
[8] 李军英,康义奎,高孝田,等. 河南油田泌 125 区热水驱技术可 行性研究[J]. 石油与矿业工程,2005,109( 6) : 73 - 74.
[9] 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) : 57 - 61.
[10] 沈德煌,聂凌云,赵仕民. 深层稠油热水添加 N2 泡沫段塞驱开 采可行性研究[J]. 特种油气藏,2004,11( 4) : 104 - 106.
1 实验设备与方法
1. 1 主要仪器设备及材料 实验设备包括: 化学驱流程装置,控温范围为
0 ~ 150 ℃ ,控温精度为 ± 0. 5 ℃ ; 回压阀,控压为 0 ~ 3 0 MPa ; 数 字 压 力 表 ,压 力 为0 ~ 20 MPa ,精 度 为 ± 0. 01 MPa,流程示意见图 1。TX500c 旋转滴界面 张力计,RT20 流变仪,工作温度为室温至 200 ℃ 。
中国稠油储量丰富,但因密度和粘度较大,开采 难度高,蒸 汽 驱 是 一 种 有 效 的 开 采 方 法[1],但 由 于 蒸汽的密度和粘度很低,易流动,易产生重力分异而 导致超覆和气窜。垂直扫油效率不均匀,致使地层 中残余油饱和度高,蒸汽波及系数小,降低了原油采 收率[2 - 3],因此须考虑其他驱替方式。热水驱是对 于普通稠油热驱的有效选择[4],早在 20 世纪 60 年 代已被证明可降低原油粘度,使流度比下降,从而提 高采收率[5],但 一 直 未 被 大 规 模 应 用,其 主 要 原 因 是热水的含热量小,不宜作为有效的热载体把热量 带入油藏,但与蒸汽相比,热水的密度、流度与地层 油相差不大,不易造成重力超覆流动,体积波及系数 较大,热效应可得到充分发挥,在热水中添加热化学 剂可以降低油水界面张力,提高驱油效率,并且随着 温度的提高,提高采收率的值增大[6 - 7]。乐安油田 原油粘度相对较低,地下原油粘度为 112 mPa·s, 属于低粘度稠油,室内实验选择了热水与热化学驱 油进行尝试,分析乐安油田草 4 块稠油提高注水温 度对提高采收率的影响及热化学驱提高采收率的能 力及变化规律,验证在乐安油田草 4 块进行热化学 驱的可行性。
分别为 48. 8% ,59. 1% 和 67. 3% 。对于不同温度的 热水驱油,随着温度的升高,原油粘度下降,降低了 原油流动的粘滞力和水油粘度比,扩大了驱替介质 的波及面积,提高驱油效率。 2. 4 热水驱与热化学驱效果对比
按照热水驱的实验方法,测试不同温度下质量 分数为 0. 5% 的 C4 - 1 热化学剂的驱油效率,分析 不同温度下水驱与热化学驱采出程度与注入孔隙体 积倍数的关系( 图 3) 。对比不同温度下热化学驱采 出程度与注入孔隙体积倍数关系可以看出,随着温 度的升高,原油的采出程度都是升高的,与不同温度 下热水驱相比,随温度升高采收率升高的变化规律 一致,随着温度升高,原油粘度下降,采收率提高,与 前人的研究结果[8]一致。
[5] 张保卫. 稠油油藏水驱转热采开发经济技术界限[J]. 油气地 质与采收率,2010,17( 3) : 80 - 82.
[6] 陈涛平,刘继军. 高凝油热水驱提高采收率实验[J]. 大庆石油 学院学报,2008,32( 4) : 45 - 48.
[7] 高明,王京通,宋考平,等. 稠油油藏蒸汽吞吐后蒸汽驱提高采 收率实验[J]. 油气地质与采收率,2009,16( 4) : 77 - 79.
收率低于同温度下单纯热水驱。建议稠油如要进行 降低界面张力的化学驱,必须适当加强调剖措施,即 降低油水界面张力必须与提高宏观或微观波及面积 相结合,否则可能产生不利影响。
参考文献:
[1] 王大为,周耐强,牟凯. 稠油热采技术现状及发展趋势[J]. 西 部探矿工程,2008,10( 12) : 129 - 131.
将水洗、烘干、分筛后的石英砂按比例填入模型 管 ,制作填砂模型,测试渗透率,将填砂模型抽空饱
收稿日期: 2011 - 03 - 11。 作者简介: 李安夏,男,高级工程师,从事油气田开发工作。联系电话: 13306472221,E - mail: lianxia. slyt@ sinopec. com。 基金项目: 国家重大专项“高温高盐油藏化学驱技术应用研究”( 2008ZX05011 - 006) 。