三元复合驱新进展及矿场试验PDF电子书下载

绪论 1

第1章　三次采油方法概论 6

1.1　采油方法回顾 6

1.2　EOR的分类 7

1.3　主要EOR方法驱油机理概述 8

1.3.1　化学驱 8

1.3.2　气体混相驱 11

1.3.3　热力采油 11

1.3.4　微生物采油 11

1.4　提高油田最终采收率的必要性和紧迫性 11

1.4.1　油田储采不平衡的矛盾日益突出，稳产条件变差 13

1.4.2　油田进入高含水开采后期，老井产量递减率加大 14

1.4.3　加密调整和外围“三低油田”开发效果变差，不能弥补老井产量递减 14

1.4.4　外围勘探对象不断变差，剩余资源越来越少 15

1.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱现状 15

1.5.1　三元复合驱可大幅度降低含水 17

1.5.2　复合驱扩大了波及体积，提高了驱油效率，采出了水驱无法开采的原油 18

1.5.3　复合驱过程中均出现乳化现象 18

1.5.4　三元复合驱注采能力下降，注入能力高于聚合物驱，采出能力低于聚合物驱 19

1.5.5　三元复合驱过程中化学剂不是同时产出，但对驱油效果影响不大 19

1.5.6　三元复合驱采油速度高于聚合物驱 20

1.5.7　三元复合驱可比水驱提高采收率20％OOIP左右 20

1.6　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱存在的问题 20

第2章　复合驱油用主要化学剂 22

2.1　表面活性剂及其结构 22

2.1.1　表面活性剂的分类和结构 22

2.1.2　表面活性剂的一般性质 23

2.1.3　表面活性剂的应用性能 25

2.1.4　双子表面活性剂 27

2.2　聚合物及其结构 28

2.2.1　部分水解聚丙烯酰胺的化学结构 28

2.2.2　黄原胶的化学结构 30

2.2.3　疏水缔合聚合物的化学结构及性质 30

第3章　水驱油机理 41

3.1　油层中油水渗流时的力 41

3.1.1　毛管力 41

3.1.2　毛管压力 42

3.1.3　黏滞力 42

3.2　水驱微观驱油机理 43

3.2.1　微观驱油效率 43

3.2.2　孔隙介质中原油的捕集 44

3.2.3　润湿性对圈闭的影响 47

3.2.4　毛管数对采出程度的影响 47

3.2.5　水驱微观驱替机理实验研究 48

3.3　水驱宏观驱油机理 51

3.3.1　波及效率 51

3.3.2　流度比 52

3.3.3　影响水驱采收率的因素 53

第4章　活化残余油 57

4.1　活化残余油的途径 57

4.1.1　开采水驱剩余油的难度 57

4.1.2　开采水驱剩余油的途径 58

4.1.3　油水界面张力对残余油饱和度的影响 59

4.1.4　孔隙半径、油滴长度对于活化残余油滴所需界面张力的影响 69

4.1.5　油层润湿性对于活化残余油滴所需界面张力的影响 70

4.2　降低化学剂用量和浓度后的驱油效果 75

4.2.1　大庆油田三元复合体系配方条件下岩心驱油试验 75

4.2.2　降低碱剂浓度驱油试验 76

4.2.3　无碱条件下，商业表面活性剂驱油试验 77

4.2.4　无碱条件下，表面活性剂／疏水缔合聚合物二元复合体系化学剂成本分析 78

第5章　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系驱油机理 80

5.1　影响微观驱替机理的各种因素 80

5.1.1　界面张力 80

5.1.2　毛管压力 81

5.1.3　润湿性 81

5.1.4　油层流体黏度 82

5.1.5　流度比 82

5.1.6　毛细管数 82

5.1.7　位数及孔隙孔喉比 83

5.1.8　原生水 83

5.1.9　孔隙壁面的粗糙度 83

5.1.10　分离压力 83

5.1.11　驱替液与被驱替液本身的内部结构 83

5.2　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱的微观驱油机理 84

5.2.1　实验方法 84

5.2.2　复合体系的微观驱油过程及机理 84

5.2.3　复合驱后续水驱驱油特征 91

5.3　复合驱提高驱油效率和波及效率的岩心试验 93

5.3.1　提高驱油效率和波及效率 93

5.3.2　复合驱提高宏观波及效率的岩心试验 94

5.3.3　黏弹效应提高微观驱油效率和微观波及效率的驱替试验 94

第6章　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系流变学 96

6.1　聚合物溶液的黏度 96

6.2　聚合物溶液的流变性 98

6.3　聚合物溶液在孔隙介质中的流变性 100

6.3.1　多孔介质模型 101

6.3.2　假塑性流体在多孔介质中的流动 105

6.3.3　多孔介质中黏弹流体的流变性 109

6.3.4　聚合物溶液在多孔介质中流变性的理论解释 114

6.4　聚合物在多孔介质中的运移 119

6.4.1　聚合物在一维岩心模型上的流动方程 119

6.4.2　对流-扩散方程中的非平衡效应 122

6.4.3　聚合物在多孔介质中的扩散作用 123

6.4.4　聚合物在孔隙介质中运移时的不可进／不可及孔隙体积效应 126

6.4.5　平衡吸附和非平衡吸附效应 129

6.4.6　聚合物驱的黏性指进 132

6.4.7　聚合物在多孔介质中运移时的多分散效应 134

6.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系的流变学 135

6.5.1　碱浓度对聚合物溶液黏度的影响 135

6.5.2　碱浓度对表面活性剂／聚合物溶液黏度的影响 137

6.5.3　表面活性剂浓度对聚合物溶液黏度的影响 138

6.5.4　碱／表面活性剂／聚合物溶液的黏弹效应 140

第7章　化学剂相互作用 142

7.1　化学剂相互作用对油水界面张力的影响 142

7.1.1　碱水体系与原油的界面张力性质 142

7.1.2　表面活性剂溶液与原油的界面张力性质 148

7.1.3　碱／表面活性剂二元体系与原油的界面张力 151

7.1.4　聚合物对碱／表面活性剂溶液与原油界面张力的影响 153

7.2　化学剂相互作用对溶液黏度的影响 154

7.2.1　碱对聚合物溶液黏度的影响 155

7.2.2　表面活性剂对聚合物溶液黏度的影响 156

7.3　化学剂相互作用对吸附的影响 159

7.3.1　固体表面吸附理论及概述 159

7.3.2　静吸附理论 163

7.3.3　碱／表面活性剂／聚合物复合体系化学剂相互作用对静吸附的影响 165

第8章　化学剂在多孔介质中的滞留 175

8.1　聚合物在多孔介质中的滞留机理 176

8.1.1　聚合物的吸附 176

8.1.2　聚合物的机械捕集 177

8.1.3　聚合物的水动力滞留 179

8.1.4　各种滞留机理的特征 180

8.2　化学剂在多孔介质中滞留量的实验测定 180

8.2.1　根据流出物的浓度分析确定聚合物的滞留量 180

8.2.2　滞留量测定结果的处理 181

8.3　聚合物吸附／滞留实验研究 182

8.3.1　部分水解聚丙烯酰胺和其他柔卷聚合物的吸附 183

8.3.2　黄原胶生物聚合物在多孔介质上的吸附 191

8.3.3　聚合物在矿物表面的吸附 192

8.3.4　聚合物的吸附对两相流动和相对渗透率的影响 194

第9章　化学剂的筛选及驱油体系的室内评价 195

9.1　液-液体系研究 195

9.1.1　碱结垢潜力 195

9.1.2　表面活性剂在地层水中的溶解能力 196

9.1.3　碱及碱浓度对油水界面张力的影响 197

9.1.4　表面活性剂及浓度对油水界面张力的影响 198

9.1.5　碱／表面活性剂体系与原油界面张力性质 199

9.1.6　碱／表面活性剂体系抗稀释性 199

9.1.7　碱／表面活性剂体系与原油的相行为 200

9.1.8　含盐量图的测定与评价 201

9.1.9　长期稳定性评价 202

9.1.10　抗剪切性 205

9.2　液-固相互作用 206

9.3　线性岩心驱替实验 208

9.3.1　相对渗透率曲线的测定 208

9.3.2　天然岩心上的驱油效果及化学剂的损耗 209

9.4　聚合物及浓度的确定 211

9.4.1　复合体系的黏度-聚合物浓度曲线 212

9.4.2　聚合物浓度的确定 213

9.5　驱油效果评价 216

第10章　三元复合体系对油层的伤害 218

10.1　碱对油层的伤害 218

10.1.1　油田储层基本特征 218

10.1.2　碱与储层单矿物静态浸泡实验研究 219

10.1.3　碱（NaOH）对油层天然岩心储层的伤害 224

10.1.4　碱／表面活性剂复合体系对油层天然岩心的伤害 225

10.1.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系对油层天然岩心的伤害 226

10.1.6　碱对储层伤害的动态评价 227

10.2　表面活性剂在地层水中的沉淀 227

10.2.1　石油磺酸盐在地层水中的沉淀现象及机理 228

10.2.2　石油磺酸盐在地层水中的沉淀对吸附特征的影响 229

10.3　结垢对油层的伤害 231

10.3.1　地层水的组成 231

10.3.2　三元复合驱结垢潜在能力分析 231

10.3.3　结垢预测原理 232

第11章　复合驱的油层适应性 234

11.1　复合驱合理井网井距 234

11.1.1　合理井网 234

11.1.2　合理井距 236

11.2　油层非均质性 239

11.2.1　油层非均质变异系数对采收率的影响 239

11.2.2　采收率与非均质变异系数和注入量的关系 242

11.3　油层韵律 244

11.3.1　韵律 245

11.3.2　纵向渗透性 247

11.4　注入时机 249

11.4.1　一般水驱开发过程的含水变化规律 249

11.4.2　注入时机对驱油效果的影响 250

11.5　油层厚度 253

第12章　注入程序、注入方式、段塞大小及浓度的优化设计 255

12.1　聚合物前置段塞对驱油效果的影响 255

12.2　主段塞对驱油效果的影响 256

12.3　副段塞对驱油效果的影响 258

12.4　后续聚合物保护段塞对驱油效果的影响 260

12.4.1　聚合物后续保护段塞大小对驱油效果的影响 260

12.4.2　梯度式聚合物保护段塞对驱油效果的影响 261

12.5　主段塞聚合物浓度对驱油效果的影响 262

12.6　聚合物与碱／表面活性剂分注对驱油效果的影响 264

12.6.1　将复合体系中的聚合物作为前置调剖段塞 264

12.6.2　将复合体系中的聚合物作为后续保护段塞 265

12.7　牺牲剂对驱油效果的影响 265

12.7.1　牺牲剂作为前置段塞对驱油效果的影响 266

12.7.2　牺牲剂代替等量表面活性剂对驱油效果的影响 267

12.8　不同化学剂段塞组合对驱油效果的影响 268

第13章　复合驱数学模型及求解 271

13.1　基本假设 272

13.2　基本数学方程 272

13.2.1　质量守恒方程 273

13.2.2　能量守恒方程 274

13.2.3　压力方程 274

13.3　主要驱油机理的数学描述 275

13.3.1　吸附现象的表征 275

13.3.2　离子交换的表征 276

13.3.3　非相态表面活性剂稀体系驱油机理数学模型 277

13.3.4　碱化学反应平衡过程的数学描述 278

13.4　油藏物性的描述 287

13.4.1　相饱和度 287

13.4.2　密度 287

13.4.3　毛管压力 287

13.4.4　相对渗透率 289

13.4.5　黏度 290

13.4.6　不可及孔隙体积 291

13.5　聚合物表征 291

13.5.1　黏度修正 291

13.5.2　渗透率降低 292

13.6　数值求解方法分析 292

13.6.1　模型解法的选择 292

13.6.2　压力方程的形成及求解 293

13.6.3　计算稳定性与时间步长选择 295

13.7　油藏地质模型的建立 296

13.7.1　建立地质模型的原则 296

13.7.2　地质模型的处理 296

13.7.3　数值模拟步骤及方法 297

13.7.4　水驱历史拟合及水驱最终采出程度的预测 298

13.7.5　三元复合驱的效果预测与跟踪拟合 299

第14章　油藏描述 302

14.1　油气藏地质研究 302

14.1.1　地层对比 302

14.1.2　岩层的叠覆与沉积充填方 304

14.1.3　地层层序的建立 305

14.1.4　油气藏构造研究 305

14.2　沉积相分析 306

14.2.1　沉积环境分类 307

14.2.2　相标志评价 308

14.2.3　相分析方法 309

14.2.4　测井资料在相分析中的应用 309

14.3　储层非均质性研究 311

14.4　储层成岩作用及孔隙结构 314

14.4.1　储集层岩石学研究 314

14.4.2　成岩作用研究 314

14.4.3　孔隙类型和孔隙结构 315

14.5　储量计算 315

14.5.1　容积法 315

14.5.2　动态法 316

第15章　矿场试验研究 318

15.1　油藏描述 318

15.1.1　试验区概况 318

15.1.2　油藏特征 319

15.2　剩余油及剩余油分布 321

15.2.1　水淹厚度小、剩余油饱和度高 321

15.2.2　油层纵向上呈多段水淹，中强水洗段多位于每个单元的下部 322

15.2.3　油层平面上大面积水淹，但各井点水淹状况差异很大 323

15.3　水驱空白实验及配产配注 324

15.3.1　实验目的 324

15.3.2　水驱空白试验油水井工作制度的确定原则 325

15.3.3　注采速度的确定 325

15.3.4　油水井的配产配注 327

15.3.5　水驱空白试验实施要求 328

15.4　利用水驱井间示踪技术反求地层参数 330

15.4.1　示踪剂的选择 330

15.4.2　示踪剂用量的确定 330

15.4.3　注示踪剂的施工要求 331

15.4.4　示踪剂资料录取要求 331

15.4.5　利用井间示踪剂技术反求地层参数 331

15.5　三元复合驱油配注工艺技术 334

15.5.1　三元复合体系的流动阻力 334

15.5.2　配注流程 334

15.6　方案实施要求及资料录取 336

15.6.1　强制性规定 336

15.6.2　管柱的要求 336

15.6.3　资料录取及要求 336

第16章　效果分析与评价 339

16.1　油井动态反映特征 339

16.1.1　油井含水大幅度下降，产油量大幅度上升 340

16.1.2　大幅度节省注水量，提高采油速度 341

16.1.3　扩大波及体积、改善油层的动用状况 341

16.2　注入井的动态反映特征 343

16.3　生产动态反映特点 345

16.3.1　生产井流压下降、产液能力下降 345

16.3.2　能明显地形成油墙，见效时间早于化学剂的突破时间 345

16.4　数值模拟的跟踪拟合及效果评价 347

16.4.1　主要参数 347

16.4.2　效果预测及跟踪拟合 348

16.5　采收率评价方法 350

16.5.1　直接计算法 350

16.5.2　以实际油水井控制的地质储量为基础的采收率 350

第17章　色谱分离及乳化作用对驱油效果的影响 353

17.1　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系的色谱分离机理 353

17.1.1　竞争吸附 354

17.1.2　离子交换 354

17.1.3　液-液分配 355

17.1.4　多路径运移 355

17.1.5　滞留损失 356

17.2　三元复合体系色谱分离评价方法 357

17.2.1　实验原理 357

17.2.2　色谱分离程度描述参数 357

17.3　色谱分离的实验研究 358

17.3.1　填砂管模型上的色谱分离 358

17.3.2　天然岩心上的色谱分离 362

17.4　乳化作用对驱油效果的影响 366

17.4.1　油水比对原油乳化液黏度的影响 367

17.4.2　乳状液的流变学性质 368

17.5　乳化对产液指数的影响 368

17.5.1　油井含水对产液指数的影响 368

17.5.2　脱气指数对产液指数的影响 369

17.5.3　乳化对产液能力的影响 369

17.5.4　地下乳化过程 369

17.6　复合驱原油乳化对采收率的影响 370

17.6.1　乳化提高驱油效率 371

17.6.2　乳化作用调整了层间波及效率 371

17.6.3　乳化作用调整了层内波及效率 372

17.6.4　乳状液形成对后续注入段塞黏度的影响 373

17.6.5　乳状液段塞大小对采收率的影响 373

第18章　采出液性质及处理 375

18.1　复合驱产出液乳状液类型 375

18.1.1　表面活性剂的乳化作用 375

18.1.2　复合驱产出液乳状液类型 376

18.2　原油乳状液的性质 376

18.2.1　乳状液粒子大小及分布 376

18.2.2　乳状液黏度 377

18.2.3　乳状液液膜强度及影响因素 378

18.3　乳状液的破乳 382

18.3.1　乳状液破乳理论 382

18.3.2　化学剂及浓度对破乳脱水的影响 383

18.4　界面吸附层中破乳剂分子与乳化剂分子相互作用方程 390

18.4.1　破乳剂分子与乳化剂分子在界面吸附层中相互作用方程 390

18.4.2　破乳剂与乳化剂分子相互作用参数的求解 392

18.5　动态法研究破乳剂对原油乳状液的破乳作用 393

18.5.1　实验装置 393

18.5.2　破乳速度及破乳能力 394

参考文献 395