微观孔隙内原油活化条件的动力学机理研究

我国东部老油田尤其是大庆油田，主力区块已进入高含水期或特高含水期，宏观和微观剩余油都高度分散，而这部分剩余油总量占相当比例，对保持油田稳产和延缓递减至关重要。仅采用宏观精细挖潜，通过扩大扩及体积，进一步提高采收率有限，其结果是大量剩余油仍残留在地下。需要从孔隙尺度研究水驱和聚合物驱后微观剩余油的存在形式及其活化的微观和宏观条件，为挖潜高含水期剩余油提供技术支持。本项目采用CT、金相显微镜和荧光分析显微镜研究微观孔隙结构、微观剩余油存在形式，并刻画出不同孔隙类型和剩余油形态的理想模式，以此为基础，建立微观残余油活化的动力学模型，同时实现对现有微观可视化物理模拟装置的定量化测量改装，对理论模型进行有效的验证。进而，通过数值计算确定出微观残余油活化的微观条件和宏观条件。最后，以宏观启动条件为依据，筛选出适合高含水期剩余油挖潜的合理驱替剂和驱替方式。

课题完成了项目计划内容。我国东部老油田尤其是大庆油田已进入高含水期，剩余油高度分散，而这部分剩余油对保持油田稳产和延缓递减至关重要。需要从孔隙尺度研究水驱和聚合物驱后微观剩余油的存在形式及其活化的微观和宏观条件，为挖潜高含水期剩余油提供技术支持。本项目采用物理模拟实验、理论模型建立和数值模拟相结合的方法，开展了微观残余油活化的微观条件和宏观条件研究，筛选出适合高含水期剩余油挖潜的合理驱替剂和驱替方式。取得的研究成果如下：.1、得到了微观孔隙结构特征及剩余油赋存状态类型.通过对6块岩心拍摄自然断面上金相照片1800张、荧光照片1800张，利用金相区分岩石颗粒与孔隙，研究了微观孔隙结构特征，结果认为，影响采收率的主要微观结构特征参数是孔喉比、形状因子。利用荧光技术区分油水，将剩余油划分为盲状、油膜状、角隅和簇状等4种类型。.2、认识了不同形状孔隙内流体微观流动规律.应用变分方法得到了三角形和矩形毛管内流量与压差的定量关系。变分结果、数值结果与有关文献解析解、数值解进行了对比，分析了幂律指数和截面形状对综合阻力系数、等效渗透率及流量-压差关系的影响。通过改进Binding理论在孔隙尺度下粘弹性流体渗流规律研究的应用，使其能够反映粘弹流体的渗流特性。.3、建立了微观残余油活化的动力学模型.通过把多孔介质孔隙形态简化为收缩-扩张、扩张-收缩两种典型流道，建立了牛顿流体在其中流动的控制方程及边界条件，分析了不同模型参数条件下的流体流动特征，给出了流体的流动规律；利用应力法确定了孔隙内有效波及效率。.在孔隙内油滴受力分析基础上，建立了孔隙尺度粘弹性流体驱油动力学模型，计算结果表明，拉伸指数大于1，是粘弹性聚合物在油田实际能够达到流速条件下，启动油膜的必要条件。同时，对现有微观可视化物理模拟装置进行了改装，实现了微观孔隙内原油启动条件定量化测试，对理论模型进行了有效验证。 .4、筛选出两种高含水期有效的驱替方式.通过活性水，普通聚合物和二元复合体系驱油实验得到：二元复合体系提高采收率的幅度最大，分析发现采用二元复合驱油体系，既可以利用聚合物的增黏能力提高驱油剂的波及效率，同时又可以通过表面活性剂的界面活性降低油水界面张力，从而改善了微观驱油效率。.通过多段塞变浓度聚合物驱和单段赛等浓度聚合物驱实验对比，得出多段塞变浓度聚合物溶液驱油的效率和波及体积，均高于单段塞等浓度的聚合物溶液。