利用剩余油微觀形成機(jī)理提高采收率

摘 要:油田注水開發(fā)實踐證明，當(dāng)油井完全水淹時，仍有相當(dāng)量的原油滯留在儲層當(dāng)中，這部分剩余在底層的原油叫做剩余油。認(rèn)識和研究剩余油的形成機(jī)理以及其開采方法，不但是油田提高采收率的基礎(chǔ)，而且也油田改善水驅(qū)開發(fā)效果的基礎(chǔ)。本文通過對剩余油形成的微觀機(jī)理的闡述，提出剩余油的微觀開采方法，以便在油田開發(fā)中后期獲得最大的經(jīng)濟(jì)采收率。

關(guān)鍵詞:剩余油微觀形成機(jī)理降低流度比增加毛管數(shù)提高采收率

中圖分類號:TE3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3791 (2010)8(c)-0096-01

1 剩余油微觀形成機(jī)理

微觀剩余油形成受儲層微觀儲層非均質(zhì)性、溫壓場變化、儲層的潤濕性、毛管力等因素制約。

1.1 儲層的非均質(zhì)性

儲層是由成分不同、大小不一的礦物顆粒骨架組成，且大多數(shù)含有粘土礦物、膠結(jié)物等，從而形成不同孔徑的非均質(zhì)儲層，易形成賈敏效應(yīng)并在親油巖石水驅(qū)前緣形成油水乳化帶。

1.2 溫壓場變化

油氣藏長期開發(fā)導(dǎo)致儲層的溫壓場發(fā)生較大變化，進(jìn)而影響孔喉大小和流體滲流。注水開發(fā)中注入水的溫度通常較低，使原油黏度增加，導(dǎo)致原油中的蠟析出而堵塞孔道，造成驅(qū)替不徹底而形成剩余油。

1.3 儲層的潤濕性

巖石潤濕性不同，則剩余油的存在方式、分布狀況以及流動能力不同。親水儲層的巖石表面容易吸附水分子而排斥油分子，注入水沿著阻力小的孔道向前推進(jìn)而形成指進(jìn)型剩余油。親油儲層的巖石表面易吸附油分子而排斥水分子，在顆粒表面形成了薄膜狀剩余油。

1.4 毛細(xì)管的液阻效應(yīng)

毛細(xì)管力的大小和方向在水驅(qū)油的過程中對驅(qū)油起著重要作用，并影響到剩余油的形成與分布。

當(dāng)驅(qū)動原油在毛細(xì)孔中運移到達(dá)喉道時，油滴會發(fā)生變形，產(chǎn)生附加壓力(見圖1)。其值可用Laplace方程計算:

△P=P1-P2=2σ(1/r1-1/r2)(1)

式中:

σ為油水界面張力，

r1為油滴細(xì)端的半徑，

r2為油滴粗端的半徑。

附加壓力△P阻止原油向井底運行，必然影響到采收率，此時剩余油是以不連續(xù)的油斑狀存在于油藏中。

2 利用剩余油微觀形成機(jī)理提高采收率

2.1 提高波及系數(shù)，降低水油流度比M

當(dāng)M≤1時，這種驅(qū)油體系是有效的; M>1時，驅(qū)油體系將發(fā)生指進(jìn)現(xiàn)象。

M=(Kw/Uw)/(Ko/Uo)(2)

式中:Kw、Uw為水體系在地層中的有效滲透率和黏度；Ko、Uo為原油在地層中的有效滲透率和黏度。

在實踐中經(jīng)常把聚合物加入水中來提高Uw，改善流度比M，提高波及系數(shù)，稱之為聚合物驅(qū)。

2.2 增加毛管數(shù)

注水開采后期，剩余油以不連續(xù)油斑被圈捕在巖石孔隙中，此時每個油斑受到兩種力的作用(黏滯力和驅(qū)動力)。Melrose和Taber等人用一個無因次準(zhǔn)數(shù)Ne(毛管數(shù))表征上述兩種力之比:

Ne=(Uw·Vw)/σ=△P/(L·σ)(3)

式中:Ne為毛管數(shù)；σ為水和原油之間的界面張力；Uw為驅(qū)油體系粘度；Vw為驅(qū)油體系流動速度；△P/L表示油滴通過毛細(xì)孔喉道所需壓力梯度。

實驗發(fā)現(xiàn)原油采收率與毛管數(shù)之間的關(guān)系如圖2所示:

當(dāng)毛管數(shù)Ne超過某一值(10-4)時，采收率η將急劇上升。原油、水、巖石體系的不同，要求Ne數(shù)值也不同。注水開采之后，一般地層的毛管數(shù)為10-6左右，為了繼續(xù)采油，要求把Ne增加到10-3～10-2左右。

從Ne的表達(dá)式可知，要提高其值，可調(diào)參數(shù)有兩個:

(1)提高驅(qū)油體系的流動速度，或者提高壓力梯度△P/L。通過對巖心的分析得出毛細(xì)孔喉道兩端的平均值，即r1=9×10-4cm，r2=4×10-3cm(見圖2)。當(dāng)油珠通過喉道時，從公式(1)計算需克服附加壓力梯度△P/L=1MPa。但是目前最大的機(jī)械泵傳到地層毛細(xì)孔道的壓力約為0.02～0.04MPa。這說明通過調(diào)整△P/L值或驅(qū)油體系流動速度很難達(dá)到上述要求。

(2)降低原油和水的界面張力。從實驗可知，微乳液形成后，其油水界面張力可達(dá)到10-3mN·m-1(稱為超低界面力)。

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