改善特低渗透油藏注水开发效果技术及机理研究

论文摘要

针对大庆油田扶、杨特低渗透油层砂岩孔隙喉道的大小和形态以压实再生型片状、弯片状喉道分布较广，压实、缩小型细喉道型，微孔不可流动的孔隙体积所占总孔隙体积的比例较大的特点；及储层泥质含量高，注水开发中压力敏感性强、微孔隙欠饱和及水锁效应显著，导致流体渗流阻力增大的问题，本文采用室内实验、理论推证和矿场应用相结合的方法，研究、分析了流体非线性渗流特征，更深刻地揭示出小孔包围大孔的机理及产生原因，并提供了改善开发效果的新的技术方法，取得如下成果：选择不同渗透率的低渗透、特低渗透岩心，进行了气、水和油单相渗流实验，揭示出当岩心渗透率不同时，油层内的流体呈现出拟弹性流变、过渡流变、塑性蠕变三种流变区，从而打破了岩心的绝对渗透率与通过岩心流体性质无关的观点；同类特低渗透岩心的水驱油两相渗流实验表明，两相渗流区较窄。在该范围内油相相对渗透率下降快，水相相对渗透率上升缓慢，且残余油下的水相相对渗透率值都较低(约20％左右)。尤其发现水相相对渗透率曲线存在凹向、凸向含水饱和度轴及反S形三种形式；特低渗透储层的压力敏感性强，微孔隙的欠饱和及水锁效应显著，本文研究中提出欠束缚水饱和度的概念，引用一种描述渗吸动态即湿相(水)液环聚集→充填喉道→截断非湿相(油)的演化过程的新方法，更深刻地揭示和证明了“小孔包围大孔”机理；推导出了非达西线性渗流和非线性渗流条件下的压力分布表达式和油井产量方程。实例的计算分析表明：非达西线性渗流规律法算得的产量高于非线性渗流规律法得到的产量；同样生产条件下，两种渗流规律的压力分布曲线形态类似，但梯度的变化率不同；针对特低渗透油藏的特点，研制、开发出烷醇酰胺非离子表面活性剂和微生物表面活性剂(Bs)两种产品。室内实验和矿场应用结果表明，在油井解堵、水井降压增注及井组调剖驱油等方面都见到良好效果。

论文目录

• 创新点摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 低渗透砂岩油藏分类及渗流特征
• 1.1.1 低渗透砂岩油藏的分类
• 1.1.2 低渗透砂岩油藏内流体渗流研究
• 1.1.3 低渗透油藏内水驱油两相渗流
• 1.2 低渗透油藏内流体非线性渗流研究
• 1.3 注水井注入能力下降研究
• 1.3.1 室内实验结果
• 1.3.2 预测注入能力下降的模型
• 1.4 低张力表活剂溶液驱油
• 1.4.1 界面张力对油水相对渗透率曲线的影响
• 1.4.2 低张力水驱油
• 1.5 注微生物激活、移动地层滞留油
• 1.5.1 采油微生物的特点
• 1.5.2 微生物激活、移动滞留油作用机理
• 1.5.3 微生物采油法的应用
• 1.6 本论文主要工作内容
• 第2章 特低渗透油藏流体渗流特征
• 2.1 室内实验研究
• 2.1.1 不同渗透率岩心的单相渗流
• 2.1.2 水驱油实验
• 2.2 特低渗透油藏流体的渗流特征
• 2.2.1 储层介质在变应力下的弹—塑性变形及结构变化
• 2.2.2 高含蜡—胶质原油流变性
• 2.2.3 低渗透油藏内的胶凝结构分析
• 2.2.4 流度随压力梯度的变化
• 2.2.5 原油边界层的作用
• 2.2.6 关于油藏渗流场的描述问题
• 本章小节
• 第3章 特低渗透油藏水驱油过程中渗流阻力的变化
• 3.1 毛管孔道中的各种阻力效应
• 3.1.1 油柱（或气泡）处于静止状态时的阻力效应
• 3.1.2 压差作用下油柱欲运动时的阻力效应
• 3.1.3 珠泡流到孔道窄口时的遏阻情况
• 3.2 在几种简化岩石孔道中的渗流
• 3.2.1 单根毛管孔道中的单相液流
• 3.2.2 单根、多根互不连通毛管孔道中的两相液流
• 3.2.3 不等直径并联孔道中的两相液流
• 3.2.4 单根变断面毛管的两相流动
• 3.2.5 毛管孔道中的混合液流
• 3.3 储层的压力敏感性影响
• 3.3.1 储层的压力敏感性概述
• 3.3.2 低渗透储层岩性及变形分类
• 3.3.3 变形对渗透率的影响
• 3.4 微孔隙的欠饱和及水锁效应
• 3.4.1 欠束缚水饱和度及其产生的原因
• 3.4.2 储层孔隙自吸与水锁效应
• 3.4.3 “毛管欠饱和”在低渗透油藏水锁中的作用
• 3.4.4 水膜在低渗透油藏水锁中的作用
• 3.4.5 低渗透油藏中的水锁效应
• 3.5 粘土矿物产状及对油层的损害
• 3.5.1 陆源粘土矿物概述
• 3.5.2 自生粘土矿物产状及对油层的潜在影响
• 3.5.3 低渗油层损害机理
• 3.6 微粒运移及对油层的损害
• 3.6.1 微粒运移概述
• 3.6.2 储层内部微粒运移造成的油层损害
• 3.6.3 悬浮物的弥散效应
• 本章小节
• 第4章 低渗透油藏井间压力分布及产量公式
• 4.1 非达西线性渗流下的流体运动方程
• 4.1.1 低渗透油藏非达西线性渗流的压力分布公式
• 4.1.2 低渗透油藏非达西线性渗流的油井产量公式
• 4.2 非线性渗流下的流体运动方程
• 4.2.1 低速非线性渗流的油井产量公式
• 4.2.2 低速非线性渗流的压力分布公式
• 4.2.3 非线性程度的变化规律
• 4.3 两种渗流下的压力分布及产量比较
• 4.4 特低渗透油藏压力场分布
• 本章小节
• 第5章 非离子表面活性剂评价
• 5.1 非离子表面活性剂性能
• 5.1.1 表面活性剂复合体系界面张力
• 5.1.2 表活剂的吸附和耐冲洗能力
• 5.2 表活剂复合体系驱油实验研究
• 5.2.1 表活剂体系降低驱替压力
• 5.2.2 矿化度对活性剂降压的影响
• 5.2.3 pH值对表面活性剂界面张力的影响
• 5.2.4 含微生物污水降压实验
• 5.2.5 含油污水降压实验研究
• 5.3 朝82-152井单井降压增注试验
• 本章小节
• 第6章 生物表面活性剂研究与应用
• 6.1 生物表活剂性能评价
• 6.1.1 Bs菌液的制备
• 6.1.2 菌种评价
• 6.2 室内物理模拟实验研究
• 6.2.1 驱油实验流程
• 6.2.2 微生物驱油实验结果
• 6.2.3 生物表面活性剂+生物聚合物二元体系驱油实验
• 6.3 微生物油井解堵
• 6.3.1 微生物解堵原理
• 6.3.2 现场应用效果与评价
• 6.4 微生物水井降压增注
• 6.5 萨南过渡带350m开发区微生物驱矿场试验
• 6.5.1 试验区概况
• 6.5.2 历史拟合
• 6.5.3 微生物驱油方案的确定原则
• 6.5.4 微生物驱油注入方案的确定
• 6.5.5 矿场试验结果及分析
• 本章小节
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 攻读博士学位期间参加的科研项目
• 详细摘要