低渗透油藏化学驱技术.ppt

姚同玉中国石油大学石油工程学院,低渗透油藏化学驱技术润湿性反转技术,目录,一、油藏润湿性二、油藏润湿性反转、分类与机理三、润湿性测试方法四、润湿性反转剂对润湿性的控制五、润湿性反转剂对油水界面张力的影响六、润湿性反转剂对相对渗透率的影响七、润湿性反转剂对采收率的影响及作用机理八、润湿性反转剂在低渗透油藏降压增注的应用,一、油藏润湿性,(1)定义：液体在分子力作用下在固体表面的流散现象。,(2)润湿角,1.润湿,角一般从极性大的液体那一面算起,对于油水系统，一般从水的那边算起,前进角，0 - 75，水湿前进角， 75 -105中性润湿前进角， 105 -180油湿,2.储层岩石的润湿性及其影响因素,(1)油藏岩石的润湿性,斑状润湿：,混合润湿：,(2) 影响油藏岩石润湿性的因素,凡是影响油-固、水-固界面张力的因素都影响岩石的润湿性。,影响岩石润湿性的因素:(1)岩石的矿物组成(2)油的性质、水的性质(3)油中的极性物质。,岩石的润湿性是岩石骨架本身的矿物组成与流体相互作用的结果,二、油藏润湿性反转、分类与机理,由于活性物质的吸附，使岩石表面的润湿性发生改变的现象称为润湿反转。,润湿反转程度与固体性质、活性剂性质及浓度有关。,1.油藏润湿性反转,1.油藏润湿性反转,水驱油过程中润湿性的变化 油藏原始润湿性 原始含水饱和度 亲油 30% 40% 亲水 水驱油过程中油藏的润湿性 亲水性增强 胜坨油田二区、濮城油田、双河油田,粘土矿物膨胀或迁移，油膜变薄,2.油藏润湿性反转分类,（1） 由水湿向油湿方向变化 原油中的极性组分胶质、沥青质、N,S,O化合物、卟啉表面活性剂十二烷基苯磺酸钠 化学剂处理硅油、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、十八烷基三氯氧硅、三氯乙烯 聚硅材料 气相甲硅烷基化技术,（2） 油湿或水湿向气湿变化 FC754为一种水溶性阳离子表面活性剂， FC722和FC759是分子量为100，000的聚合物，既不溶于水也不溶于油，可溶于炭氟化合物型的溶剂，是氟聚合物，带有一些特殊的功能基团。,2.油藏润湿性反转分类,（3） 油湿向水湿变化 表面活性剂聚季铵型阳离子聚合物 MD膜,2.油藏润湿性反转分类,季铵盐型阳离子表面活性剂,非离子OP型的聚氧乙烯烷基酚醚,-烯烃磺酸盐,烷基硫酸盐,烷基苯磺酸盐,2.油藏润湿性反转分类,聚季铵型阳离子聚合物 COP,2.油藏润湿性反转分类,MD膜交替沉积示意图,2.油藏润湿性反转分类,3.油藏润湿性反转的机理,（1）原油、盐水和油藏岩石矿物相互作用改变润湿性的机理 极性作用 表面沉淀作用 酸碱作用 离子桥接作用,（2）表面活性剂改变岩石表面润湿性的机理,与表面羟基反应,与负电表面反应,3.油藏润湿性反转的机理,吸附作用表面活性剂分子或离子与固体表面之间的吸引作用：离子交换吸附电性吸附 分子间范德华力吸附氢键吸附作用,3.油藏润湿性反转的机理,（3）MD膜改变油藏润湿性的机理,3.油藏润湿性反转的机理,三、润湿性测试方法,1.直接法,(1)光学投影法,注意：1)矿物表面要十分光滑，要有足够的稳定时间。2)用磨光的石英代表砂岩；用方解石代表碳酸岩。,1屏幕 2放大机镜头 3玻璃槽 4凸透镜 5光源,(2)吊板法测界面张力及润湿角,整个吊板受到的拉力F：,特点：同光学投影法，用岩石的主要矿物成分代替真实岩石。,（3）Washburn法,K与砂粒组成，液体表面张力、粘度有关,用标准物质计算出k值，然后可以检测石英砂用不同溶液处理后润湿角的变化，从而定量测量化学剂溶液对砂岩表面润湿性的影响。,2.间接法-自吸吸入法,自吸吸入法,吸水量吸油量,岩石亲水,束缚水Swc自吸水水驱,水湿指数 rw=1,自吸驱替法,强水湿,残余油Sor下自吸油油驱,油湿指数 ro=1,强油湿,表3.2.2 由润湿指数评价岩石润湿性,四、润湿性反转剂对润湿性的控制,润湿性反转剂对润湿性的控制,亲油载波片的接触角：前进角（Advancing Angle）96.27，后退角(Receding Angle)93.67,（1）动态接触角法,（1）动态接触角法,处理后的润湿性发生了很大的改变，这个结果与动态接触角的测定结果具有一致性。,润湿性反转剂对润湿性的控制,（2）Washburn法,微观驱油饱和油后,反转结果,残余油量大大减少，残余的油呈珠状或柱状，接触角小于或等于90 ，呈现出弱亲水或亲水的特性,润湿性反转剂的驱油机理研究,反转结果,五、润湿性反转剂对油水界面张力的影响,润湿性反转剂对界面张力的影响,0.2%RS-1与原油之间的动态界面张力,在短时间内达到最低，6080分钟可达到平衡,润湿性反转剂对界面张力的影响,润湿性反转剂对界面张力的影响,润湿性反转剂对界面张力的影响,0.1RS-1与其它化学剂复配后的油水界面张力效果,润湿性反转剂对界面张力的影响,六、润湿性反转剂对相对渗透率的影响,润湿性反转剂对相对渗透率的影响,Morrow 和 McCaffery,不同润湿性岩石相渗曲线的特征值,润湿性反转剂对相对渗透率的影响,岩心物性参数,润湿性反转剂对相对渗透率的影响,12-1号岩心润湿性反转剂驱相对渗透率曲线(配方1)12-2号岩心水驱相对渗透率曲线,油、水等渗点发生右移，说明润湿性反转剂溶液驱后，岩石表面亲水性增强,可动油饱和度明显增加,残余油饱和度降低,七、润湿性反转剂对采收率的影响及作用机理,低渗天然岩心的驱油效率研究,采出程度随润湿性反转剂溶液（水）注入量变化关系曲线（配方1）,水驱采收率提高,润湿性反转剂效果好,低渗天然岩心的驱油效率研究,润湿性反转剂对驱油效率的影响,驱替过程,（1）微观驱油机理,（1）微观驱油机理,反转剂沿壁面流动，将油膜缓慢剥离，油膜渐渐变薄,油膜脱离岩粒表面后，在孔道轴心处形成油丝或油带向前运移,残余的油呈珠状或柱状,润湿性反转剂占据了孔道表面，润湿性逐渐转变,毛管力：,毛管中弯液面两侧非湿相与湿相的压力差。,方向：指向弯液面凹侧大小：液柱产生的压力,分析：1）Pc与cos成正比； 2）与成正比； 3）与r成反比；,（2）渗吸机理,若岩石亲水，毛管力是水驱油的动力，反之是水驱油的阻力。,润湿性反转剂的驱油机理研究,1.9%,9.7%,亲水岩心,亲油岩心,八、润湿性反转剂在低渗透油藏降压增注的应用,泄压能力低压力传导慢,物性差,压力上升因素,渗透率低,连通性差,配伍性差,结垢严重,粘土膨胀,低渗透油藏压力上升原因,直接,油藏,间接,水质,外来流体,压 裂,酸化解堵,化学解堵,润湿性反转体系增注,效果较好，成本低,处理半径小，只能处理近井地带 作业成本高,不仅处理近井地带堵塞还能预防地层堵塞并提高驱油效率,增注措施,目前增注措施,润湿性反转剂对低渗油藏降压增注的应用,润湿性反转剂溶液驱与水驱压力梯度随注入量的变化曲线,润湿性反转剂对低渗油藏降压增注的应用,对注入能力的影响,注入压力的降低，降低了油田注水成本 ，在注入水中加入适量的润湿性反转剂溶液体系，就可以较大幅度的提高注水能力，缓解目前油田注水能力不足的问题。,矿场试验-杏12-4-水336,杏12-4-水336是杏十十二区三次加密调整试验区的1口注入井, 2003年5月份注润湿性反转剂体系前，注水压力11.9MPa, 日注水量31m3,未上过措施。 在注水量不变的情况下，润湿性反转剂体系注入后注入压力下降，最低到10.1MPa，并且稳定在10.6MPa。后提高注水量至55 m3，而压力仅仅上升到12MPa，日增注19m3。,矿场试验 杏12-4-水33