低渗透储层油/水/岩相互作用机制及离子匹配提高采收率方法

作     者：伍家忠 韩海水 王秉合 陈兴隆 WU Jiazhong;HAN Haishui;WANG Binghe;CHEN Xinglong

作者机构：提高油气采收率全国重点实验室北京100083 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油玉门油田分公司勘探开发研究院甘肃酒泉735019 

出 版 物：《中国石油大学学报（自然科学版）》 (Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science))

年 卷 期：2023年第47卷第1期

页      面：116-124页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 082002[工学-油气田开发工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重大专项课题(2017ZX05013-003) 国家自然科学基金项目(21872152) 中国石油天然气股份有限公司项目(2019A-0910,2021DJ1302)。 

主　　题：油/水/岩 相互作用 离子匹配 离子交换 提高采收率 

摘      要：低渗透储层常规水驱后残余油以分散状态附着在储层岩石表面,提高驱油效率的难点是破除或减弱吸附力剥离残余油膜。通过光电子能谱分析(XPS)试验方法定量评价离子交换/吸附及差异,通过石英晶体微天平(QCM-D)方法精确测定原油中特征极性组分在岩石表面吸/脱附量,通过原子力显微镜方法定量测量油膜在岩石表面的黏附力和油膜厚度,提出通过离子匹配和离子交换提高水驱油效率的新方法,并以吉林Q60储层为例进行驱油试验和现场先导试验。结果表明:岩石表面的Ca^(2+)与水溶液中的Na^(+)可发生大幅度离子交换,高岭石、绿泥石、石英3种矿物表面离子交换作用更加明显;通过离子交换作用后,带有—COOH、—C_(6)H_(5)和—CH_(3)极性官能团的沥青质分子(C_(5)Pe、BisA、PAP)在亲水、疏水岩石表面的脱附量均有增加;相同质量分数情况下溶液、原油与岩石表面的界面张力从小到大的顺序是NaCl溶液、Na_(2)SO_(4)溶液、CaCl_(2)溶液;Na^(+)等一价离子和Ca^(2+)等二价离子交换作用后,岩石表面水膜厚度增加,油膜厚度减小,可以实现油膜的有效剥离。通过调整Q60储层注入水离子组成,室内驱油试验表明,驱油效率可提高10%以上,现场先导试验取得初步效果,验证离子匹配水驱提高采收率机制,有望为低渗透油藏的增产提供新的途径。