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泡沫混排解堵的理论研究及应用

泡沫混排解堵的理论研究及应用

作者：曹小朋中国石油大学

学位级别：硕士

泡沫混排解堵技术是通过井筒将泡沫注入近井地带而后迅速放喷,把近井地带砂粒连同堵塞物排出,以达到解除近井地带复合堵塞、完善射孔炮眼、改善近井地带渗流状况的目的。但是作为一种比较新型的物理解堵方法,此项技术尚缺乏相应的基础... 详细信息

泡沫混排解堵技术是通过井筒将泡沫注入近井地带而后迅速放喷,把近井地带砂粒连同堵塞物排出,以达到解除近井地带复合堵塞、完善射孔炮眼、改善近井地带渗流状况的目的。但是作为一种比较新型的物理解堵方法,此项技术尚缺乏相应的基础理论研究工作,尤其对泡沫混排过程的渗流规律和解堵机理认识更不充分。针对上述问题,本文分别采用理论、实验和数值模拟相结合的方法,对以下三部分内容进行了研究。一是采用数值技术分别模拟和计算了泡沫注入过程的近井渗流动态和井筒流动参数的变化,并推导了毛管胶结力数学模型,从理论上分析了泡沫流体的注入对近井岩石强度的影响;二是借助于CMG软件分别模拟了泡沫放喷过程的渗流动态和流体放喷对近井岩石应力场的影响;三是通过泡沫携砂能力实验,射孔孔道附近渗流数学模型以及平面径向渗流冲蚀模型的建立,研究了泡沫放喷过程的解堵机理。研究表明,泡沫注入过程井筒液柱压力非常小,远低于相同情况下的水柱压力,泡沫的注入使近井带的压力明显升高,改变了近井带地层的岩石强度;放喷瞬间近井带压力变化最剧烈,近井地层最容易发生破坏;放喷瞬间的射孔孔道扩展以及负压诱使下的流体冲蚀作用是泡沫放喷解堵的主要机理。现场应用表明,泡沫混排解堵技术成功的解除了近井地层的堵塞,恢复了油井的产能,是一项行之有效的解堵技术。

关键词：泡沫混排解堵数学模型

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矿物组成对页岩油渗流机理的影响

断块油气田 2021年第5期28卷 609-613页

作者：曹小朋中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

页岩油藏岩石的矿物组成复杂,不同矿物的表面性质(如润湿性)差异较大,对页岩油的流动具有重要影响,有必要研究不同矿物孔隙内页岩油的渗流机理。文中建立了有机质、石英和方解石所构成的页岩纳米孔隙模型,以正辛烷为例,采用分子动力学... 详细信息

页岩油藏岩石的矿物组成复杂,不同矿物的表面性质(如润湿性)差异较大,对页岩油的流动具有重要影响,有必要研究不同矿物孔隙内页岩油的渗流机理。文中建立了有机质、石英和方解石所构成的页岩纳米孔隙模型,以正辛烷为例,采用分子动力学模拟方法研究了页岩油的微观流动特征,为构建准确的页岩油流动方程奠定理论基础。研究表明:1)受液固之间相互作用的影响,正辛烷在靠近固体壁面处形成吸附层;而在孔道中央处由于液固之间的作用力很小,正辛烷为游离相;2)压差驱动下正辛烷流动的速度剖面为抛物线形式,可以用考虑滑移的Poiseuille方程进行描述;3)不同矿物成分孔隙中正辛烷的流动速度由大到小依次为有机质、石英、方解石。

关键词：页岩油分子模拟吸附流动矿物组成滑移

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非均相复合驱油体系界面性质的影响因素

高分子材料科学与工程 2023年第12期39卷 97-102页

作者：姜祖明陈晓彦元福卿曹小朋中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

针对聚驱后油藏特点研发了黏弹性颗粒驱油剂(B-PPG)。文中研究了黏弹性颗粒驱油剂溶液与煤油间的界面张力和扩张流变性质,考察了盐度、二价离子和温度对体系界面张力及扩张流变参数的影响。结果表明,高浓度时,B-PPG通过烷基链的疏水作... 详细信息

针对聚驱后油藏特点研发了黏弹性颗粒驱油剂(B-PPG)。文中研究了黏弹性颗粒驱油剂溶液与煤油间的界面张力和扩张流变性质,考察了盐度、二价离子和温度对体系界面张力及扩张流变参数的影响。结果表明,高浓度时,B-PPG通过烷基链的疏水作用形成了二维网络结构,提升了界面膜的强度,临界缔合浓度为1000mg/L。NaCl压缩双电层,增大了B-PPG分子的界面吸附量,界面张力显著降低;同时,由于分子间静电相互作用减弱,扩张弹性急剧降低,而扩散交换的加快导致扩张黏性降低。二价阳离子的加入,造成界面分子排列的紧密程度有所降低,界面张力略有升高。二价阳离子还可以增强B-PPG形成的聚集体结构,导致扩张弹性略有增大。升高温度,加速了B-PPG分子的热运动,扩散交换过程变快,界面膜强度降低。

关键词：黏弹性颗粒驱油剂盐度二价离子温度界面张力扩张流变容

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泡沫混排解堵技术研究与应用

西南石油大学学报（自然科学版） 2010年第2期32卷 178-181页

作者：李兆敏王冠华曹小朋中国石油大学(华东)泡沫流体研究中心山东东营257061 中国石化胜利油田地质科学研究院山东东营257015

针对生产过程中油井近井地层的堵塞问题研究了泡沫混排解堵技术。通过数值模拟分析了混排过程中泡沫对近井带的影响及其解堵机理,发现泡沫流体在注入过程中一定程度上影响了近井地层的含水饱和度,从而影响了岩石强度;泡沫放喷过程对孔... 详细信息

针对生产过程中油井近井地层的堵塞问题研究了泡沫混排解堵技术。通过数值模拟分析了混排过程中泡沫对近井带的影响及其解堵机理,发现泡沫流体在注入过程中一定程度上影响了近井地层的含水饱和度,从而影响了岩石强度;泡沫放喷过程对孔道岩石的影响和连续的冲蚀作用使近井带的渗流条件得到了一定程度的改善。认为泡沫混排解堵主要是通过放喷阶段对射孔孔道的径向及其末端的水平扩展和近井地带的冲蚀作用而达到目的。该项技术在胜利油田应用,获得了很好的效果。

关键词：混排解堵泡沫流体解堵机理注入过程放喷过程

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微胶囊乳液型聚合物驱油剂研制与评价

石油学报 2023年第6期44卷 975-982页

作者：季岩峰杨勇曹绪龙张世明曹小朋元福卿中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司山东东营257000 北京大学材料科学与工程学院北京100871

聚合物驱是一项成熟的化学驱提高采收率技术,目前矿场主要应用干粉类聚合物产品,因此需要在地面大规模建设溶解、熟化设备,将干粉类聚合物溶解成高黏溶液,然后将其经注聚管柱并通过炮眼注入油藏。在此过程中,聚合物溶液受到强剪切,黏度... 详细信息

聚合物驱是一项成熟的化学驱提高采收率技术,目前矿场主要应用干粉类聚合物产品,因此需要在地面大规模建设溶解、熟化设备,将干粉类聚合物溶解成高黏溶液,然后将其经注聚管柱并通过炮眼注入油藏。在此过程中,聚合物溶液受到强剪切,黏度严重损失,对聚合物驱推广及规模应用效果产生较大影响。利用聚氨酯微胶囊为壳材对乳液型聚合物颗粒进行包裹,制备成微胶囊乳液型聚合物。该类聚合物微观形貌为表面平滑的圆球颗粒,粒径分布在100~600 nm,呈双峰分布;微胶囊在水中可通过缓慢溶胀破裂,实现溶液缓释增黏;与乳液型聚合物相比,微胶囊乳液型聚合物经机械剪切后的黏度损失率仅为4.7%,并可有效降低剪切作用对聚合物分子链造成的机械降解。利用物理模拟实验对微胶囊乳液型聚合物的岩心内缓释增黏性能进行研究的结果表明,微胶囊乳液型聚合物具有良好的缓释增黏能力。微胶囊乳液型聚合物还具有在线配注、缓释增黏、抗剪切等潜力,具备较大的研究价值及应用前景。

关键词：聚合物驱微胶囊乳液型聚合物缓释增黏性能抗剪切性能在线配注

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中国陆相页岩油开发评价技术与实践

石油勘探与开发 2022年第5期49卷 955-964页

作者：李阳赵清民吕琦薛兆杰曹小朋刘祖鹏中国石油化工股份有限公司北京100728 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015

总结分析中国陆相页岩油与北美海相页岩油的地质、开发特征差异,梳理了中国陆相页岩油开发评价方法与技术进展,指出了中国陆相页岩油开发存在的问题及发展方向。阐述了中国页岩油开发评价技术在有利岩相识别、储集性表征、可动性评价、... 详细信息

总结分析中国陆相页岩油与北美海相页岩油的地质、开发特征差异,梳理了中国陆相页岩油开发评价方法与技术进展,指出了中国陆相页岩油开发存在的问题及发展方向。阐述了中国页岩油开发评价技术在有利岩相识别、储集性表征、可动性评价、可压性评价、产能评价及地质建模-数值模拟一体化“甜点”分析等方面的研究进展。指出中国陆相页岩油高效勘探和有效开发面临基础理论研究薄弱、勘探开发技术体系不完善、工程技术与国外差距大、开发成本高等多方面的难题。提出陆相页岩油开发发展方向:开展地质工程一体化综合研究,形成陆相页岩油差异化开发技术;加强大数据和人工智能应用,提高开发评价的精准性;攻关页岩油提高采收率技术,探索有效开发方式,提高开发效果和效益。

关键词：陆相页岩油开发评价地质特征开发特征岩相含油性可动性可压性

多层低渗透油藏开发效果影响因素正交设计模拟

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内蒙古石油化工 2015年第17期41卷 68-69页

作者：曹小朋中石化胜利油田勘探开发研究院山东东营257000

本文根据正交设计原理,考虑影响低渗透油藏开发效果的7类因素,以最终采收率、累积油水比以及层间采出程度的最大差值为评价指标,进行正交方案设计。通过利用统计学中的方差分析方法,确定了低渗透油藏影响开发效果的显著性因素;利用统计... 详细信息

本文根据正交设计原理,考虑影响低渗透油藏开发效果的7类因素,以最终采收率、累积油水比以及层间采出程度的最大差值为评价指标,进行正交方案设计。通过利用统计学中的方差分析方法,确定了低渗透油藏影响开发效果的显著性因素;利用统计学中二级差分析方法分析了上述显著性因素对开发指标的影响程度,为多层低渗透油藏开发技术政策界限优化提供了理论指导。

关键词：低渗透油藏正交设计方差分析极差分析

含部分封闭断层油藏水驱优势渗流通道演化规律

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油气地质与采收率 2024年第1期31卷 78-86页

作者：曹小朋于春磊赵文景张民中国石化胜利油田分公司东胜精攻石油开发集团股份有限公司山东东营257000 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257015 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

含部分封闭断层油藏作为一种常见的油藏类型,低序级断层引起的断层部分封闭导致其与完全封闭油藏具备不同的流体渗流及剩余油分布规律。现有技术难以定量刻画整个水驱进程中油藏深部的优势渗流通道演化规律,进而影响了该类油藏的高效开... 详细信息

含部分封闭断层油藏作为一种常见的油藏类型,低序级断层引起的断层部分封闭导致其与完全封闭油藏具备不同的流体渗流及剩余油分布规律。现有技术难以定量刻画整个水驱进程中油藏深部的优势渗流通道演化规律,进而影响了该类油藏的高效开发。因此,设计制作了含部分封闭断层油藏物理模型并开展水驱油实验,根据模型参数及实验结果建立数值反演模型。基于标准化过流量算法定量表征优势渗流通道,利用数值反演模型与无断层油藏优势渗流通道演化规律进行对比,揭示了含部分封闭断层油藏物理模型优势渗流通道演化规律。研究表明:断层遮挡区域采出井累积产油量较低、产油速度较慢,断层不连续处过流面积减小导致该处采出井见水最早。处于断层另一侧采出井虽初期产油量接近,但断层对注入水阻挡作用导致强阻挡区采出井分流率较高且后期产油速度最高。在无水采油期发育对驱油起积极作用的优势渗流区,该区域经过垂向均衡展布、“指状”展布发育形成油藏底部“纺锤体状”优势渗流通道。各井见水后除在强遮挡区外区域形成由注水井至生产井井底的优势渗流通道,随着注入量增大,该通道在垂向及采出井井周发育且对驱油起消极作用。与无断层油藏相比,部分封闭断层使优势渗流通道在强遮挡区发育滞后且强阻挡区注入水波及困难,导致各区域剩余油分布差异较大,集中分布于强遮挡区上部及强阻挡区断层附近。

关键词：部分封闭断层水驱优势渗流通道物理模拟数值反演

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透镜体低渗透岩性油藏合理井网井距研究

岩性油气藏 2018年第5期30卷 116-123页

作者：陶帅郝永卯周杰曹小朋黎晓舟中国石油长庆油田分公司第二采气厂陕西榆林719000 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257000

透镜体低渗透岩性油藏具有砂体分布零散、非均质性强等特点,开发过程中核部水淹严重,扇缘部水驱效果较差。为此,基于油藏工程方法与理论推导,确立了环形井网环距及采油井井距的计算方法并绘制了计算图版,同时,结合数值模拟方法,对透镜... 详细信息

透镜体低渗透岩性油藏具有砂体分布零散、非均质性强等特点,开发过程中核部水淹严重,扇缘部水驱效果较差。为此,基于油藏工程方法与理论推导,确立了环形井网环距及采油井井距的计算方法并绘制了计算图版,同时,结合数值模拟方法,对透镜体低渗透岩性油藏有效开发的合理井网井距进行了研究。结果表明:基于相控剩余油条件下的核注翼采井网模式,可有效缓解正方形面积注水井网形式注水憋压的难题,进而降低注水难度,提高水驱效率;与正对井网相比,采用注采井数比为1∶2的核注翼采交错环形井网时,油水井流线分布较均匀,开发效果较好;对于3注6采与4注8采的环形井网,当环距为200 m时,最优采油井井距分别为300 m和250 m。该研究成果为透镜体低渗透岩性油藏的持续高效开发提供了理论基础和借鉴。

关键词：低渗透岩性油藏井网井距环形井网数值模拟流线分布