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油田化学 2024年第3期41卷 465-473页

作者：张炜侯吉瑞屈鸣吴伟鹏梁拓孙海童潘以诺中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石化西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572019 西安石油大学石油工程学院陕西西安710065

为有效改善塔河油田缝洞型油藏因注水注气开发而导致产量逐年降低的问题,通过3D打印技术制作3种等比例缩小的三维可视化缝洞储集体物理模型,包括风化壳、断控岩溶、暗河储集体模型。通过透射显微镜和原子力显微镜表征了片状纳米黑卡的... 详细信息

为有效改善塔河油田缝洞型油藏因注水注气开发而导致产量逐年降低的问题,通过3D打印技术制作3种等比例缩小的三维可视化缝洞储集体物理模型,包括风化壳、断控岩溶、暗河储集体模型。通过透射显微镜和原子力显微镜表征了片状纳米黑卡的微观结构,研究了纳米黑卡的油水界面吸附性、润湿反转性及在3种物理模型中的驱油效果,结合矿场实际情况选取两类典型结构单元井组开展井间驱替和单井替油矿场先导试验。结果表明,纳米黑卡的平均尺寸约为80×60×1.2(nm),比表面积大;具有良好的两亲性,可在油/水界面形成稳定的吸附层;具有良好的润湿反转性,可将石英片表面由油湿改变为水湿。在风化壳、暗河、断控岩溶三维模型中,纳米黑卡驱可在水驱基础上分别提高原油采收率11百分点、8百分点、7百分点,风化壳储集体受益效果最明显。15轮次矿场试验结果表明,纳米黑卡驱油不适用于3种岩溶储集空间的单井替油开采方式;风化壳暗河岩溶储集空间构成的井组具有良好的井间联通性和较高的受效程度,为最佳矿场应用选择区域。矿场受效率高达85.7%,且增油量显著,累计增油约5000吨。研究结果为塔河油田缝洞型油藏后续开展纳米黑卡驱油技术提供现场指导理论依据。

关键词：缝洞型油藏纳米黑卡提高采收率风化壳暗河断控岩溶

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纳米黑卡驱油体系性能及其低渗储层相渗曲线特性研究

纳米黑卡驱油体系性能及其低渗储层相渗曲线特性研究

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作者：闫婷中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

低渗透油藏因具有小孔隙、大孔喉比等特征而具有较高的开发难度,常规的开发技术应用效果较差,亟需寻找新的提高采收率方法。纳米材料因尺度效应而具有良好的注入性,已经成为提高采收率领域的研究热点。本文以纳米黑卡材料为研究对象,开... 详细信息

低渗透油藏因具有小孔隙、大孔喉比等特征而具有较高的开发难度,常规的开发技术应用效果较差,亟需寻找新的提高采收率方法。纳米材料因尺度效应而具有良好的注入性,已经成为提高采收率领域的研究热点。本文以纳米黑卡材料为研究对象,开展了静态性能评价、渗流规律分析和驱油机理研究等工作。首先,评价纳米黑卡降低界面张力、润湿反转和乳化等静态性能;其次,通过相渗曲线测定与驱替产出液观测,研究纳米黑卡与油的渗流规律;最后,利用可视化模型模拟纳米黑卡的渗流过程,揭示纳米黑卡渗流的微观机理;筛选注入参数,明确纳米黑卡对剩余油的动用情况及驱油机理。静态实验结果表明,纳米黑卡可以将油水界面张力降低至10m N/m数量级,可实现亲油表面向亲水方向的转变,形成的水包油乳状液具有较好的稳定性。相渗曲线测定实验结果表明,相比于水驱,纳米黑卡驱能改善油水两相的渗流情况,增加两相跨度,降低残余油饱和度,从而提高采收率;其中,驱替过程中的产出液乳化效果受纳米黑卡浓度、岩心渗透率、含水率和静置时间等因素的影响。可视化模型实验结果表明,单轮次大段塞的注入方式和0.4 PV的注入体积具有较好的微观驱油效果,纳米黑卡以润湿反转和流度控制机理改变了油在孔道中的赋存状态,改善了油的流动性,从而驱出了大量剩余油。因此,以纳米黑卡界面性能分析为基础,掌握其渗流规律和驱油机理,对于推进低渗透油藏高效开发、片状纳米材料的合理应用具有重要意义。

关键词：低渗透油藏纳米黑卡界面性能相渗曲线微观驱油机理

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2-D纳米黑卡室内评价及缝洞型碳酸盐岩油藏矿场应用

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石油科学通报 2020年第3期5卷 402-411页

作者：梁拓侯吉瑞屈鸣张炜吴文明中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京201149 中国石化西北油田分公司乌鲁木齐830011

塔河油田是国内一种缝洞型碳酸盐岩油藏,具有巨大的开发潜力和广阔的开发前景。针对塔河缝洞型碳酸盐岩油藏孔、缝、洞介质发育且储层非均质性严重,天然能量底水开发过程中易形成水锥;注水开发过程中,驱替介质易从裂缝窜进并产出,导致... 详细信息

塔河油田是国内一种缝洞型碳酸盐岩油藏,具有巨大的开发潜力和广阔的开发前景。针对塔河缝洞型碳酸盐岩油藏孔、缝、洞介质发育且储层非均质性严重,天然能量底水开发过程中易形成水锥;注水开发过程中,驱替介质易从裂缝窜进并产出,导致井间富集大量剩余油,注水开发效果差的问题;注气过程中,易发生气窜等问题。为了克服以上问题,中国石油大学(北京)自主合成了具有亲水—亲油性的纳米黑卡材料并开展了纳米黑卡调驱潜力室内实验研究。纳米黑卡具有95 nm横向尺寸,0.5~1.5 nm的厚度。借助Turbiscan多重光散射仪筛选出体系最稳定的纳米黑卡浓度为50 mg/L;室内静态实验证明纳米黑卡能够寻找油水界面并形成黑卡吸附层,改变界面性质。再者,当纳米黑卡浓度为50 mg/L时,油水界面张力达到0.6 m N/m,将模拟油乳化成10~50μm的稳定乳状液,也能够将油湿石英片(116°)转变成中性润湿(91.2°)。根据二维可视化微观模型和细管模型证明纳米黑卡具有调驱的作用机理,一维岩心驱替实验表明纳米黑卡流体可使驱油效率增加9.2%。基于室内评价结果,初步在塔河TK779井组开展纳米黑卡调驱先导性矿场试验。在注入4900 m^3纳米黑卡后(纳米黑卡浓度50 mg/L),三口邻井显著受效,注入井组受效井累计增油2233.9 t,平均含水从82%降低至25.7%。纳米黑卡调驱作为一种高效、低廉的调驱技术,有望为缝洞型碳酸盐岩油藏后期开发提供重要的技术支持。

关键词：纳米黑卡界面性质乳化润湿反转调驱结合缝洞型碳酸盐岩油藏

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低渗透油藏纳米黑卡驱油实验与相关机理研究

低渗透油藏纳米黑卡驱油实验与相关机理研究

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作者：杨景斌中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

目前,随着各大油田含水率的逐步升高,开发低渗透油藏已逐渐成为提高原油产量的关键。因纳米材料尺度小等特殊性能与低渗油藏的孔隙结构相匹配,采用纳米材料进行驱油逐渐成为国内外提高原油采收率的热点,但是将纳米材料应用于复杂的低渗... 详细信息

目前,随着各大油田含水率的逐步升高,开发低渗透油藏已逐渐成为提高原油产量的关键。因纳米材料尺度小等特殊性能与低渗油藏的孔隙结构相匹配,采用纳米材料进行驱油逐渐成为国内外提高原油采收率的热点,但是将纳米材料应用于复杂的低渗透油气藏环境下更面临着无数的外部环境因素限制。本文采用一种具有片状结构的纳米黑卡材料作为驱油剂,系统地进行驱油效果及机理研究。首先对纳米黑卡的微观结构和尺寸进行表征,并对其分散稳定性、界面张力、润湿反转等静态性能进行评价,优选出纳米黑卡的最佳使用浓度;其次,通过改变注入参数进行岩心驱替实验研究,确定纳米黑卡的最佳环境适应界限,系统地研究纳米黑卡在低渗透油藏中的注入性能,评价不同注入参数对纳米黑卡提高原油采收率的影响,分析探讨纳米黑卡的驱油效果。研究结果表明,纳米黑卡是一种具有纳米级尺度的柔性片状材料,尺寸约为60 nm×80 nm,平均双层厚度为1.2 nm;当纳米黑卡的浓度介于0.001～0.006wt%之间、体系温度在25～45°C之间、p H介于9～12、Na浓度在500～1500 mg/L范围内、矿化度小于7800 mg/L时分散稳定性最佳;当纳米黑卡浓度为0.005wt%,油水比例为3:7时,乳化效果最佳,乳化率为57.5%;当纳米黑卡浓度为0.005wt%、体系温度介于45～60°C之间、矿化度小于17500 mg/L时,纳米黑卡降低界面张力的效果最佳;当纳米黑卡浓度为0.005wt%,体系温度为25°C时,具有一定矿化度的纳米黑卡溶液对储层岩石表面润湿性的改变有促进作用;一维岩心驱油结果表明,纳米黑卡驱油剂具有明显的降压增注效果,当纳米黑卡溶液浓度为0.005wt%、注入速度为0.3 ml/min、注入体积为0.3PV,岩心渗透率为14.9×10μm时,纳米黑卡具有最佳的驱油效果,能够大幅度提高低渗透油藏的采出程度,提高采收率幅度达16.67%。因此,研究纳米黑卡驱油剂的驱油效果及机理对开发低渗透油藏具有至关重要的意义。

关键词：低渗透油藏纳米黑卡静态性能评价驱油效果提高采收率

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纳米黑卡在多孔介质中的吸附规律实验研究

纳米黑卡在多孔介质中的吸附规律实验研究

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作者：肖立晓中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

经过持续的勘探开发和大规模开采利用,我国常规油气可采储量已大幅度减少,为了保障国家能源安全,低渗油气等非常规油气资源的开发和利用已迫在眉睫。但是低渗透油藏孔喉细小,储层流体流动能力差,常规提高采收率方法如表面活性剂驱、聚... 详细信息

经过持续的勘探开发和大规模开采利用,我国常规油气可采储量已大幅度减少,为了保障国家能源安全,低渗油气等非常规油气资源的开发和利用已迫在眉睫。但是低渗透油藏孔喉细小,储层流体流动能力差,常规提高采收率方法如表面活性剂驱、聚合物驱和复合驱等,由于注入困难、吸附损耗严重等问题在低渗透油藏中的应用效果较差,采收率极低,因此亟需新的开发技术,以期实现低渗透油藏的大规模开采。纳米材料具有纳米尺寸粒径和极大的比表面积,在低渗油气资源开发领域应用潜力巨大。本文自行研发改性片状纳米材料—纳米黑卡,通过开展不同实验条件下纳米黑卡在油砂表面的静态吸附实验和多孔介质表面的动态吸附实验,明确纳米黑卡在多孔介质中的吸附规律。研究发现,纳米黑卡在油砂表面单层吸附,具有自发性和放热性,吸附规律符合Langmuir等温吸附。未达到饱和吸附状态下,纳米黑卡的动态吸附量与岩心渗透率和矿化度负相关,与注入量和注入速度正相关,且油相的存在会显著降低纳米黑卡的吸附量。不同影响因素与纳米黑卡动态吸附量之间符合幂函数关系式,且影响程度依次为注入量>矿化度>注入速度>岩心渗透率;最后,建立纳米黑卡的动态吸附量综合表达式,定量评价了纳米黑卡在多孔介质中的吸附程度。

关键词：低渗透油藏纳米黑卡静态吸附动态吸附吸附等温模型

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