离子优化水驱是对低矿化度水驱的继承与发展,通过调整注入水的离子组成和浓度,有望获得更高的水驱采收率。常规的油田注水一般是为油藏补充能量进行二次采油,而根据国外学者对离子优化水驱机理进行的大量研究,离子优化水驱主要是通过扩散双电层、多组分离子交换等微观作用改善储层润湿性进而提高原油采收率。离子优化水驱可以利用现有注采井网,减少投资,不需要大量化学剂和复杂的地面处理措施,是一项经济性好、较为环保、容易操作、潜力巨大的油田开发新技术。国外一些油田已经开展了低矿化度水驱的现场应用试验,部分油田取得良好效果,例如,BP公司在阿拉斯加的Endicott油田进行现场应用实验,甚至将采收率提高了 26个百分点。论文针对XX油田进行了离子优化水驱提高采收率研究,研究内容的重点集中在在注入水体系的优选、水驱物理模拟试验和数值模拟三个方面。首先,在粘土矿物、油/水以及水/岩石界面的Zeta电位研究的基础上,根据扩散双电层理论和油/水/岩石界面热动力学理论,优选出注入水体系。其次,针对注入水体系,进行岩心驱替实验、CT断层扫描实验、敏感性分析等一系列的水驱物理模拟实验研究,并优选出最适合XX油田的离子优化水。最后,针对优选出的离子优化水进行数值模拟研究,评价油藏非均质性、注入量、注入速度以及转注时机对离子优化水驱提高采收率的影响。研究结果表明:如果油/水/岩石界面系统的离散压为正值,油/水和水/岩石界面之间就表现为斥力,油藏岩石的润湿性更倾向于水湿,反之,如果油/水岩石界面系统的离散压为负值,油/水和水/岩石界面之间就表现为引力,油藏岩石则更容易油湿;将地层水稀释20倍和稀释100倍得到的低矿化度水在二次采油模式下的最终采收率与三次采油模式下的最终采收率均相当,离子优化水驱存在最佳的注入时机;离子优化水驱在二次采油模式下和三次采油模式下都能够明显提高原油采收率,将地层水稀释100倍得到的低矿化度水提高采收率的效果最好;离子优化水驱更适用于纵向上非均质相对较弱的区域;在一定范围内,注入量和注入速度越大,采收率越高;地层水驱至含水率为80%时转注低矿化度水在第50年的采收率明显高于地层水驱至含水率为95%时转注低矿化度水的采收率和低矿化度水驱在二次采油模式下的采收率。