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《非牛顿原油渗流流变特性测试及其在油田开发中的应用》是非牛顿原油油藏,特别是常规开发的稠油油藏提高开发效果和提高采收率技术研究的重要方向之一。本文简要回顾了非牛顿原油渗流流变性实验技术的发展概况,建立了非牛顿原油渗流流变性和非牛顿原油松弛特性实验研究装置,系统介绍了非牛顿原油渗流流变性的实验流程、方法、步骤和资料录取及处理等,开展了非牛顿原油渗流流变性和非牛顿原油松弛特性实验研究,结合我国已进行的非牛顿原油渗流流变性的实验研究结果,探讨了影响非牛顿原油非线性渗流的主要因素,特别是地层的渗透率、温度、渗流速度、原油性质特别是胶质、沥青质和蜡组分及其含量等。根据对我国20多个非牛顿原油油田(区块)的原油渗流流变特性测试研究结果,归纳总结出三种主要类型:一是带有初始压力梯度的渗流类型;二是可分为两段线性渗流类型;三为可分为三段线性渗流类型。在此基础上提出了非牛顿原油平面径向分流区渗流模型及其计算方法。
利用所建立的实验研究装置,模拟研究了地层原油在储层温度、压力条件下,在远井地带和近井地带渗流过程的特征,及各种影响因素,表明:原油高含胶质、沥青质或蜡是非牛顿原油非线性渗流的内在因素,外在因素主要有:温度、渗透率、渗流速度、原油含何种气体和含气量等。要针对性地进行改善油田开发效果,提高采收率的技术、方法研究。拟塑性原油渗流时,具有明显的带初始压力梯度的特征。这对水驱过程有很大影响,油层的非均质性越强,影响越大,它使低压力梯度区内原油渗流困难。其特征是:①最终原油采收率比牛顿原油下降11%,而开采时间增加1.5倍;②水驱开发时,同期油井含水比牛顿原油油藏高,其最终的累计水油比几乎是牛顿原油的6倍。在实际开发时,必须确保在稳定驱替的条件下进行强化开采。在开发后期,通过调整注采井网等方法来改善开发效果。选择无杆泵电潜泵、射流泵或气举等方式开采较有利。
研究表明:胶质+沥青含>22%,或蜡含量>9%的原油都有可能在渗流时产生不稳定性—松弛效应。其主要影响因素有:温度、渗流压力梯度、原油组份和含量等。水驱粘弹性原油时会出现两种相反的趋向:一方面随着渗流速度(压力梯度)的增加,粘度增加,使水驱效果变差;另一方面,高渗透层段内原油视粘度增加比较明显,导致高、低渗透层段内驱替前缘趋于均匀,改善水驱效果。采用热力开采时,热能可以降低原油粘度,改善驱替状况,但另一方面又使原油的粘弹性降低,不同程度地使驱替状况变差。在实际开发中,存在着一个最佳渗流速度和加热温度的优选问题。把井底化学降粘和加热结合起来,或在泵内使用“螺旋”型尾管等方法,能改善生产井的生产。
利用稠油渗流流变特性基础研究成果,研究开发的JHSS-01表面活性剂体系,乳化效果好,耐矿化度、Ca++、Mg++离子含量高,价格低廉等。矿场试验表明:应用JHSS-01体系进行油井吞吐采油,可提高稠油井产油量,投入产出比较高,经济效益显著。