【摘 要】
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在化学驱过程中,驱油剂与原油的就地乳化对提高采收率至关重要,但目前对相关理论和技术问题的研究尚很薄弱。针对这一问题,本文从化学驱油剂主要性能之间的关系入手,探索提高原油采收率的就地乳化效应及其相关技术条件。采用高温乳化动态评价仪THE-II测取乳化油量,证明了基于乳化油率动态曲线的乳化系数可综合反映乳化速率和乳化量,能够全面表征油水乳化能力;结合驱油模拟实验过程中的油水乳化量与乳化系数的正相关性,
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在化学驱过程中,驱油剂与原油的就地乳化对提高采收率至关重要,但目前对相关理论和技术问题的研究尚很薄弱。针对这一问题,本文从化学驱油剂主要性能之间的关系入手,探索提高原油采收率的就地乳化效应及其相关技术条件。采用高温乳化动态评价仪THE-II测取乳化油量,证明了基于乳化油率动态曲线的乳化系数可综合反映乳化速率和乳化量,能够全面表征油水乳化能力;结合驱油模拟实验过程中的油水乳化量与乳化系数的正相关性,证实了以乳化系数表征油水乳化能力是合理的。用乳化系数作为油水乳化难易程度(即乳化能力)的表征参数,以三类典型的活性剂为例,开展油水界面张力与乳化能力的相关性研究。通过实验发现,作为驱油剂的两个重要性能参数,乳化系数与界面张力的相关度具有多变性。在界面张力为10-4mN/m~101mN/m范围内,存在一个使乳化系数与界面张力之间相关性发生明显改变的临界界面张力值σc。在界面张力σ>σc的范围内,乳化系数与界面张力之间具有很好的负相关性,在此范围内降低界面张力可明显增强油水乳化能力;在界面张力σ<σc的范围内,乳化系数与界面张力之间无明显的相关性。不同活性剂溶液和原油体系的临界界面张力值σc不同,在研究和应用中需要根据特定油水体系的实测结果确定相应的临界界面张力值σc。采用人造岩心,以油水通过岩心的就地乳化油率作为乳化程度的指标参数,得到了多孔介质中就地乳化与其主控因素之间的相关规律——就地乳化油率与岩心渗透率呈负相关性、与油水运移速度呈正相关性;就地乳化油率与乳化系数之间具有非常明显的正相关性;在界面张力σ<σc的范围内,就地乳化油率与界面张力无明显相关性。依据岩心中的就地乳化油率与各参数的实验规律,可以确定油藏中实现就地乳化的最小乳化系数(EIc)和最高界面张力(σc)界限值。在2.0m/d的驱替速度下,EIc约为0.5~0.7;σc为10-2mN/m量级。采用玻璃棒束模型开展水驱后残余油膜形成与驱替模拟实验。实验结果表明,对于实验用原油,不论油水界面张力是否达到超低,只要乳化系数EI>0.5,油膜驱替效率均高于80%;据此明确了对残余油膜驱替起决定性作用的是驱油剂-原油乳化系数EI。依据实验结果,得到了油膜驱替效率与乳化系数、界面张力的相关规律——残余油膜驱替效率与乳化系数EI具有明显的正相关规律;在界面张力σ<σc(10-1mN/m)的范围,残余油膜的驱替效率与界面张力无明显的相关性。采用两种其乳化系数和界面张力具有明显对比性的驱油剂,在可视填砂和胶结的微观非均质模型开展微观非均质残余油形成与驱替模拟实验。通过在胶结模型中实测的含水饱和度动态分布,可以直观清晰地看到,与弱乳化-超低界面张力驱油剂相比,强乳化驱油剂可以明显地提高微观波及效率,更多地驱替相对低渗区域中的微观非均质残余油。因此,对于油藏中微观非均质残余油驱替,驱油剂的乳化系数是比界面张力更重要的性能指标。采用柱状均质岩心和一维非均质储层模型,开展系列的就地乳化驱油模拟实验,得到了驱油效率增幅和采收率增幅与乳化系数的相关规律。由实验结果发现,柱状均质岩心中测得的驱油效率和非均质储层模型中测得的采收率均与驱油剂乳化系数EI具有非常好的相关性,且具有一致的相关规律。驱油效率增幅-乳化系数和采收率增幅-乳化系数实验关系曲线均具有一个临界乳化系数(EIc);在EI<EIc的范围内,驱油效率增幅和采收率增幅均随EI的增大而大幅度升高;在EI>EIc的范围内,驱油效率增幅和采收率增幅随EI的增大而升高的幅度明显变缓。综合分析实验结果,界面张力与乳化系数、就地乳化油率和残余油膜驱替效率等的关系均存在临界界面张力值σc,在σ>σc范围内,三者均随界面张力降低而单调递增;在σ<σc范围内,三者与界面张力均无明显的相关性。根据实验结果,明确了在水驱后以油膜和微观非均质残余油为主的非均质油藏中,就地乳化是驱替残余油和剩余油的主要机理,表征油水乳化能力的乳化系数是驱油剂的主控性能参数。依据相关实验规律,确定了本文研究条件范围内的驱油剂的乳化系数和界面张力的技术界限分别为EI≥0.5和σ≤10-1mN/m。
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