淺析低滲透油藏滲吸采油技術(shù)現(xiàn)狀

崔筱杭

摘? 要：低滲透油田開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用油層毛管力的滲透作用，使水沿裂縫壁面進(jìn)入基質(zhì)，從而使基質(zhì)中原油被驅(qū)替出來(lái)，這種采油技術(shù)稱之為滲吸法采油。由于滲吸采油主要依靠毛管力實(shí)現(xiàn)“吸液排油”，而毛管力又受孔喉半徑、界面張力和巖石潤(rùn)濕性的影響。為進(jìn)一步加深對(duì)低滲透油藏開發(fā)特點(diǎn)認(rèn)識(shí)，通過(guò)開展多元流體對(duì)致密油藏滲吸效率影響研究，并且在表面活性劑中添加一定生氣劑，補(bǔ)充地層壓力，達(dá)到增能吞吐的作用，為提高原油采收率技術(shù)決策提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：滲吸;采油技術(shù);表面活性劑

1滲吸采油原理

在多孔介質(zhì)內(nèi)兩相流體驅(qū)替過(guò)程中，潤(rùn)濕相驅(qū)替非潤(rùn)濕相過(guò)程稱為吸入過(guò)程，該吸入過(guò)程常伴隨自發(fā)滲吸過(guò)程，即在沒有外力條件下潤(rùn)濕相可以依靠?jī)上嘟缑嫔系拿芰⒎菨?rùn)濕相排出。在低滲透油藏開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用油層毛管力的滲透作用，使水從裂縫進(jìn)入基質(zhì)，從而使基質(zhì)中原油被驅(qū)替出來(lái)，這種采油技術(shù)稱之為滲吸法采油，其具體實(shí)施方法有注水井轉(zhuǎn)油井和高含水油井轉(zhuǎn)注水井。

自發(fā)滲吸過(guò)程中潤(rùn)濕相置換非潤(rùn)濕相機(jī)理可以概括為：潤(rùn)濕相在附著張力作用下，向巖樣深部吸入，在不斷吸入的同時(shí)，潤(rùn)濕相前緣在彎月面的固體壁上。當(dāng)四面同時(shí)吸入時(shí)，巖樣孔隙系統(tǒng)呈現(xiàn)瞬時(shí)封閉狀態(tài)。此時(shí)，孔隙系統(tǒng)中非潤(rùn)濕相能量增大，具有向巖樣外部流出的趨勢(shì)。潤(rùn)濕液進(jìn)一步自喉道進(jìn)入孔隙，由于界面增大，吸入能量降低，非潤(rùn)濕相即可向巖樣外部溢出。當(dāng)潤(rùn)濕相重新進(jìn)入第二個(gè)喉道時(shí)，切斷了非潤(rùn)濕相，這部分被切斷的非潤(rùn)濕相將殘留在孔隙系統(tǒng)中構(gòu)成殘余非潤(rùn)濕相的一部分。當(dāng)巖樣喉道大小分布不均一時(shí)，細(xì)喉道吸入潤(rùn)濕相而粗喉道排出非潤(rùn)濕相的過(guò)程可以同時(shí)發(fā)生，這種能量不平衡使非潤(rùn)濕相流體從大孔隙中排出也是一種重要現(xiàn)象。當(dāng)潤(rùn)濕相吸入切斷了排出通道時(shí)，非潤(rùn)濕相就會(huì)被捕集下來(lái)而形成殘余飽和度。

2滲吸液類型

2.1常規(guī)水溶液

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在滲吸理論研究方面也取得了很大進(jìn)展。經(jīng)過(guò)對(duì)火山巖孔隙介質(zhì)自發(fā)滲吸驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)水在孔道中自發(fā)滲吸驅(qū)油有活塞式和非活塞式等兩種方式。在活塞式滲吸驅(qū)油過(guò)程中，水在孔道中均勻推進(jìn)，驅(qū)油比較徹底，非活塞式驅(qū)油，水沿孔道邊緣前進(jìn)，將原油從孔道中央排出。后一種情況因?yàn)楹休^多殘余油而使自發(fā)滲吸驅(qū)油效率低下。根據(jù)孔隙結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)逆向滲吸驅(qū)油可以有兩種形式，水從孔道細(xì)端吸入，原油從孔道粗端排出;在較粗孔道中，水從邊緣夾縫吸入，油從孔道中央排出。另外，介質(zhì)表面潤(rùn)濕程度對(duì)自發(fā)滲吸驅(qū)油的影響。結(jié)果表明，孔隙尺寸越小，越容易發(fā)生活塞式驅(qū)油。儲(chǔ)集層中喉道和基質(zhì)微孔隙中水驅(qū)油為活塞式，非活塞式水驅(qū)油主要發(fā)生在孔隙中，它是殘余油形成于孔隙的重要原因之一。自吸水驅(qū)油方式將因潤(rùn)濕相不同而異，孔隙介質(zhì)親水性越強(qiáng)，非活塞式驅(qū)油越嚴(yán)重。

介質(zhì)潤(rùn)濕性對(duì)滲吸程度有較大影響。一般強(qiáng)水濕巖心滲吸程度大于中等水濕巖心滲吸程度，而中等水濕巖心滲吸程度要大于弱水濕巖心滲吸程度。強(qiáng)親水礫巖低孔低滲油藏巖心滲吸速度快，滲吸采收率高。中一弱親水細(xì)一粉砂巖巖心滲吸速度較慢，滲吸采收率較低，而親油性細(xì)一粉砂巖巖心未見滲吸發(fā)生。滲吸主要影響因素有：①巖樣潤(rùn)濕性，巖石潤(rùn)濕性主要受油層巖石表面性質(zhì)、流體性質(zhì)以及巖石中流體分布狀態(tài)三種因素控制。②巖石物性，當(dāng)氣測(cè)滲透率小于0.01 x 10-3μm2時(shí)，巖石沒有滲吸能力。③巖石非均質(zhì)性，對(duì)裂縫性低滲透油藏而言，水驅(qū)初期，驅(qū)替作用為主，滲吸作用較弱;水驅(qū)中期驅(qū)替和滲吸都起作用;水驅(qū)后期和末期，滲吸作用逐漸增大，即隨著驅(qū)替過(guò)程進(jìn)行，在采出原油中驅(qū)替作用逐漸減弱，滲吸作用逐漸增加，即在驅(qū)動(dòng)力作用下水主要進(jìn)入較大毛細(xì)管孔道。隨著驅(qū)油過(guò)程進(jìn)行，大毛細(xì)管中油越來(lái)越少，靠毛管力滲吸采油作用逐漸增加。由此可見，充分發(fā)揮水驅(qū)裂縫油藏滲吸作用對(duì)于提高該類油藏原油采收率具有重要實(shí)踐意義。

2.2表面活性劑溶液

自發(fā)滲吸是裂縫油藏采油機(jī)理，從弱水濕到強(qiáng)水濕的不同潤(rùn)濕性巖心，滲吸速度和滲吸采出程度相差將近幾個(gè)數(shù)量級(jí)。強(qiáng)水濕條件下，滲吸過(guò)程首要驅(qū)動(dòng)力是毛管力，自發(fā)滲吸在油濕油藏和碳酸鹽巖油藏中變得不再重要。油藏介質(zhì)潤(rùn)濕性測(cè)定，碳酸鹽巖中8%是水濕，8%是中等潤(rùn)濕，84%是油濕。硅酸鹽地層中43%是水濕，7%是中等潤(rùn)濕，50%是油濕。在裂縫性油藏中，波及效果和滲吸過(guò)程對(duì)巖石表面油濕轉(zhuǎn)變作用較差是造成殘余油飽和度較高的主要原因。因此，表面活性劑滲吸驅(qū)油逐漸得到重視，這方面工作也逐漸開展起來(lái)。

目前，對(duì)于表面活性劑在滲吸驅(qū)油中作用，大致分為兩個(gè)方面。一是以降低界面張力為目標(biāo)，以使被毛管力圈閉油變?yōu)榭蓜?dòng)油而采出。在過(guò)去20年中，研究人員致力于用表面活性劑提高裂縫性油藏采收率;另一方面，則著重于將潤(rùn)濕性改變?yōu)樗疂瘢岳诩訌?qiáng)滲吸作用。與表面活性劑改善介質(zhì)潤(rùn)濕性促進(jìn)滲吸作用相比較，降低界面張力會(huì)減弱滲吸作用效果。因此，表面活性劑選擇時(shí)要考慮界面張力和潤(rùn)濕性對(duì)滲吸采油的影響。

3表面活性劑對(duì)滲吸過(guò)程的影響

水相在多孔介質(zhì)中的滲吸驅(qū)油過(guò)程是液一液、液一固界面相互作用的結(jié)果。因此，有利的滲吸體系與介質(zhì)表面應(yīng)該存在有利的潤(rùn)濕條件，油水界面之間應(yīng)該存在有利的界面張力，這是使?jié)B吸體系順利吸進(jìn)多孔介質(zhì)，從介質(zhì)中驅(qū)替油的必要條件。因此，表面活性劑溶液的界面張力參數(shù)（動(dòng)界面張力和平衡界面張力等）和潤(rùn)濕性參數(shù)（接觸角）是反映表面活性劑影響滲吸過(guò)程的基本物理化學(xué)參數(shù)。

3.1表面活性劑對(duì)油水界面張力的影響

表面活性劑溶液對(duì)界面張力的影響，主要體現(xiàn)在降低界面張力的能力和效率兩方面。降低界面張力的能力是指該表面活性劑能把流體之間的界面張力降到的最低值，也就是該表面活性劑溶液與原油之間的最低界面張力。表面活性劑降低界面張力的效率則是指它把油水的界面張力降低到一定程度所需要的濃度。表面活性劑降低界面張力的能力和效率可以有很大的差異，這主要取決于其分子結(jié)構(gòu)。

3.2表面活性劑對(duì)界面潤(rùn)濕性的影響

滲吸過(guò)程中，水或表面活性劑溶液依賴毛管力進(jìn)入到巖石孔喉，這是一種毛細(xì)潤(rùn)濕現(xiàn)象，有效的滲吸作用依賴于有利的潤(rùn)濕條件。改善潤(rùn)濕性有兩個(gè)途徑，固體表面改性和添加潤(rùn)濕劑。潤(rùn)濕劑主要是表面活性劑，它通過(guò)降低界面張力或在固體表面形成一定結(jié)構(gòu)的吸附層改善介質(zhì)的潤(rùn)濕條件。潤(rùn)濕性改善，可以使表面活性劑吸附在原來(lái)吸附原油的表面，原油則被表面活性劑溶液置換，從而改善了油水在孔隙中的分布，增加滲吸波及體積，提高滲吸速度，改善滲吸采收率。因此，改善滲吸作用的表面活性劑體系要具有較好的吸附性能，能有效地改善液固界面的潤(rùn)濕性，這是改善滲吸效果的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

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