王德民院士:化学驱技术方面的一些新进展

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1化学驱技术方面的一些新进展王德民2005年9月2报告主要内容一、化学驱的现场效果二、聚合物驱油机理方面的一些新认识三、无碱体系表面活性剂的研制四、泡沫复合驱五、化学驱工艺方面的一些新进展3一、化学驱的现场效果1、聚合物驱的规模和效果41996-2004年大庆油田产油量构成年度大庆油田总产油量(104t)聚合物产油量(104t)聚合物产量所占比例(%)年注聚合物干粉量(104t)累积注聚合物干粉量(104t)19965600.9214.993.842.12.119975600.9497.848.893.85.919985570.4761.5013.674.810.719995450.2766.6814.076.517.220005300.1869.016.46.824.020015150.2870.016.897.631.620025013.01056.721.087.639.220034037.11044.421.587.847.020044640.01055.422.758.155.1累积46362.8713615.4聚合物驱的规模5-10010203040500100200300400500600北一区断西块北二区东西块北二区西西块北1、2排西块北一区中块北一区断东中块喇南东块聚合物注入量(PVmg/L)+不同聚驱区块含水下降效果聚合物驱的效果62、三元复合驱的效果78二、聚合物驱油机理方面的一些新认识1、聚合物溶液的弹性可以改变流体在微观孔隙中的流动轨迹(类似“膨胀活塞”)9δx流体的运动轨迹是由应力决定的,因粘弹性流体的应力与牛顿流体不同,因此运动轨迹也应不同粘弹性流体流动时可以δx≠δy静止时δx=δy牛顿流体δx=δyδxδxδxδyδyδyδy弹性体δx≠δy(δx=δy=0除外)10凹槽模型速度等值线(n=1,We=0.0,Re=1e-5,s=24.2991,S=1,η=24.2991%)11凹槽模型速度等值线(n=1,We=0.39,Re=1e-5,s=58.7858,S=1,η=58.7858%)12凹槽模型速度等值线(V=0.05,n=0.8,自上而下We=0,0.2,0.39)13凹槽模型速度等值线(V=0.05,n=0.6,自上而下We=0,0.2,0.39)14突扩模型速度等值线(V=0.00625,n=1,自上而下We=0.39,0.2,0)15凹槽模型―n值相同We不同的面积对比表值We值S围S总η(%)=S围/S总00.242991124.30.20.332873133.290.390.587858158.7900.232338123.230.20.292194129.220.390.595266159.5300.218434121.840.20.275398127.540.390.578069157.8100.195304119.530.20.242077124.210.390.515096151.5110.80.60.316n值We值S围S总η(%)=S围/S总02.56102385.370.22.59079386.360.392.64678388.2302.37314379.10.22.47719382.570.392.579938602.14239371.410.22.48188382.730.392.50698383.5701.95776365.260.22.31226377.080.392.43935381.2810.80.60.3突扩模型―n值相同We不同的面积对比表17扩张-收缩模型―n值相同We不同的面积对比表n值We值S围S总η(%)04.6001676.66830.0044.83676680.61260.0084.60861676.810204.3545672.5750.0044.60143676.69060.0084.7213678.368804.25469670.91150.0044.12412668.7350.0084.5036675.0603.52403658.73380.0044.42235673.70580.0084.3723672.871610.80.60.3182、流动轨迹的变化将影响驱替液作用在剩余油上的作用力,从而提高驱油效率19残余油形状及粘弹性流体和牛顿流体微观速度剖面图20213、聚合物溶液在微观模型上的驱油效果22不同浓度的聚合物溶液驱油后的盲端类油湿岩心残余油状况(连续驱)H2Opolymer500polymer1000polymer1500polymer2000polymer250023不同浓度聚合物溶液驱替仿真岩心中的盲端类残余油a.水驱b.500ppmc.1000ppmd.1500ppme.2000ppmf.2500ppm24H2O13mPas34.2mPas57mPas146mPas255.0mPas不同黏度的甘油溶液驱后的残余油状况25聚合物溶液和甘油溶液对盲端类残余油的驱油效率聚合物甘油浓度ppm黏度(mPas)孔隙1孔隙2黏度(mPas)孔隙1孔隙2EΔEEΔEEΔEEΔEH2O1.025.50--6.01--H2O,1.025.46--25.90--50029.330.264.768.862.85Gly,13.033.247.7826.070.17100065.441.7716.2711.965.95Gly,34.233.468.026.520.621500111.051.7826.2823.6517.64Gly,57.034.098.6326.981.082000164.064.9139.4125.2219.21Gly,146.040.7215.2427.841.942500258.085.3059.846.5440.53Gly,255.081.9856.5231.175.27注:E——驱油效率(%);ΔE——驱油效率增量(%),与水对比26(盲端1)0102030405060700100200300黏度驱油效率增值(盲端2)0510152025303540450100200300黏度驱油效率增值甘油与聚合物驱驱油效率增值27水驱聚驱0.5g/L聚驱1.0g/L聚驱1.5g/L聚驱2.0g/L聚驱2.5g/L系列HPAM溶液连续驱残余油28系列甘油溶液连续驱残余油water甘油8.5mpas甘油23mpas甘油44.9mpas甘油98mpas甘油255mpas294、聚合物溶液粘弹性对驱油效率和毛管数关系曲线的影响30界面张力和毛管数与驱油效率及剩余油饱和度的关系1009080706050403010210-710110-610010-510-110-410-210-310-310-210-410-1驱油效率(%)剩余油饱和度(%)NC增大600倍提高驱油效率6.1%驱油效率剩余油饱和度σNC310%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1.00E-051.00E-041.00E-031.00E-021.00E-011.00E+00毛管数Nc残余油饱和度/采收率N1=159PaN1=77PaN1=45PaN1=19PaN1=5PaN1=0Pa43.2%82.6%36.8%9.9%二元复合体系毛管数与采收率/残余油饱和度关系曲线325、甘油溶液驱、黄原胶溶液驱和聚合物溶液驱对比3334353605101520250100020003000400050006000Cp/mg/L△Re/%黄原胶聚丙烯酰胺0510152025020406080100120140η/mPa.s△Re/%黄原胶聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(均质岩心)和黄原胶浓度与采收率的关系曲线聚丙烯酰胺和黄原胶的采收率与粘度的关系曲线376、不同聚合物溶液在非均质岩心上的驱油效果38203040506070809010000.40.81.21.622.4注入孔隙体积倍数含水率/%普通聚驱1500mg/L2000mg/L2500mg/L3211.转注2500mg/L聚合物含水率最低点连线;2.转注2000mg/L聚合物含水率最低点连线;3.转注1500mg/L聚合物含水率最低点连线.前期中期后期不同浓度聚合物溶液驱油的含水-PV关系3905101520253000.40.81.21.622.4注入孔隙体积倍数采收率/%普通聚驱1500mg/L2000mg/L2500mg/L停注点后期中期前期不同浓度聚合物溶液驱油的采收率-PV关系407、高浓度聚合物驱的现场效果4130.040.050.060.070.080.090.0100.00.000.180.360.540.720.90累积注入孔隙体积倍数(PV)含水率(%00.05.010.015.020.025.030.0采收率(%)转注高浓度聚合物溶液7、高浓度聚合物驱的现场效果含水上升的原因是因为2月13日改注分子量子2500万抗盐聚合物,由于熟化时间不够,井口注入的粘度(由518降至323cp)浓度(由1427降至1174ppm)均大幅下降。420.0400.0800.01200.01600.02000.00.000.070.140.210.280.350.420.49注入孔隙体积倍数(PV)单井每米油层累积产油(t/m)试验区油井(16口)试验区中心油井(4口)普通聚合物驱井(54口)全区油井(70口)转注高浓度聚合物高浓度聚合物采出程度与PV关系43不同聚合物溶液的粘度和弹性不同,二者也不成比例。粘度大可以提高驱油时的波及体积;弹性高可以提高驱油效率。44、三、无碱体系表面活性剂的研制451、原体系加碱原因1)磺酸盐亲水性太强现有的驱油用活性剂的亲水端主要是磺酸基,亲水性非常强,远大于亲油端对油的亲和力。如果增加亲油链长,势必造成溶解能力较差。因此活性剂主要在水中,界面张力降不下来。为了降低亲水端对水的亲和力,现在的做法是加碱和盐,使活性剂的亲水和亲油端对油和含碱的水的亲和力大致相等,此时界面张力会出现一个最低值。46碱浓度对界面张力的影响NaOH浓度(wt%)0.00010.0010.010.11界面张力(mN/m)一厂污水二厂污水三厂污水四厂污水TD-1=0.2wt%一厂脱水油0.40.60.811.21.41.60.50.60.70.80.911.11.21.3NaOH浓度(wt%)ND1ND2活性剂浓度:0.2wt%杏二油水47两种思路制备表面活性剂示意图482)碱与原油反应后生成新的活性剂并与原活性剂有协同效应2、有碱体系的主要问题结垢严重、乳化严重,对驱油体系有严重的降粘作用3、新研制的无碱体系活性剂性能1)超低界面张力范围宽(可在超低浓度形成超低界面张力)49从图中可以看出SLB-11表活剂浓度在10-3000ppm范围内,都能达到10-3mN/m量级,最低达到10-4mN/m量级新型表面活性剂界面张力评价(SLB-11)50从图中可以看出SLB-14表活剂浓度在10-3000ppm范围内,都能达到10-3mN/m量级新型表面活性剂界面张力评价(SLB-14)51010020030040050060070080090010-410-310-210-1时时(时)IFT(mN/m)0.1%0.01%0.001%0.0005%时时时时时时时时时时时时45时时时表面活性剂界面张力随时间变化关系图522)受矿化度和钙镁离子浓度影响较小从曲线可以看出,这种新型表活剂既可以适合大庆这样的低矿化度和二价离子的油田,也可以适合其它高矿化度和二价离子的油田533)受聚合物浓度影响较小54二元/三元体系(10-3mN/m)驱油物理模拟实验结果序号气测渗透率Kg(md)孔隙度Φ(%)原始含油饱和度Soi(%)水驱采收率ηw(%)复合驱采收率Ηsp(%)总采收率η总(%)三元121086101622.224.178.774.443.545.718.821.262.366.9平均值44.620.064.6二元34101698824.023.084.576.642.750.627.423.5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