超低界面张力驱提高采收率对渗透率的适应性研究

摘要

提高水驱剩余油采收率和高效开发低渗油层具有重要的工业价值和战略意义。在调研国内外研究成果的基础上，论文分析和研究了活化残余油的条件和机理，以及超低界面张力驱油体系启动残余油的影响因素。研究结果表明，多孔介质中被捕集的原油受到宏观和微观等多种力的共同作用，启动残余油所需界面张力还与毛管半径、残余油滴形态及分布、岩石润湿性、边界层厚度、驱替压力梯度等密切相关。这些条件有利于原油的驱替，显然油水界面张力不必低至10-3mN/m 超低数量级即可有效提高原油采收率。岩心驱油试验表明，主段塞大小对复合驱采收率的影响大于聚合物保护段塞；动态界面张力最低值达到10-2mN/m数量级的驱油效果与平衡界面张力为10-3mN/m数量级的驱油效果基本相同。动态界面张力最低值越低，其驱油效果越好；动态界面张力最低值与采收率更具相关性，天然岩心和人造岩心的驱油试验结果具有一致性。在中、高渗（≥50×10-3μm2）条件下，岩石亲水性越强，水驱和复合驱采收率越高；在低渗（10×10-3μm2～50×10-3μm2）条件下，润湿性对水驱采收率的影响较小，岩心除亲油性外，其他润湿性对水驱采收率没有明显的影响，而对于复合驱来说，亲水性越强，驱油效果越好。不同润湿性条件下，随着渗透率的增加超低界面张力复合体系驱的采收率逐渐增加。当渗透率增加到某一值后，采收率呈台阶式跳跃上升且达到了复合驱大幅度提高采收率的水平，本文将此采收率值所对应的渗透率定义为临界渗透率。从毛细管理论的角度分析了临界渗透率产生的原因。亲水性越强，临界渗透率值越小；反之，亲油性越强则临界渗透率值越大。对于中高渗油层，超低界面张力驱在亲油条件下其渗透率都已经大于了临界渗透率值，而可以取得理想的驱油效果。因此，超低界面张力驱大幅度提高采收率在中高渗条件下是不存在临界渗透率的。临界渗透率越小，说明复合驱适用的油层渗透率更低。因此，采用超低界面张力复合体系驱油技术，除了要考虑油层润湿性之外，还对于选择合适的渗透率下限提出了新的要求。超低界面张力体系注入地层后使岩石润湿性向亲水性转变降低了毛管阻力以及降低了注入压力，对低渗油层还具有较好的降压增注效果。