【摘要】：三元復(fù)合驅(qū)作為我國三次采油的主導(dǎo)技術(shù)之一,通過形成油水間超低界面張力而起到大幅提高驅(qū)油效率的作用。但是,超低界面張力狀態(tài)達成條件苛刻,需要大量堿的加入才能實現(xiàn),且影響因素復(fù)雜,尤其受驅(qū)替劑組分損失影響嚴重。針對以形成超低界面張力為原則設(shè)計的傳統(tǒng)三元復(fù)合體系的技術(shù)局限性,旨在重新評估化學(xué)復(fù)合體系驅(qū)油效率的主控因素、發(fā)展化學(xué)驅(qū)理論并優(yōu)化復(fù)合驅(qū)技術(shù),分別從驅(qū)油機理和應(yīng)用效果等方面開展了理論計算分析和物理模擬實驗。獲得了驅(qū)替劑組分和殘余油飽和度在注采井間的分布規(guī)律。利用超長填砂物理模型進行室內(nèi)驅(qū)油實驗,并結(jié)合基于比色法所建立的殘余油飽和度測定方法,確定了不同驅(qū)替階段、不同提高采收率方式下驅(qū)替方向上殘余油飽和度與距離的關(guān)系和復(fù)合驅(qū)后殘余油的分布特征。通過對沿程采出樣品中化學(xué)劑濃度的分析,得到復(fù)合體系各組分損失量在動態(tài)運移過程中的變化規(guī)律,以累計滯留量和質(zhì)量分布偏差等參數(shù)描述了化學(xué)劑在驅(qū)替方向上的不均勻分布現(xiàn)象和程度,確定化學(xué)劑無效滯留的臨界水平及其對驅(qū)油效率的影響。結(jié)合對超低界面張力、乳化性能和黏彈性有效作用范圍的綜合分析,確定了復(fù)合體系驅(qū)油效率主控因素對注采井間不同區(qū)域開發(fā)程度的影響。利用室內(nèi)物理模擬實驗,得到動態(tài)運移條件下大慶典型三元復(fù)合驅(qū)超低界面張力的有效作用范圍及其與井距的函數(shù)關(guān)系,分析了超低界面張力作用范圍與殘余油富集區(qū)域不重疊的固有矛盾。同時,基于對乳化程度影響因素的分析,建立了綜合評價采出液乳化程度的綜合分散準(zhǔn)數(shù)(Synthetical Dispersion Number,SDN)法,并利用該方法分析了動態(tài)運移條件下復(fù)合驅(qū)乳化的有效作用范圍。通過對比實驗,提出了復(fù)合體系注入時機提前有利于原油乳化的認識。此外,分析了復(fù)合體系彈性和黏性隨運移距離增大而變化的趨勢,指出彈性損失是導(dǎo)致溶液深部驅(qū)油效率大幅下降的主因。掌握了油水分散體系在動態(tài)運移過程中的能量穩(wěn)定機制。利用玻璃刻蝕微觀模型實驗分析了乳化啟動殘余油的三種機制及其觸發(fā)條件。從動力學(xué)角度分析乳狀液電導(dǎo)率與顆粒聚并活化能的關(guān)系,探討了聚并速率的控制因素,證實界面張力的降低對于控制乳狀液顆粒聚并速率的作用非常微弱。從熱力學(xué)角度分析了油水分散體系的分散程度和界面自由能對界面總能和體系穩(wěn)定性的影響。在超低界面張力和乳化的有效作用范圍實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,計算了油水分散體系在動態(tài)運移過程中粒間電性斥力和孔喉剪切力對抗油滴內(nèi)聚力的做功量,并明確了二者抵消內(nèi)聚功的程度,闡明了運移過程中乳狀液破乳的自發(fā)性,并進一步分析了動態(tài)運移條件下驅(qū)油效率的控制因素。借助表征復(fù)合體系乳化性能的綜合乳化性能指數(shù)(Comprehensive Property Index,CPI)法,優(yōu)選得到基于驅(qū)油效率主控因素的新型三元復(fù)合體系配方,并對注入時機進行了優(yōu)化。利用超長填砂模型和模擬五點法井網(wǎng)三維巖心模型的驅(qū)油實驗,評價了新體系提高采收率的效果,全面評估了動態(tài)運移條件下新型復(fù)合體系界面張力、黏彈性和乳化效果的有效作用范圍及其對驅(qū)油效率的影響,分析了新型三元體系較傳統(tǒng)三元體系的優(yōu)勢。新型三元體系可以借助乳化啟動殘余油能力提高驅(qū)油效率,弱化了對配方的界面性質(zhì)的要求;強堿用量大幅減小,節(jié)省成本并減弱地層傷害;借助疏水締合聚合物的耐鹽耐堿性質(zhì),在大幅降低聚合物用量的條件下仍能保證體系的流度控制能力;將三元體系的注入時機提前可以充分發(fā)揮乳化的作用。綜上,基于驅(qū)油效率主控因素設(shè)計的新型三元體系憑借乳化性能和黏彈性等性質(zhì)的作用,可以更有效地開發(fā)油藏深部,獲得比傳統(tǒng)超低界面張力三元體系更高的驅(qū)油效率。研究成果提升了對復(fù)合驅(qū)油體系動態(tài)變化條件下驅(qū)油效率的認知,發(fā)展了從能量角度闡釋多相分散體系變化的方法,對深化提高三元復(fù)合驅(qū)理論認識、完善化學(xué)驅(qū)油機理、指導(dǎo)復(fù)合體系的優(yōu)化設(shè)計具有一定的參考意義。
【圖文】：

ctant）驅(qū)、泡沫復(fù)合（Foam）驅(qū)、堿水（Aation）驅(qū)和 ASP 三元復(fù)合驅(qū)等[5]。復(fù)合驅(qū)能和特性的化學(xué)劑組合，形成多組分溶液，[6]。ASP 三元復(fù)合驅(qū)基于對表面活性劑、聚各組分間的協(xié)同效應(yīng)，以大幅提高石油采收穎而出[7]。ASP 三元復(fù)合驅(qū)不僅可以利用聚進、擴大波及，也可以借助堿和表面活性劑化原油等作用提高洗油效率[8-11]，技術(shù)上優(yōu)益，因此三元復(fù)合驅(qū)是提高采收率技術(shù)發(fā)展采收率技術(shù)的篩選標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，國內(nèi)石油工進行實際考察和技術(shù)優(yōu)選，最終將我國三次中國石油天然氣集團對提高采收率技術(shù)也進潛力巨大如圖 1.1。

圖 1.2 大慶典型復(fù)合體系界面活性圖Interfacial activity of typical combination flooding system of Daqi替劑的黏彈性溶液是典型的非牛頓流體，與純黏流體有所區(qū)別，聚合物現(xiàn)出彈性的特征，，如射流脹大、Weissenberg 效應(yīng)和無管虹體同時表現(xiàn)出近流體的黏性，又反映出近固體的彈性的一三次采油領(lǐng)域時，通常認為聚合物溶液是利用其黏度改善積。但有研究表明聚合物溶液的彈性有助于提高微觀驅(qū)油的研究有助于深化對化學(xué)驅(qū)機理的認識。針對黏彈流體流者們著眼于簡化描述流體性質(zhì)的本構(gòu)方程[61-66]。工程領(lǐng)域，研究者們主要通過測量流變學(xué)方法研究聚合物用儲能模量、損耗模量、復(fù)合模量、松弛時間和相位角等67]。聚合物溶液典型流變曲線如圖 1.3 所示。針對部分水解合物、黃原膠等水溶液通過不同儀器設(shè)備進行不同參數(shù)的
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.46

【參考文獻】

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本文編號：2590031