苏玉亮--2渗流物理-三次采油中的驱替现象.pdf

渗流物理 研究生讲义 石油大学（华东）石油工程学院 苏玉亮 目录 一、油藏渗流物理发展现状 二、两相驱替理论 三、激波理论及其在非混相驱替中的应用 四、三次采油中的驱替现象 五、非等温渗流动态计算 油田开发的物理-化学方法属于三次采油方法， 是通过改变地层、流体的性质（特别是界面性质）， 利用物理化学能进行采油，本章介绍了溶剂驱、高 压气驱、二氧化碳驱、表面活性剂水溶液等几种驱 油方式的机理特征和动态计算。 二次采油残余油形成原因 在常规注水开发后，油田中仍将有可观的 原油储量未采出，通常可达到地质储量的 60~80%，甚至更多，这即是所谓油田注水开 发后的“残余油”。为了有效地应用新方法采 出“残余油”，必须了解它的形成原因及特点。 残余油形成有以下四个基本原因： 1.地层非均质性和地层中存在裂缝系统。 2.油水粘度比 3.相间界面和毛管压力的存在 4.注水过程中原油的重质组份在孔隙介质 表面发生多层吸附现象使残余油增加 地层非均质性将造成地层中平面上“注水绕流” 现象，纵向上单层突进现象，使油层体积波及系数很 低，油井过早地进入高含水期，导致在油田大量水淹 的条件下，地层中仍有大量残余油的不利开发局面。 裂缝系统的存在尤其当地层本身属于低渗透、低 孔隙度介质时，裂缝系统往往使油井突发性水淹，注 入水只沿着裂缝系统快速推进，很少或者根本不驱替 孔隙介质中的原油。 当两者同时存在时，就很难提出合理的油田注水 开发系统。 因此，目前划分低渗透油田标准时往往用 KH-渗透率与有效厚度乘积来代替原来单一的渗透率 标准。 2.油水粘度比 在相同地质条件下，油水粘度比是影响残余油 及注水开发效果的最重要、最基本的因素。即使在 地层均质条件下也会造成严重的“舌进”，“锥进” 和“绕流”现象。一方面使注入水过早地突进到采 油井，另一方面，使水前缘之后有大量原油被水相 包围，连续的油相被分散成油滴、油膜，分布在不 流动的死孔隙中或孔隙表面，由于孔隙介质比表面 非常大，因而这部份分散相残余油量是不可忽略的。 3.相间界面和毛管压力的存在 由于油与注入水之间非混相性质，油水之间有 明显相界面，因而油水不可能相互溶混被采出。毛 管压力与岩石润湿性有关，作用机理十分复杂， 当裂缝性油田岩块尺寸较小时，毛管力的末端 效应对微观驱油机理有很大影响，常常导致残余油 增加。 4.注水过程中原油的重质组份在孔 隙介质表面发生多层吸附现象使残 余油增加 • 孔隙介质岩石表面润湿性对驱油的微观 机理有重大影响，目前倾向于中性润湿或 弱水润湿可望得到较高的原油采收率。 本章主要内容 • 溶剂驱油 • 二氧化碳驱油 • 表面活性剂水溶液驱油 • 聚合物、胶束-聚合物注水 1 、溶剂驱油机理和方式 以溶剂驱为例介绍混相条件下的驱油机理及动态计算 （1）溶剂驱油机理 当利用溶剂驱油时，由于溶剂与原油混相作用，即在分子扩散作用 下，溶剂渗入原油中，原油中部分烃类也渗入溶剂中，导致原油部分或 全部被采出来。因此，在溶剂驱油过程中扩散机理是很重要的。主要扩 散方式有分子扩散、对流扩散和粘度差扩散。 如果在油田开发过程中采用向地层中仅仅注入溶剂的驱油方法，则 溶剂把油从地层中冲洗出来后自己就留在地层中了，很显然，留在地层 中的物质应比石油更易于得到，更廉价才行。通用的驱油有醇、醚、二 硫化碳等，这都是很昂贵的东西。廉价的有天然气和二氧化碳等。 1 、溶剂驱油机理和方式 （2 ）溶剂驱油方式 通常溶剂是比较昂贵的，因此在应用上要考虑溶剂应用的 最优化方式，还要考虑溶剂回收和再利用问题。主要溶剂驱油方 式有： （a ）利用与原油充分溶混的溶剂作为段塞，然后用水顶 替这个段塞。 这种溶剂段塞驱油方式使用溶剂量较少，有较好的经济效 果。但是溶剂与顶替的水一般是不相溶混的，因此即存在