低注水速度提高稠油油藏采收率的機(jī)理

低注水速度進(jìn)步稠油油藏采收率的機(jī)理-綜合新能源論文(1)摘要稠油油藏在一次采油完成后，仍有相當(dāng)大局部的剩余油。水驅(qū)的方法常?？梢赃M(jìn)步石油的采收率。通常認(rèn)為常規(guī)的水驅(qū)油理論在稠油油藏中是不適用的。但是，在這些油藏中的水驅(qū)機(jī)理，尤其是水打破到井筒時的機(jī)理仍不是很清楚。這篇文章將闡述注入水在不同的注入速度下注入含有稠油和束縛水的巖心中。在一些巖心中，油中是不含自由氣的，水驅(qū)作為主要驅(qū)油的方法。在另外一些巖心中，水驅(qū)是作為二次采油的方法。本次實驗是用不同的注入速度來驅(qū)替裝在一個線性的系統(tǒng)中的高粘度的原油〔11500mPa.s，23℃〕。研究粘度和毛管力在一次采油和二次采油中的影響。一個很常見的錯誤，認(rèn)為毛管力在開采稠油是一個可以忽略的因素。然而在本次實驗中這些力以及見水后的滲吸作用對進(jìn)步一次采油和二次采油的采收率起著重要的作用。加拿大的稠油油藏和瀝青油藏數(shù)目在世界中是比擬多的國家之一。稠油通常具有高孔高滲以及膠結(jié)疏松。在三維中顯示，砂巖的孔隙度是比擬均一的，但是由于原油自身的高粘度的特性，使得在儲層不是很容易流動。原油在原始的條件下可能有溶解氣，所以局部的原油可以通過溶解氣驅(qū)開采。一次采油的采出程度通常為5%。水驅(qū)是普通油藏二次采油的一種常見方法。在稠油油藏中，因為原油的粘度極其高，導(dǎo)致了流度比擬大，造成水的“指進(jìn)〞現(xiàn)象，最終導(dǎo)致原來油的采收率很低。盡管在理論上預(yù)測認(rèn)為用水驅(qū)開發(fā)稠油油藏的采收率很低，但是在很多的文獻(xiàn)中仍提及用水驅(qū)開發(fā)稠油油藏。所有的這些研究都說明涉及效率很低以及整體的采收率很低。但是，有重大意義的是：盡管在很高的流動比下，仍有局部原油被采出。實驗研究說明：水驅(qū)仍可以通過控制合理的注入速度采出稠油。雖然無法通過理論來預(yù)測水驅(qū)稠油的效率，但是在阿爾伯達(dá)省和薩斯喀徹溫省采用水驅(qū)稠油已經(jīng)50年了。經(jīng)常用水驅(qū)開發(fā)稠油油藏，主要因為注水相對是比擬廉價的以及雖然最終的采收率不是很高但仍是較為經(jīng)濟(jì)的。同時油田的管理人員對水驅(qū)的注入速度也有了豐富的經(jīng)歷。水驅(qū)對開發(fā)特殊的油藏是風(fēng)險比擬小的，也許只有更先進(jìn)的實驗研究和理論研究才是開發(fā)邊緣稠油油藏的最經(jīng)濟(jì)的做法。在加拿大的西部盡管經(jīng)常采用水驅(qū)開發(fā)稠油油藏，但是對水驅(qū)稠油的機(jī)理認(rèn)識還是很不清楚。Adams舉了很多在洛伊明斯特用水驅(qū)開發(fā)稠油油藏〔粘度在950-6500mPa.s〕的例子。最近Miller發(fā)表了關(guān)于一些實驗和油田現(xiàn)場的數(shù)據(jù)在水驅(qū)稠油應(yīng)用的文章，該篇文章的主要思想是在稠油油藏中水驅(qū)的涉及效率是很低的，但可以通過調(diào)整井網(wǎng)和井距來進(jìn)步。Smith提出了很多水驅(qū)稠油的機(jī)理的猜測包括保持地層壓力，混相驅(qū)，水的滲吸驅(qū)和重力驅(qū)，然而卻沒有提供能直接證明這些想法的數(shù)據(jù)。早先，Moore和Slobod以及Abrams在論文提到水驅(qū)的最終采收率是和水的突進(jìn)是有著直接的關(guān)系。所以，過去的很多研究都是針對在見水前水驅(qū)前緣的穩(wěn)定性。Peter和Flock指出水驅(qū)前緣的穩(wěn)定性是和油水流動比，注入的速度，巖石的潤濕性等因素有關(guān)的。這些因素用一個參數(shù)“不穩(wěn)定指數(shù)〞表示，指示見水后油的采收率下降是由于前緣變得不穩(wěn)定。Kumar也同樣認(rèn)為油水流動比影響油的采收率，提出油水流動比影響水驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理。所以，研究水驅(qū)稠油的機(jī)理不應(yīng)僅局限于見水前，還應(yīng)該關(guān)注見水后的機(jī)理。本篇文章將著重研究這方面。在水驅(qū)中需要考慮很多的力。粘滯力通常被用來描繪油水的運(yùn)動狀況。在見水之前，水注入到連續(xù)的油相孔道中，較高的注水速度通常是不穩(wěn)定的，所以水竄速度很快，在這個階段油相仍是連續(xù)相。因為注入水通過低阻的孔道形成“指進(jìn)〞而繞過油相所以壓力下降很快。在這種情況下，即使油相的相對浸透率比水相的高很多，因為油藏的壓力梯度很低，所以驅(qū)替油的作用力很小。正因為如此，普通油藏的相對浸透率的模型對稠油水驅(qū)是不適用的。此時的油相仍是連續(xù)相，仍有開采的價值。在薄油層和巖心中，特別是油水的密度相近時，重力的作用是很小的。另外的一個力是毛管力，當(dāng)?shù)貙颖憩F(xiàn)為親水時，水相將剝蝕附著在巖石外表的油膜