通过润湿性改变提高致密油藏采收率.doc

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1、通过润湿性改变提高致密油藏采收率PrateekKathel等摘要：在裂缝性油藏，注水效率受水自然渗吸至含油基岩块中的控制。当基岩是油湿或混合润湿型时，由于渗吸作用，几乎开采不到原油。本次研究的目的就是确定出可以添加到注入水中的化学剂，使其可以渗吸到初始的混合润湿、致密裂缝性砂岩油藏中。评价了在油藏温度和矿化度情况下水稳定性的一些表面活性剂。测试了富含粘土的砂岩接触角。在储集岩上进行的自吸测试表明，使用稀释（0.1%重量）的表面活性剂溶液可以将矿物板上的润湿性从油湿性改变为更亲水的条件。通过在致密（〜1

2、0μD）油湿/混合润湿的砂岩储层岩心进行自吸实验，提高采收率高达68%OOIP。利用数值模拟进行参数研究表明，采收率随着润湿性的改变、裂缝密度的增加和原油粘度的降低而增加。1引言由于常规石油资源的快速衰竭，迫切需要开发诸如致密原油这样的非常规石油资源。北美致密原油24个油藏估算储量超过300亿桶，其中只有14个油藏正在开发中（Forrest等，2011）。大量的致密地层油藏仍然未开采。即使采用了长井段水平井及大型压裂（Manrique等，2010年）之后，初期的开采量仍低至原始石油地质储量的5.0%-

3、10.0%。致密油湿裂缝性砂岩油藏的开采就是一个挑战。如果地层是油湿和裂缝性的（驱油效率较差），水驱采收率非常低，因为油没有通过自吸采出，并且岩石基质仍然被油饱和。裂缝性致密油藏的采收率主要取决于岩石基质的润湿性能。这类油藏一次采油后仍有大量的剩余油，促使人们具有强大的动力去开发新的二次采油方法。对致密地层许多研究者采用压裂的方法（Miller等，2008；Buffington等，2010）提高采收率。也曾有研究聚焦于在致密油藏中注入二氧化碳（Arshad等，2009；Ren等，2011）。但地层裂缝

4、的存在不利于CO2驱（Arshad等，2009），会导致驱油效率差，并发生早期突破的现象。本文研究了裂缝性致密油砂岩地层基于混合润湿/油湿的润湿性改变的提高采收率技术。润湿性是影响岩石流体性质的一个重要的储层物性，如相对渗透率、毛细管压力和流体相的分布。润湿性取决于盐水、石油、矿物组分以及温度（Anderson等，1986；Buckley,2001；Gupta，2010）。Wang和Gupta（1995）研究了温度和压力对储层岩石润湿性的影响。压力对接触角并没有明显的影响；相反，温度对原油/盐水/石英

5、系统的湿润性有明显的影响。Kumar等人（2008）利用原子力显微术表明，岩石的润湿性受吸附在矿物表面的沥青成分的控制。在裂缝性储层，如果把润湿性改变为水湿，大量的原油可以通过自渗吸作用而采出。岩石的润湿性可以使用表面活性剂、低矿化度盐水（Nasralla等，2013）的热采和化学法以及通过选择性离子的方法来改变（Zhang等，2006；RezaeiDoust等，2009；Gupta等，2011）。热采方法需要很高的温度（〜200℃）；即使是低矿化度盐水过程也需要较高的温度（RezaeiDoust等，

6、2010）。在低和高温条件下表面活性剂可以潜在的改变润湿性，并且还可以降低油-水界面的IFT（界面张力）。过去的研究已经确定了阳离子（Austad等，2003；Standnes和Austad，2000a,b）、阴离子（Seethepalli等，2008；Adibhatla等；2008；Gupta等，2010年）和非离子表面活性剂（Xie等，2004年；Gupta等，2010；Sharma等，2011）作为润湿性改变剂。阴离子表面活性剂是砂岩油藏润湿性改变的最好选择，因为它们在砂岩表面形成一个负电荷，导

7、致吸附性降低。文献中假定润湿性变化有不同的机理。Kumar等人（2008）提出，吸附的有机组分由阴离子表面活性剂而产生了胶束增溶。Standnes和Austad(2000)指出，从来自白垩系地表的石油中可以看出，湿润性的改变使阳离子表面活性剂与吸附带负电荷的羧酸盐之间产生了离子对。这些离子溶解在油相和微粒中。他们还认为，由于毛细管力的作用，渗吸机理取决于有机质从岩石表面的解吸以及水在多孔介质中的渗吸。有机分子解吸与表面活性剂在油-水-岩石边界的扩散有关，并认为初始渗吸阶段确定了整个过程的速率。这项工作

8、的目的是要寻找一种在油藏温度（59°C）下，使致密砂岩润湿性改变的表面活性剂。研究了在油藏温度条件下几种盐度的含水稳定的表面活性剂。使用旋转液滴张力计测定了在不同盐度的油-水界面张力以及粘土矿物上油-表面活性剂溶液的接触角。经两个不同盐度的多次自吸实验测试了表面活性剂的功效。还对文献中提出的渗吸的标定数据组（Mattax等，1962；Ma等，1997）用我们的实验数据进行了测试。用以前开发的室内数值模拟器进行数值模拟（Adibhatla等，2005）。基