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【油气专栏】SCI文章中的纽迈身影2

【油气专栏】SCI文章中的纽迈身影2

由于前文分析得出小孔渗吸作用并不明显,所以下面(利用小核磁技术)探究纳米级孔隙和大孔在渗吸过程中,哪些因素会对最终采油率有影响。

1.注入速率对渗吸作用的影响

由于本次实验简单来说是吸水(活性剂溶液)驱油的过程,而活性剂溶液的接触角测试均小于90度,所以毛管力在渗吸过程中扮演动力作用。而渗吸过程涉及动力(毛管力)与阻力(粘滞力)的平衡,而这一点就恰好反映在图6中。

图6:注入速率与渗吸采油率的关系


图6:注入速率与渗吸采油率的关系


随着注入速率增高,纳米孔的采油率逐渐降低,而大孔的采油率逐渐升高。这是由于当注入压力升高后,大孔中的流动阻力明显小于纳米孔隙,因此渗吸入岩心内部的水溶液更容易将大孔中的原油驱替出来。而纳米孔隙的渗吸却是一个相对缓慢的过程,减小注入速率,可以使得纳米孔的渗吸进行的更充分完全。

2.渗吸时间对渗吸作用的影响

单纯考虑渗吸时间对渗吸的影响,那当然是时间越长渗吸效果越好,作者在这里将渗吸时间和注入时间合并考虑,较长的渗吸时间意味着较短的注入时间。二者关系如下表。


表3:注入时间与渗吸时间的关系

表3:注入时间与渗吸时间的关系


由图7可知,当渗吸时间占总时间的75%时,纳米孔和总孔的采油率都达到了最大值,分别为39.6%和37.6%。总体来说,渗吸时间加长对于渗吸效果是有利的,在渗吸比例为75%处取得最优值。

图7:渗吸时间与渗吸采油率的关系


图7:渗吸时间与渗吸采油率的关系

3.表面张力对渗吸作用的影响

通过改变水溶液中表面活性剂的浓度可以改变表面张力,而表面张力又通过毛管作用进而对渗吸效果产生影响。本次实验分别使用浓度为0,0.03%,0.1%和0.3%的活性剂溶液,其对应于表面张力分别为21.8,7.2,0.7和1.0mN/m。
由图8表明,随着表面张力增加,采油率呈现先增加后下降的趋势。纳米孔的最大采油率对应表面张力为7.2mN/m,而大孔的最大采油率对应表面张力为1.0mN/m。最优的表面张力应该是同时兼顾毛管力与驱动力,从而获得最大的驱油效率。

图8:表面张力与渗吸采油率的关系


图8:表面张力与渗吸采油率的关系

4.基质渗透率对渗吸作用的影响

由图9可知,当基质渗透率增加时,无论是纳米级孔隙还是大孔对应的采油率都有显著提高。具体来说,当渗透率从0.52mD升高到3.46mD后,总的采收率提高了1.6倍。这主要有两方面因素,一方面是高渗岩心本身纳米级孔隙较少;另一方面是高渗通道大大提高了油气运移能力。

图9:基质渗透率与渗吸采油率的关系


图9:基质渗透率与渗吸采油率的关系

5.核磁成像结果

在渗吸之前,渗吸过程中和渗吸之后还分别进行了MRI分析。其中黄色部分为油的信号,蓝色部分为水溶液信号。随着渗吸进行,发现在距离底部1/3的裂缝处(箭头所示位置)率先发生较强的流体交换。随着渗吸进行,受控于毛管力与粘滞阻力,岩心的含油饱和度逐渐降低,含水饱和度逐渐升高,渗吸结束后的最终采油率达到16.4%。

图10:渗吸过程的核磁成像结果


图10:渗吸过程的核磁成像结果

结论

1.对渗吸过程T2谱分析表明3.0nm到1.7微米的纳米级孔隙对应采油率17.4%,8.5微米到309.3微米的大孔对应的采油为14.2%。
2.较高的注入速率导致大孔的较高采油率,渗吸时间的增加可以显著提高纳米级孔隙的渗吸驱油效果。
3.较高的溶液表面张力可以通过增加毛管作用来提高纳米级孔隙和总孔隙的采油率,较高的岩心渗透率对于渗吸作用也有明显的促进作用。

参考文献:
Caili Dai, Rui Cheng, Xin Sun, et al. Oil migration in nanometer to micrometer sized pores of tight oil sandstone during dynamic surfactant imbibition with online NMR. Fuel 2019, 245: 544-553.

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