低注水速度提高稠油油藏采收率的机理-综合新能源论文(1)

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翻新时间：2023-04-17

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低注水速度提高稠油油藏采收率的机理-综合新能源论文(1)

摘要稠油油藏在一次采油完成后，仍有相当大部分的剩余油。水驱的方法常常可以提高石油的采收率。

通常认为常规的水驱油理论在稠油油藏中是不适用的。但是，在这些油藏中的水驱机理，尤其是水突破到井筒时的机理仍不是很清楚。

这篇文章将阐述注入水在不同的注入速度下注入含有稠油和束缚水的岩心中。在一些岩心中，油中是不含自由气的，水驱作为主要驱油的方法。

在另外一些岩心中，水驱是作为二次采油的方法。本次实验是用不同的注入速度来驱替装在一个线性的系统中的高粘度的原油（11500 mPa.s， 23℃）。

研究粘度和毛管力在一次采油和二次采油中的影响。一个很常见的错误，认为毛管力在开采稠油是一个可以忽略的因素。

然而在本次实验中这些力以及见水后的渗吸作用对提高一次采油和二次采油的采收率起着重要的作用。加拿大的稠油油藏和沥青油藏数目在世界中是比较多的国家之一。

艾伯塔能源部以及公共事业委员会认为仅在艾伯塔地区就有超过2700亿立方米的这种油藏，因为储层中的重质组分占较高的比例，所以用热采是不经济的。稠油是几种特殊的油藏类型之一，粘度通常在50-50000 mPa.s以及较低的API。

稠油通常具有高孔高渗以及胶结疏松。在三维中显示，砂岩的孔隙度是比较均一的，但是由于原油自身的高粘度的特性，使得在储层不是很容易流动。

原油在原始的条件下可能有溶解气，所以部分的原油可以通过溶解气驱开采。一次采油的采出程度通常为5%。

水驱是普通油藏二次采油的一种常见方法。在稠油油藏中，因为原油的粘度极其高，导致了流度比较大，造成水的“指进”现象，最终导致原来油的采收率很低。

尽管在理论上预测认为用水驱开发稠油油藏的采收率很低，但是在很多的文献中仍提及用水驱开发稠油油藏。所有的这些研究都表明波及效率很低以及整体的采收率很低。

但是，有重大意义的是：尽管在很高的流动比下，仍有部分原油被采出。实验研究表明：水驱仍可以通过控制合理的注入速度采出稠油。

虽然无法通过理论来预测水驱稠油的效率，但是在阿尔伯达省和萨斯喀彻温省采用水驱稠油已经50年了。经常用水驱开发稠油油藏，主要因为注水相对是比较便宜的以及虽然最终的采收率不是很高但仍是较为经济的。

同时油田的管理人员对水驱的注入速度也有了丰富的经验。水驱对开发特殊的油藏是风险比较小的，也许只有更先进的实验研究和理论研究才是开发边缘稠油油藏的最经济的做法。

在加拿大的西部尽管经常采用水驱开发稠油油藏，但是对水驱稠油的机理认识还是很不清楚。Adams举了很多在洛伊明斯特用水驱开发稠油油藏（粘度在950-6500 mPa.s）的例子。

最近Miller发表了关于一些实验和油田现场的数据在水驱稠油应用的文章，该篇文章的主要思想是在稠油油藏中水驱的波及效率是很低的，但可以通过调整井网和井距来提高。Smith提出了很多水驱稠油的机理的猜想包括保持地层压力，混相驱，水的渗吸驱和重力驱，然而却没有提供能直接证明这些想法的数据。

早先，Moore和Slobod以及Abrams在论文提到水驱的最终采收率是和水的突进是有着直接的关系。所以，过去的很多研究都是针对在见水前水驱前缘的稳定性。

Peter和Flock指出水驱前缘的稳定性是和油水流动比，注入的速度，岩石的润湿性等因素有关的。这些因素用一个参数“不稳定指数”表示，指示见水后油的采收率下降是由于前缘变得不稳定。

Kumar也同样认为油水流动比影响油的采收率，提出油水流动比影响水驱的驱油机理。所以，研究水驱稠油的机理不应仅局限于见水前，还应该关注见水后的机理。

本篇文章将着重研究这方面。在水驱中需要考虑很多的力。

粘滞力通常被用来描述油水的运动状况。在见水之前，水注入到连续的油相孔道中，较高的注水速度通常是不稳定的，所以水窜速度很快，在这个阶段油相仍是连续相。

因为注入水通过低阻的孔道形成“指进”而绕过油相所以压力下降很快。在这种情况下，即使油相的相对渗透率比水相的高很多，因为油藏的压力梯度很低，所以驱替油的作用力很小。

正因为如此，普通油藏的相对渗透率的模型对稠油水驱是不适用的。此时的油相仍是连续相，仍有开采的价值。

在薄油层和岩心中，特别是油水的密度相近时，重力的作用是很小的。另外的一个力是毛管力，当地层表现为亲水时，水相将剥蚀附着在岩石表面的油膜，以及通过吸渗驱替出额外的油。

本文认为在见水后起主要作用的两种力是毛管力和粘滞力。早期的

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