一種離子匹配水驅提高采收率的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種離子匹配水驅提高采收率的方法，屬于石油開采技術領域。
【背景技術】
[0002] 油田注水是補充地層能量，建立驅替壓力系統最簡單有效的方法之一，也是大多 數油田上產的主體技術，而且，水驅在相當長的時間內仍將是全球油田開發的主體技術。低 滲、特低滲透油藏開發的重要性通過儲量構成、產量貢獻的分析顯而易見。隨著開發程度的 不斷加深，低滲油田的經濟有效開發仍然面臨著產量遞減與實現采收率、采油指數下降與 提液穩油、建立有效壓力驅替系統與控制含水等多重的挑戰。不同于中高滲油藏，化學驅、 混相驅、空氣驅等提高采收率技術在低滲透油藏的應用受油藏條件、物料來源等因素的影 響，仍然沒有取得實質性的突破。
[0003] 研究微細流動環境下流動介質與儲層相互作用及滲流機理問題對解決低滲油藏 開發問題具有指導意義。面臨的關鍵問題是揭示注入介質-原油-地層水-儲層中的相互 作用機制，并研發通過發揮利用儲層-流體的相互作用機制提高精細化水驅的效果。國外 在水驅精細化方面的重點方向是低礦化度水驅，最早在1996年Tang G.Q.和Morrow(Tang and Morrowl999a;Tang and Morrowl996;Tang and Morrowl997;Tang and Morrowl999b) 最早報道了巖心驅替實驗中的低礦化度效應，提出稀釋地層水的驅油效率要高于原始地層 水的驅油效率。
[0004] 此后國外針對高鹽油藏、注海水油藏等開展了大量研究，為低礦化度效應提出了 多種機理解釋，近三年來低礦化度水驅已經成為學術界的研究熱點，每年SPE、SCA、EOR等 國際會議的論文中涉及低礦化度水驅的論文數量呈指數上升。國際上的大石油公司和高等 院校在低礦化度水驅方面投入了大量研究力量，并在敘利亞、阿拉斯加北坡等油田開展了 現場試驗。BP提出的LoSal技術(低礦化度水驅）（BP2011; Jerauld, et al. 2008; Lager, et al. 2008; Shiran and Skauge2012)、Shell提出的DWF技術(設計水驅）等其本質都是低礦 化度水驅。
[0005] 但是，對于用于低滲透砂巖油藏的水驅用水提高采收率的效果，目前還沒有合適 的評價方法。

【發明內容】

[0006] 為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種離子匹配水驅提高采收率的方 法，通過采用離子匹配水進行驅油作業改變界面離散力，從而提高油藏的采收率。
[0007] 為達到上述目的，本發明提供了一種離子匹配水驅提高采收率的方法，其包括以 下步驟：
[0008] 目標低滲透砂巖油藏的檢測：
[0009] 根據目標低滲透砂巖油藏的地層水的離子類型和強度，采用公式（1)計算得到地 層水的Debye常數：
【主權項】
1. 一種離子匹配水驅提高采收率的方法，其包括以下步驟： 目標低滲透砂巖油藏的檢測： 根據目標低滲透砂巖油藏的地層水的離子類型和強度，采用公式（1)計算得到地層水 的Debye常數：
在公式（1)中：k為玻爾茲曼常數，T為水的絕對溫度，ε ^為絕對介電常數，ε為介質 相對介電常數，i代表水中的離子；P =Oi為離子密度，單位為mol/L ;Zi為離子i的化合價； 測定目標低滲透砂巖油藏的油/水/巖石的Hamaker常數，采用公式（2)、（3)計算地 層水對應的范德華引力 Van-der-Woals *
在公式（2)中，A為Hamaker常數；λ為London波長，單位為nm ;h (X)為油/水和水/ 巖石界面之間的距離，單位為nm ; 測定目標低滲透砂巖油藏的油/水和水/巖石界面的Zeta電位，采用公式（3)、（4)計 算地層水對應的雙電層斥力nelec;tHc;al: 1X 1 Uw \ ~
在公式（3)、（4)中：rl、r2分別代表油/水、水/巖石的界面；別為油/水、 水/巖石界面在X方向的Zeta電位值；Vtl為油/水、水/巖石界面在X=O位置處的Zeta 電位值，直接測試得出；kB為波爾滋蔓常數；Ψμ為油/水界面的Zeta電位,單位為mV ; Il^2 為水/巖石界面的Zeta電位,單位為mV ; κ為德拜長度，單位為πΓ1 ;Ak為比例常數；e為基 本電荷，單位為C ;nb為溶液中的離子數密度； 結合Dybye常數和公式（5)計算地層水對應的結構力nstnKt_:
其中，h(x)為水膜厚度分布，單位為nm ;hs為德拜長度特征數； 根據公式（6)計算目標低滲透砂巖油藏的巖石/水和水/原油界面之間的微觀作用力 nT()tal，即地層水對應的nT(rtal，并得到地層水對應的nT()tal隨著界面距離變化的關系曲線： H Total H structure+ H electrical+ H Van-der-Woals (6)； 如果地層水對應的nT()tal全部大于0,并且地層水對應的nT(rtal隨著界面距離變化的關 系曲線整體呈現單調遞減的趨勢，那么該目標低滲透砂巖油藏無須采用離子匹配水進行水 驅作業；如果地層水對應的nT(rtal并不均大于〇或者地層水對應的n T()tal隨著界面距離變 化的關系曲線的一部分呈現單調遞增的趨勢，則對該目標低滲透砂巖油藏采用離子匹配水 進行水驅作業； 離子匹配水的選擇： 根據目標低滲透砂巖油藏的地層水的礦化度選擇離子匹配水，根據該離子匹配水的離 子類型和強度，采用公式（1)計算得到離子匹配水的Debye常數； 測定離子匹配水與目標低滲透砂巖油藏的原油、巖石之間的油/水/巖石的Hamaker 常數，采用公式（2)計算離子匹配水對應的范德華引力nVan_d"_WMls; 測定離子匹配水與目標低滲透砂巖油藏的原油、巖石之間的油/水和水/巖石界面 Zeta電位，采用公式（3)、（4)計算離子匹配水對應的雙電層斥力nelec;tHc;al ; 結合Dybye常數和公式（5)計算離子匹配水對應的結構力nstnKtUM; 根據公式（6)計算離子匹配水與目標低滲透砂巖油藏的原油、巖石之間的巖石/水和 水/原油界面之間的微觀作用力nT()tal，即離子匹配水對應的nT()tal，并得到離子匹配水對 應的n T(rtal隨著界面距離變化的關系曲線； 如果離子匹配水對應的nT()tal均大于0,并且離子匹配水對應的nT(rtal隨著界面距離變 化的關系曲線整體呈現單調遞減的趨勢，那么進行巖心流動性試驗；如果離子匹配水對應 的nT()tal并不均大于0或者離子匹配水對應的n T(rtal隨著界面距離變化的關系曲線的一部 分呈現單調遞增的趨勢，則調整離子匹配水的組成，降低礦化度，提高二價陰離子的含量， 重新計算離子匹配水對應的n T(rtal，并得到新的離子匹配水對應的nT(rtal隨著界面距離變 化的關系曲線，直到離子匹配水對應的n T()tal均大于0,并且離子匹配水對應的nT()tal隨著 界面距離變化的關系曲線整體呈現單調遞減的趨勢； 巖心流動性試驗： 利用巖心對地層水和離子匹配水進行巖心流動性試驗，得到采收率與注入PV數的關 系曲線； 如果離子匹配水對應的采收率均大于地層水對應的采收率，則確定該離子匹配水適用 于該目標低滲透砂巖油藏，并進行水驅作業； 如果離子匹配水對應的采收率并非均大于地層水對應的采收率，則確定該離子匹配水 不適用于該目標低滲透砂巖油藏，調整離子匹配水的組成，降低礦化度，提高二價陰離子的 含量，重新進行計算離子匹配水對應的n T(rtal、得到新的離子匹配水對應的nT()tal隨著界面 距離變化的關系曲線以及巖心流動性試驗，直到離子匹配水對應的采收率均大于地層水對 應的采收率，之后進行水驅作業。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述λ =1. 00E+02nm，kB=l. 38E-23JK-1， Τ=2· 98E+02K，hs=5. 00E-02nm，e=l. 602E-19C，ε。=8· 85X KT12 法拉 / 米。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，水的相對介電常數為78. 36,油的相對介電常數 為7. 3,巖石的相對介電常數為8. 0。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述h (X)的取值為0. 4-20mm，優選0. 5-20mm。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述離子匹配水的礦化度不低于目標低滲透砂 巖油藏的臨界水敏礦化度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述地層水中含有Ca2+和Mg2+。
7. 根據權利要求1或6所述的方法，其中，所述地層水的礦化度不低于10000mg/L，Ca2+ 和Mg 2+的含量之和不低于100mg/L。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述離子匹配水含有Ca2+和Mg2+。
9. 根據權利要求1或8所述的方法，其中，以離子匹配水的體積計，所述離子匹配水的 組成包括：K++Na+的含量為1900mg/L，Ca 2+的含量為200mg/L，Mg2+的含量為30mg/L，HC03_的 含量為30mg/L，Cl-的含量為3199mg/L，SO/-的含量為210mg/L，礦化度為5569mg/L。
【專利摘要】本發明提供了一種離子匹配水驅提高采收率的方法。該方法包括以下步驟：目標低滲透砂巖油藏的檢測、離子匹配水的選擇、巖心流動性試驗等。該方法是以低滲透砂巖油藏為對象，以深化離子匹配水驅-油/水/巖石微觀作用機理為目標，攻克離子匹配水驅降壓增注技術，突破低滲透油藏提高采收率技術瓶頸，建立以離子匹配水為載體的低滲透砂巖油藏提高采收率技術，形成具有自主知識產權的離子匹配水驅提高驅油效率技術。
【IPC分類】E21B43-20
【公開號】CN104632151
【申請號】CN201310561246
【發明人】謝全, 伍家忠, 劉慶杰, 馬德勝
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月12日