[發明專利]利用重力效應控制表面活性劑驅油中粘性指進方法及裝置

有效

• 申請號: 201810485002.2
• 申請日: 2018-05-20
• 公開（公告）號: CN108533239B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 鐘會影;李園園;楊庭寶;尹洪軍;那雪芳
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22;E21B47/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種利用重力效應控制表面活性劑驅油中粘性指進方法，其特征在于：

(一)注采滲流傾角可調式填砂物理模型設計：建立根據孔、滲參數要求選擇石英砂目數和混合比例所壓實填砂物理模型(1)的原始束縛水狀態，水驅至殘余油飽和度，并獲取填砂物理模型(1)的水相相對滲透率和油相相對滲透率，完成構建殘余油飽和度的填砂物理模型(1)，再將所述填砂物理模型(1)通過卡瓦接頭(8)置于翻轉軸(4)上，翻轉軸(4)一端連接旋轉軸承座(2)，另一端相接于單頭蝸輪蝸桿減速機(3)，旋轉軸承座(2)安裝在支撐架(7)上，角位移變送器(6)通過輸入法蘭螺栓連接于單頭蝸輪蝸桿減速機(3)上，利用具有高精度碼盤的伺服電機(5)驅動單頭蝸輪蝸桿減速機(3)獲得動力輸出，填砂物理模型(1)傾斜設置，填砂物理模型(1)注入端在下、填砂物理模型(1)采出端在上，對填砂物理模型(1)進行不同程度旋轉，實現填砂物理模型(1)兩端傾角的改變，借助連接于單頭蝸輪蝸桿減速機(3)的角位移變送器(6)來測量、控制注采滲流傾角，并由單頭蝸輪蝸桿減速機(3)實現對目標調節傾角的自鎖；同時，為了獲取驅替前緣運移中流體的物性參數，填砂物理模型(1)自注入端至采出端沿程布置采樣點；完成注采滲流傾角可調式填砂物理模型的設計；

(二)重力效應下表面活性劑溶液驅替相與形成微乳液段塞界面區域的滲流速度關聯：考慮一元表面活性劑驅油過程中在降低粘附功、剝離殘余油形成“油墻”推進的同時，表面活性劑體系與殘余油的乳化必然會形成微乳液段塞，在多相滲流前緣推進中，自填砂物理模型(1)注入端至采出端，將填砂物理模型(1)多孔介質區域劃分為表面活性劑溶液驅替相區域、微乳液段塞區域、“油墻”區域、殘余油帶區域，構建控制粘性指進行為的臨界界面；對于沿程第一個界面區域：表面活性劑溶液驅替相與形成微乳液段塞的界面區域，在具有某滲流傾角時，依據達西定律，關聯重力效應存在下該界面區域的穩定滲流速度表達式：

其中，

上式中：V_s-e為表面活性劑溶液驅替相與形成微乳液段塞界面區域的滲流速度，m/s；ρ_s為表面活性劑溶液密度，kg/m³；μ_s為表面活性劑溶液粘度，Pa.s；μ_e為微乳液粘度，Pa.s；ρ_e為微乳液密度，kg/m³；K為模型絕對滲透率，m²；φ為模型孔隙度，％；K_s為表面活性劑溶液相對滲透率；K_e為微乳液相對滲透率；M_s-e為表面活性劑溶液與微乳液的流度比；g為重力加速度常數，9.8m/s²；α為注采滲流傾角，α∈(0,90°]；

(三)重力效應下形成微乳液段塞與推進“油墻”界面區域的滲流速度關聯：將具有某滲流傾角時的沿程第二個界面區域：微乳液段塞與所推進“油墻”的界面區域，進行重力效應下相應穩定滲流速度的關聯，關聯表達式為：

但在所推進“油墻”中，既有流動油相，又存在流動水相，“油墻”區域的流度便由油相流度和水相流度共同構成，因此定義：

上式中：V_e-o為微乳液段塞與形成“油墻”界面區域的滲流速度，m/s；ρ_e為微乳液密度，kg/m³；ρ_o為油相密度，kg/m³；μ_e為微乳液粘度，Pa.s；μ_o為油相粘度，Pa.s；μ_w為水相粘度，Pa.s；K為模型絕對滲透率，m²；φ為模型孔隙度，％；K_e為微乳液相對滲透率；K_ro為油相相對滲透率；K_rw為水相相對滲透率；M_e-o為微乳液與“油墻”的流度比；g為重力加速度常數，9.8m/s²；α為注采滲流傾角，α∈(0,90°]；

(四)物理模型一元表面活性劑驅前緣及滲流物性參數獲取：在填砂物理模型(1)改變注采端傾角前，將某已知組成性質的一元表面活性劑體系注入水驅至殘余油飽和度的填砂物理模型(1)，隨著驅替前緣的推進，依次在沿程采樣點采樣，將采樣粘度最大時的滲流介質作為一元表面活性劑驅替中所形成的微乳液，同步采樣測試微乳液段塞的密度，從而獲得與前緣已知油相、水相及表面活性劑溶液相對應的物性參數，物性參數包括ρ_o，μ_o，μ_w，ρ_s，μ_s，ρ_e，μ_e；同時，在具有超低界面活性時，多相滲流過程中的表面活性劑溶液相對滲透率和微乳液相對滲透率均可以看作為1；

進而根據步驟(二)、(三)分別確定出在改變注采端傾角至某滲流傾角α時，重力效應下表面活性劑溶液驅替相與形成微乳液段塞界面區域的滲流速度V_s-e及形成微乳液段塞與推進“油墻”界面區域的滲流速度V_e-o；

完成驅替前緣及滲流物性參數的獲取；

(五)重力效應穩定驅替前緣去含油飽和度：為了保證維持穩定的多相滲流特征，對某滲流傾角α時所得到沿程第一個界面區域和第二個界面區域各自的滲流速度V_s-e和V_e-o相比較，取二者中的較小值作為控制粘性指進行為的穩定滲流速度，并按下式確定控制粘性指進的表面活性劑溶液臨界注入流量：

Q＝A·V_crit

式中：Q為表面活性劑溶液臨界注入流量，m³/s；A為垂直于滲流方向上的截面積，m²；V_crit為穩定滲流速度，m/s；

按此表面活性劑溶液臨界注入流量，在物理模型構建水驅殘余油飽和度后，利用與步驟(四)相同性質的一元表面活性劑體系對該注采滲流傾角α的模型進行恒流量驅替去含油飽和度，通過充分發揮重力效應控制粘性指進行為、穩定驅替前緣的方法獲得驅油效率的提高；

由此完成重力效應控制表面活性劑驅油中粘性指進行為方法構建。