一种离子匹配水驱提高采收率的方法

摘要

本发明提供了一种离子匹配水驱提高采收率的方法。该方法包括以下步骤：目标低渗透砂岩油藏的检测、离子匹配水的选择、岩心流动性试验等。该方法是以低渗透砂岩油藏为对象，以深化离子匹配水驱-油/水/岩石微观作用机理为目标，攻克离子匹配水驱降压增注技术，突破低渗透油藏提高采收率技术瓶颈，建立以离子匹配水为载体的低渗透砂岩油藏提高采收率技术，形成具有自主知识产权的离子匹配水驱提高驱油效率技术。

主权项

一种离子匹配水驱提高采收率的方法，其包括以下步骤：目标低渗透砂岩油藏的检测：根据目标低渗透砂岩油藏的地层水的离子类型和强度，采用公式(1)计算得到地层水的Debye常数：$\kappa ={(\underset{i}{\Sigma }{\rho }_{\infty i}{e}^2{Z}_i^2/{ϵ}_0\mathrm{ϵkT})}^{1/2}---\left(1\right)$在公式(1)中：k为玻尔兹曼常数，T为水的绝对温度，ε₀为绝对介电常数，ε为介质相对介电常数，i代表水中的离子；ρ_∞i为离子密度，单位为mol/L；Z_i为离子i的化合价；测定目标低渗透砂岩油藏的油/水/岩石的Hamaker常数，采用公式(2)、(3)计算地层水对应的范德华引力Π_{Van‑der‑Woals}：${\Pi }_{\mathrm{Van}-\mathrm{der}-\mathrm{Waals}}\left(h\right)=\frac{-A(15.96h\left(x\right)/\lambda +2)}{12\mathrm{\pi h}{\left(x\right)}^3{(1+5.32h\left(x\right)/\lambda )}^2}---\left(2\right)$在公式(2)中，A为Hamaker常数；λ为London波长，单位为nm；h(x)为油/水和水/岩石界面之间的距离，单位为nm；测定目标低渗透砂岩油藏的油/水和水/岩石界面的Zeta电位，采用公式(3)、(4)计算地层水对应的双电层斥力Π_electrical：${\Pi }_{\mathrm{electrical}}\left(h\right)=n_b{k}_{B}T\left(\frac{2{\psi }_{r1}\left(x\right){\psi }_{r2}\left(x\right)\cosh \left(\mathrm{\kappa h}\left(x\right)\right)-{\psi }_{r1}^2\left(x\right)-{\psi }_{r2}^2\left(x\right)}{{\left(\sinh \left(\mathrm{\kappa h}\left(x\right)\right)\right)}^2}\right)---\left(3\right);$ψ_x=ψ₀e^‑κh(x)               (4)在公式(3)、(4)中：r1、r2分别代表油/水、水/岩石的界面；ψ_r1、ψ_r2分别为油/水、水/岩石界面在x方向的Zeta电位值；ψ₀为油/水、水/岩石界面在x=0位置处的Zeta电位值，直接测试得出；k_B为波尔滋蔓常数；ψ_r1为油/水界面的Zeta电位，单位为mV；ψ_r2为水/岩石界面的Zeta电位，单位为mV；κ为德拜长度，单位为m^‑1；A_k为比例常数；e为基本电荷，单位为C；n_b为溶液中的离子数密度；结合Dybye常数和公式(5)计算地层水对应的结构力Π_structure：${\Pi }_{\mathrm{structure}}=A_k\exp (-\frac{h\left(x\right)}{h_s})---\left(5\right);$其中，h(x)为水膜厚度分布，单位为nm；h_s为德拜长度特征数；根据公式(6)计算目标低渗透砂岩油藏的岩石/水和水/原油界面之间的微观作用力Π_Total，即地层水对应的Π_Total，并得到地层水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线：Π_Total=Π_structure+Π_electrical+Π_{Van‑der‑Woals}      (6)；如果地层水对应的Π_Total全部大于0，并且地层水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线整体呈现单调递减的趋势，那么该目标低渗透砂岩油藏无须采用离子匹配水进行水驱作业；如果地层水对应的Π_Total并不均大于0或者地层水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线的一部分呈现单调递增的趋势，则对该目标低渗透砂岩油藏采用离子匹配水进行水驱作业；离子匹配水的选择：根据目标低渗透砂岩油藏的地层水的矿化度选择离子匹配水，根据该离子匹配水的离子类型和强度，采用公式(1)计算得到离子匹配水的Debye常数；测定离子匹配水与目标低渗透砂岩油藏的原油、岩石之间的油/水/岩石的Hamaker常数，采用公式(2)计算离子匹配水对应的范德华引力Π_{Van‑der‑Woals}；测定离子匹配水与目标低渗透砂岩油藏的原油、岩石之间的油/水和水/岩石界面Zeta电位，采用公式(3)、(4)计算离子匹配水对应的双电层斥力Π_electrical；结合Dybye常数和公式(5)计算离子匹配水对应的结构力Π_structure；根据公式(6)计算离子匹配水与目标低渗透砂岩油藏的原油、岩石之间的岩石/水和水/原油界面之间的微观作用力Π_Total，即离子匹配水对应的Π_Total，并得到离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线；如果离子匹配水对应的Π_Total均大于0，并且离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线整体呈现单调递减的趋势，那么进行岩心流动性试验；如果离子匹配水对应的Π_Total并不均大于0或者离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线的一部分呈现单调递增的趋势，则调整离子匹配水的组成，降低矿化度，提高二价阴离子的含量，重新计算离子匹配水对应的Π_Total，并得到新的离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线，直到离子匹配水对应的Π_Total均大于0，并且离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线整体呈现单调递减的趋势；岩心流动性试验：利用岩心对地层水和离子匹配水进行岩心流动性试验，得到采收率与注入PV数的关系曲线；如果离子匹配水对应的采收率均大于地层水对应的采收率，则确定该离子匹配水适用于该目标低渗透砂岩油藏，并进行水驱作业；如果离子匹配水对应的采收率并非均大于地层水对应的采收率，则确定该离子匹配水不适用于该目标低渗透砂岩油藏，调整离子匹配水的组成，降低矿化度，提高二价阴离子的含量，重新进行计算离子匹配水对应的Π_Total、得到新的离子匹配水对应的Π_Total随着界面距离变化的关系曲线以及岩心流动性试验，直到离子匹配水对应的采收率均大于地层水对应的采收率，之后进行水驱作业。