吳飛鵬，李娜，楊維，陳佳豪，丁步杰，夏雷，劉靜，王聰，汪廬山

（1. 中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266000；2. 延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000；3. 中國石化石油工程技術(shù)研究院有限公司，山東東營 257000；4. 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營 257000）

0 引言

目前中國大多數(shù)油田已進(jìn)入高含水期，儲集層內(nèi)已形成主流通道，剩余油富集在主流通道兩側(cè)的巖石壁面上或是無法波及到的小孔隙中。通過增加過水倍數(shù)或利用表面活性劑可將孔隙壁面上殘存的部分油膜驅(qū)替出來。儲集層的非均質(zhì)性和水驅(qū)優(yōu)勢通道等因素使得表面活性劑無法廣泛波及而形成低效循環(huán)，且化學(xué)驅(qū)過程中多孔介質(zhì)內(nèi)流體為穩(wěn)定達(dá)西滲流，表面活性劑與原油在微觀孔隙內(nèi)接觸后，主要依靠表面活性劑在界面上聚集、油相內(nèi)的擴散等物理過程發(fā)揮效能，相互溶合作用較低，不能充分發(fā)揮作用[1-4]。同時，長期的注水開發(fā)使剩余油富集區(qū)內(nèi)形成一種油水界面平衡，這種平衡雖非常脆弱，但在擬穩(wěn)態(tài)水驅(qū)滲流過程中，驅(qū)替流體通道已趨于固化、穩(wěn)定，微平衡的油水界面會長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。激發(fā)一種微小外力擾動就能夠打破這種平衡狀態(tài)，可把水或化學(xué)劑引入剩余油富集區(qū)內(nèi)，提高孔隙內(nèi)波及系數(shù)，將剩余油驅(qū)出。水力脈動技術(shù)將注入流體由恒速注入變?yōu)槊}動式注入，直接作用于儲集層孔隙，激發(fā)巖石孔隙、原油、水三者界面的慣性擾動，從而打破微觀界面平衡，破壞剩余油聚集狀態(tài)，促進(jìn)表面活性劑分散，從而大幅提高水驅(qū)采收率[5]。

水力脈動技術(shù)多用于循環(huán)激勵煤巖層理、裂隙，形成漸進(jìn)式疲勞破裂[6-9]。注水過程中多以高頻水力振蕩、水力噴射及水力脈沖為主，用于近井地帶的物理解堵或物理-化學(xué)復(fù)合酸化等[10]。將水力脈動作為提高水驅(qū)采收率的開發(fā)技術(shù)，最早成功應(yīng)用在加拿大油砂冷采作業(yè)中[11]，作用距離可達(dá)80 m左右。德國呂勒穆爾油田弱固結(jié)砂巖儲集層實施脈動作業(yè)，作用井距400 m，措施實施周期15個月，注入能力平均增加了30%，提高原油采收率25個百分點[12-13]。在美國紐約州托納萬達(dá)煤焦油廠開展了非均質(zhì)條件下的脈動測試，結(jié)果表明脈動注入可使更多水流通過低滲透區(qū)域，有效減緩儲集層非均質(zhì)性帶來的不利影響[13]。上述成功的礦場試驗表明，孔隙膨脹波可沿水驅(qū)優(yōu)勢通道深部傳導(dǎo)，大幅降低含水率、延長生命周期、提高最終采收率，但是目前對其作用機理的研究僅停留在激發(fā)界面運移的定性分析，因此該技術(shù)未能得到廣泛推廣。

水動力學(xué)強化開采技術(shù)在改善滲透率、激發(fā)顆粒運移、提高注入井吸水能力等方面的機理研究已較成熟，但在改善水驅(qū)效果的作用機理方面尚處于研究初級階段。通過填砂管、平板玻璃填砂模型等裝置，從宏觀角度研究水力脈動波驅(qū)油過程中流體運移狀態(tài)及采收率變化規(guī)律，認(rèn)為水力脈動波可使流體與巖石骨架發(fā)生相對運動，清除邊界層，并對巖石骨架產(chǎn)生持續(xù)沖擊，造成巖石彈性變形，使孔道毛管壓力周期性變化，從而減小流體流動阻力，激勵剩余油從孔道排出[14-18]。這些研究充分證實了水力脈動波驅(qū)動可大幅提高水驅(qū)波及系數(shù)和水驅(qū)采收率，但在激勵微觀孔隙內(nèi)油水賦存狀態(tài)變化及動態(tài)運移規(guī)律方面尚不能精準(zhǔn)表征，難以明晰脈動頻率、振幅值等相關(guān)參數(shù)對水力脈動波強化驅(qū)油的動力機理，這已成為該技術(shù)礦場實踐工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵瓶頸。

基于此，本文利用可視化玻璃刻蝕模型及微觀圖像采集裝置，設(shè)計開展水力脈動波驅(qū)油微觀可視化實驗，研究水力脈動波驅(qū)動剩余油時油水賦存狀態(tài)及其運移規(guī)律，明確驅(qū)動剩余油的微觀機理，評價脈動頻率、脈動振幅值、續(xù)流壓力及持壓端壓力、溫度等因素對驅(qū)動不同微觀賦存狀態(tài)剩余油的敏感性，為礦場實踐參數(shù)優(yōu)化給出合理建議。

1 水力脈動波驅(qū)動剩余油微觀可視化實驗

1.1 實驗裝置及實驗方法

微觀可視化實驗裝置包括供液、微觀驅(qū)替、圖像采集、脈動控制等4個部分（見圖1）。供液部分由不銹鋼輸液架和儲液桶組成，通過調(diào)節(jié)不銹鋼輸液架的高度來調(diào)整脈動振幅值大小。微觀驅(qū)替部分包括玻璃刻蝕模型和LED光源。脈動控制部分由脈動開關(guān)、電磁閥和塑膠管組成，通過電磁閥控制頻率。圖像采集部分包括928D型顯微鏡和顯示器，記錄實驗過程中油水變化的動態(tài)過程。

圖1 水力脈動微觀可視化驅(qū)替裝置示意圖

具體實驗流程為：①按照圖 1連接實驗設(shè)備，檢查實驗設(shè)備有無漏水、漏氣等情況；②對微觀玻璃刻蝕模型進(jìn)行抽真空處理以減少氣體干擾，然后使用LSP01-2A型注射泵飽和油至模型內(nèi)部油量不再增加，拍攝飽和油狀態(tài)下的靜態(tài)圖像；③通過調(diào)節(jié)脈動輸入端的高度設(shè)置注入壓力進(jìn)行水驅(qū)實驗，使用顯微鏡進(jìn)行實時攝像，直至出口端不再出油（即高含水時），驅(qū)替結(jié)束，拍攝水驅(qū)結(jié)束后的靜態(tài)圖像；④設(shè)定相關(guān)脈動參數(shù)，調(diào)節(jié)脈動閥門改變脈動頻率，調(diào)節(jié)脈動輸入端高度改變脈動振幅值，進(jìn)行水力脈動波驅(qū)油實驗直至出口端不再出油，驅(qū)替結(jié)束，同樣進(jìn)行動態(tài)過程攝像并拍攝驅(qū)替結(jié)束后的靜態(tài)圖像；⑤基于飽和油、水驅(qū)結(jié)束、水力脈動波驅(qū)油結(jié)束時的圖像測定原油像素，進(jìn)而計算得到原始含油飽和度、水驅(qū)后采收率以及水力脈動波驅(qū)動后采收率等參數(shù)；⑥清洗微觀玻璃刻蝕模型，改變脈動參數(shù)等設(shè)置，重復(fù)步驟①—⑤。

1.2 實驗材料

試驗所用微觀玻璃刻蝕模型的外表尺寸為76 mm×76 mm，有效尺寸為40 mm×40 mm，厚度為5 mm。均質(zhì)、水濕模型孔隙直徑為30～200 μm，平均為150 μm，大孔道可為小孔道提供滲流通道，便于飽和油。模擬地層水由去離子水、6 032 mg/L氯化鈉、521 mg/L氯化鈣、202 mg/L氯化鎂組成。模擬油是將脫水稠油油樣用煤油稀釋而成，25 ℃下黏度為234 mPa·s。

1.3 實驗方案

從玻璃刻蝕模型的左上角注入、右下角采出。實驗過程中，通過調(diào)節(jié)脈動輸入端的高度來改變?nèi)肟诙嗣}動振幅值，通過開、關(guān)電磁閥實現(xiàn)脈動注入。續(xù)流端的高度代表入口端恒定壓力。持壓端連接出口端，可施加回壓以代表不同孔隙壓力。通過脈動發(fā)生部分的電磁閥調(diào)節(jié)頻率。

表 1為單純改變頻率或振幅值的脈動實驗參數(shù)設(shè)置，不加續(xù)流壓力及持壓端壓力，實驗過程中續(xù)流端和持壓端的閥門始終關(guān)閉。

表1 單純改變頻率或振幅的脈動實驗參數(shù)設(shè)置

續(xù)流及持壓脈動驅(qū)動實驗參數(shù)設(shè)置見表2，頻率設(shè)定為1 Hz，脈動振幅值為24.5 kPa。續(xù)流脈動驅(qū)動是在單純水力脈動波驅(qū)動基礎(chǔ)上，在續(xù)流端施加穩(wěn)定注入壓力，在無脈動時仍有流體穩(wěn)定注入。持壓脈動驅(qū)動是在單純水力脈動波驅(qū)動基礎(chǔ)上，在持壓端施加相應(yīng)回壓模擬地層壓力。續(xù)流+持壓脈動驅(qū)動是在單純水力脈動波驅(qū)動基礎(chǔ)上，同時施加續(xù)流壓力及持壓端壓力。實驗設(shè)置脈動注入端的液面高度大于等于穩(wěn)定注入端的液面高度。

表2 續(xù)流及持壓脈動驅(qū)動實驗參數(shù)設(shè)置

在脈動頻率為1 Hz、脈動振幅值為19.6 kPa、無續(xù)流壓力及持壓端壓力的條件下，對水驅(qū)后的玻璃刻蝕模型進(jìn)行不同溫度的水力脈動波驅(qū)動實驗。

2 水力脈動波驅(qū)動剩余油微觀實驗結(jié)果

2.1 微觀模型整體波及程度

跟蹤拍攝每組實驗全過程，采用像素測量軟件Image-Pro Plus測量玻璃刻蝕模型不同位置處的原油像素含量，再對像素分布進(jìn)行插值，即可定量表征不同時期原油整體驅(qū)替效果、波及區(qū)域的分布情況。當(dāng)脈動振幅值為24.5 kPa、脈動頻率為1 Hz、續(xù)流壓力及持壓端壓力均為4.9 kPa時，對飽和油后、水驅(qū)結(jié)束后、水力脈動波驅(qū)動結(jié)束后的圖像進(jìn)行分析，將所記錄的玻璃刻蝕模型圖像按8×8均分成64份，使用像素測量軟件測量每個小塊的原油像素含量，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)（見圖2）。利用程序語言對原油像素分布進(jìn)行插值，繪制含油飽和度圖并進(jìn)行分析（見圖3）。圖3a顯示穩(wěn)定水驅(qū)時出現(xiàn)水竄區(qū)域，未波及區(qū)內(nèi)部形成動態(tài)平衡，過流倍數(shù)繼續(xù)增加，剩余油難以啟動，主流通道部分剩余油含量較少，邊角處剩余油含量較多。水力脈動波驅(qū)動后所有區(qū)域的剩余油都有效動用，其中邊角處動用程度最大（見圖 3b—圖 3c）。弱波及區(qū)挖潛的油一部分沿著主流通道直接排出，另一部分再次被捕捉、卡塞，致使局部含油飽和度升高，一定程度上起到增加主流通道阻力、平衡流線的作用。

圖2 玻璃刻蝕模型劃分（從玻璃刻蝕模型的左上角注入、右下角采出）

圖3 水力脈動波驅(qū)動前后含油飽和度分布圖（從玻璃刻蝕模型的左上角注入、右下角采出）

2.2 水力脈動波對不同微觀賦存狀態(tài)剩余油驅(qū)動效果

分別針對簇狀、柱狀、膜狀、盲端 4種賦存狀態(tài)的剩余油[19-23]進(jìn)行驅(qū)動效果分析。剩余油至少占據(jù)一個孔隙及兩個以上喉道定義為簇狀剩余油；剩余油僅占據(jù)單個孔隙喉道且完全充滿定義為柱狀剩余油；剩余油并未完全充滿孔喉，分布于一側(cè)壁面上定義為膜狀剩余油；由于玻璃刻蝕模型內(nèi)部孔道均相互連通，因此本文盲端剩余油指玻璃刻蝕模型四周單個孔喉寬度內(nèi)的剩余油（見圖4）。

圖4 水驅(qū)后4種剩余油微觀賦存狀態(tài)

通過微觀模型照片像素分析研究水力脈動波驅(qū)動參數(shù)對不同類型剩余油的驅(qū)動效果。水力脈動波驅(qū)動后，4種類型剩余油含量均有不同程度的下降，其中簇狀剩余油和盲端剩余油含量的下降程度較大，均在20%左右，柱狀剩余油和膜狀剩余油的動用程度較小。水力脈動波驅(qū)動后，簇狀和盲端剩余油的相對含量下降，柱狀和膜狀剩余油相對含量上升，原因是由于水力脈動波驅(qū)動對不同類型剩余油動用程度不同，且在驅(qū)替過程中，簇狀、盲端剩余油被打散而驅(qū)出，堵塞在小孔隙中形成的柱狀或膜狀剩余油無法排出（見表3）。因此，水力脈動波對微觀孔隙中賦存的簇狀剩余油及盲端剩余油的驅(qū)動效果較好。

表3 水驅(qū)和水力脈動波驅(qū)動后不同類型剩余油分布情況

3 水力脈動波相關(guān)參數(shù)對剩余油驅(qū)動影響機理

3.1 脈動頻率對剩余油驅(qū)動影響機理

在脈動振幅值為19.6 kPa、無續(xù)流壓力及持壓端壓力的條件下，對水驅(qū)后的玻璃刻蝕模型進(jìn)行不同脈動頻率的水力脈動波驅(qū)動實驗。結(jié)果表明，水力脈動波驅(qū)動采收率在脈動頻率為1～5 Hz呈逐漸增加的趨勢，采收率增幅在脈動頻率為0～1 Hz呈大幅增加的趨勢，在1 Hz達(dá)到最大值10.26個百分點（見圖5）。因此，脈動頻率為1 Hz時水力脈動波驅(qū)動提高采收率效果最好。

圖5 脈動頻率對采收率及采收率增幅的影響

脈動頻率主要影響脈動能量補充的時機，從而影響油水界面慣性振動的累加效應(yīng)，實現(xiàn)這種效果的前提是接觸并擾動剩余油。對于簇狀和盲端這類分布區(qū)域和賦存孔隙尺度較大的剩余油，脈動頻率的改變可對其產(chǎn)生較大影響；而對于柱狀和膜狀這類孔喉尺度小且遠(yuǎn)離主流通道的剩余油，脈動頻率的影響不明顯。

簇狀剩余油的驅(qū)動機理是脈動壓力波的疊加克服穩(wěn)定水驅(qū)時造成的賈敏效應(yīng)，使油滴通過孔喉的同時儲存彈性能量，通過孔喉后恢復(fù)變形，促進(jìn)運移，持續(xù)的脈動作用可推動油滴蠕動前進(jìn)[24-26]。不同脈動頻率下水力脈動波驅(qū)動效果不同，脈動頻率為 0.05 Hz時，單個脈沖產(chǎn)生的界面變形所維持的時間小于脈動的半個周期，還未進(jìn)行能量補充時該變形的效果已經(jīng)消失，未能形成能量疊加效應(yīng)，注入水難以突破油水界面，只在附近產(chǎn)生周期振蕩（見圖 6a—圖 6e）；脈動頻率為1 Hz時，脈動的往復(fù)振動作用累加，打破了簇狀剩余油內(nèi)部的受力平衡，界面不斷運移，每個周期內(nèi)前進(jìn)的位移大于回縮的位移，從而將剩余油驅(qū)替出來（見圖 6f—圖 6j）；脈動頻率為 5 Hz時，由于頻率較高，脈動產(chǎn)生的變形還未完全形成，下個周期的脈動波接續(xù)補充，脈動產(chǎn)生的效果未完全發(fā)揮，水力脈動波驅(qū)動接近于穩(wěn)定水驅(qū)，注入水絕大部分仍沿主流通道流動，對剩余油的動用程度不高（見圖6k—圖6o）。因此，脈動頻率為1 Hz時的驅(qū)動效果最好。

圖6 不同脈動頻率下簇狀剩余油的驅(qū)動過程

盲端剩余油的驅(qū)動機理是脈動波可以使注入水首先侵入盲端附近較大的孔隙喉道內(nèi)，將這部分油驅(qū)出后，在孔隙內(nèi)部形成新的平衡。脈動產(chǎn)生的能量在大孔隙中具有存儲-釋放的作用，在主流通道造成水流擾動，從而使盲端附近高壓與負(fù)壓交替出現(xiàn)[27]，盲端內(nèi)的剩余油被水?dāng)y帶進(jìn)入主流通道。脈動頻率為0.05 Hz時，注入水已侵入盲端附近的孔喉并將剩余油向前推動，但能量補充不及時，已驅(qū)動的剩余油會發(fā)生回縮，甚至堵塞（見圖7a—圖7e）；脈動頻率為1 Hz時，注入水可有效擾動盲端內(nèi)的大部分剩余油，并通過界面變形的有效疊加將剩余油驅(qū)出（見圖7f—圖7j）；脈動頻率為5 Hz時，注入水狀態(tài)接近穩(wěn)定水驅(qū)，無法對盲端內(nèi)剩余油進(jìn)行有效擾動（見圖 7k—圖 7o）。因此，脈動頻率為1 Hz時的驅(qū)動效果最好。

3.2 脈動振幅值對剩余油驅(qū)動影響機理

在脈動頻率為1 Hz、無續(xù)流壓力及持壓端壓力的條件下，對水驅(qū)后的玻璃刻蝕模型進(jìn)行不同振幅值的水力脈動波驅(qū)動實驗。由于飽和油后玻璃刻蝕模型原油含量不完全相同，水驅(qū)后實際提高采收率的結(jié)果略有差異，因此分析過程中只對比水力脈動波驅(qū)動相對于水驅(qū)的采收率增幅。采收率增幅隨著脈動振幅值的增加而增大，振幅值為24.5 kPa時采收率增幅達(dá)到最大值13.11個百分點，說明振幅值越高越有利于水驅(qū)后剩余油的動用（見圖8）。

圖8 脈動振幅值對采收率及采收率增幅的影響

脈動振幅值對剩余油的影響主要體現(xiàn)在單個脈沖周期內(nèi)界面的變形程度上。低振幅作用下油水界面產(chǎn)生界面微擾動，但無法突破孔喉毛管壓力。高振幅作用下界面由微擾動變成劇烈振蕩，界面變形程度較大，可打破油水界面平衡，促進(jìn)油水混合，從而將剩余油攜帶驅(qū)出。簇狀和盲端剩余油均以聚并形式存在，驅(qū)動阻力較大，振幅值改變對其動用影響較小。柱狀和膜狀剩余油的聚集程度和驅(qū)動阻力較小，振幅值改變對其動用影響較大。

膜狀剩余油在穩(wěn)定水驅(qū)時油膜鋪展在壁面上，作用力較強，且可吸附其他油滴，脈動作用產(chǎn)生的壓力波遇到障礙物所產(chǎn)生的橫向波傳遞到壁面，對壁面形成“錘擊效應(yīng)”，油膜與巖石的密度差異導(dǎo)致各質(zhì)點所產(chǎn)生的振動幅度不同，從而在接觸界面處形成形變差異，減小了油膜與壁面的接觸面積，形成軸向接觸面積更大的油滴狀，通過水流的剪切作用將油滴剝離帶走[28-30]。

脈動振幅值較低時，附著在壁面上的油膜發(fā)生變形，多個脈動周期產(chǎn)生的變形效應(yīng)不斷累加使兩側(cè)壁面的油相接觸充滿孔道。隨著驅(qū)動時間延長，油膜容易被拉出細(xì)長的油絲，當(dāng)拉力大于油水界面張力后油絲發(fā)生斷裂分散成較小的油滴被驅(qū)出，如此油膜被慢慢剝離。但對于厚度較小的油膜，變形程度較小，剩余油無法聚并，效果與水驅(qū)類似（見圖 9a—圖 9e）。脈動振幅值較高時，對于厚度比較小的油膜，除了具有界面變形效應(yīng)外，較高的脈動能量使注入水與剩余油充分混合，注入水會逐步穿透到油膜內(nèi)部，形成小的水泡，慢慢增多、聚并、驅(qū)離（見圖9f—圖9j）。因此，脈動振幅值越高驅(qū)動效果越好。

圖9 不同脈動振幅值下膜狀剩余油的驅(qū)動過程

柱狀剩余油驅(qū)動的關(guān)鍵在于克服孔隙毛管壓力。水力脈動波驅(qū)動過程中，油水界面向前推動的同時會發(fā)生回縮現(xiàn)象，界面變形過程中毛管壓力逐漸增大。脈動振幅值較低時，由于能量較低，推動界面移動程度較小，下一個脈動發(fā)生前油柱幾乎恢復(fù)到原來的狀態(tài)，無法將油柱驅(qū)出（見圖 10a—圖 10e）。脈動振幅值較高時，油水界面振蕩加劇，單個脈動波作用使界面移動程度較大，油柱未完全回縮，下一個脈動的能量又會繼續(xù)作用，可以產(chǎn)生能量的累加效應(yīng)，且高脈動振幅值可促進(jìn)油水混合降低黏度，可得到較好的驅(qū)油效果（見圖10f—圖10j）。因此，脈動振幅值越高驅(qū)動效果越好。

圖10 不同脈動振幅值下柱狀剩余油的驅(qū)動過程

3.3 續(xù)流及持壓脈動對剩余油驅(qū)動影響機理

固定脈動頻率1 Hz及振幅值24.5 kPa，在水力脈動波驅(qū)動基礎(chǔ)上研究續(xù)流壓力或持壓端壓力變化對提高采收率的影響。續(xù)流脈動水驅(qū)采收率增幅隨著壓力不斷增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，當(dāng)續(xù)流壓力大于14.2 kPa后，采收率增幅低于單純水力脈動波驅(qū)動。持壓脈動水驅(qū)采收率增幅隨著壓力不斷增加同樣呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，但采收率增幅小于續(xù)流脈動水驅(qū)，當(dāng)持壓端壓力大于11.3 kPa后，采收率增幅低于單純水力脈動波驅(qū)動。續(xù)流壓力和持壓端壓力為4.9 kPa時采收率增幅均達(dá)到最大值，壓力過大會抑制單純水力脈動波驅(qū)動帶來的有利效果（見圖11）。

圖11 續(xù)流及持壓脈動驅(qū)動對采收率增幅的影響

從剩余油的微觀驅(qū)動過程來看，在有連續(xù)流動的基礎(chǔ)上脈動，脈動過程中始終有穩(wěn)定的能量補充，有效減緩了脈動過程中的“回縮”現(xiàn)象。持壓端壓力可促進(jìn)脈動能量集中，實現(xiàn)注入水在更小孔喉內(nèi)較短時間的突破。而連續(xù)流動與所施加的回壓都是通過主流通道傳遞的，因此作用對象主要是主流通道附近聚集的簇狀剩余油。與單純水力脈動驅(qū)動相比（見圖 12a—圖12e），存在續(xù)流壓力及持壓端壓力脈動的界面變形程度更大，注入水可進(jìn)入多個含油孔隙，驅(qū)替效率更高（見圖12f—圖12j）。當(dāng)存在續(xù)流壓力時，單個脈沖產(chǎn)生的界面變形會被有效維持，回縮較小，使剩余油更高效驅(qū)出。持壓端存在回壓時，模型內(nèi)部壓力集中，有利于分散的剩余油聚集，增大了剩余油與水的接觸面積，使脈動能量集中作用在剩余油上，再通過界面擾動等作用將這些油重新分散到主流通道或其他大孔道里驅(qū)出。但續(xù)流壓力過大會削弱脈動的周期振蕩效果，驅(qū)動過程變成“類水驅(qū)”，反而不利于驅(qū)油。持壓端壓力過大，注入水所受阻力較大，會使注入水沿主流通道行進(jìn)。因此，續(xù)流壓力和持壓端壓力并不是越大越好。

圖12 單純水力脈動與存在續(xù)流壓力和持壓端壓力脈動條件下簇狀剩余油的驅(qū)動過程

3.4 溫度對剩余油驅(qū)動影響機理

溫度敏感性實驗結(jié)果顯示，隨著溫度升高，原油黏度下降、流動性增強，水驅(qū)采收率和水力脈動波驅(qū)動采收率均逐漸增加，但水力脈動波驅(qū)動的采收率增幅更高（見圖13）。因此升高溫度對水力脈動波驅(qū)動有著較好的促進(jìn)作用，有利于剩余油驅(qū)動。

圖13 溫度對采收率增幅的影響

溫度較低時，原油黏度大、流動困難，水驅(qū)后剩余油大多以膜狀、柱狀形式存在，較為分散；隨著溫度升高，原油黏度降低、流動性增強，賦存形式多為簇狀剩余油（見圖 14a—圖 14d）。溫度較低時，針對分散的柱狀、膜狀剩余油，水力脈動波驅(qū)動結(jié)束后仍然有部分油以較厚的油膜形式黏附在孔喉壁面上，難以完全驅(qū)出；隨著溫度升高，原油黏度降低、孔喉毛管壓力減小，水力脈動波驅(qū)動結(jié)束后孔喉壁面上幾乎沒有以油膜形式存在的剩余油，形成新的主流通道，便于附近的剩余油匯入，由注入水?dāng)y帶驅(qū)出（見圖14e—圖14h）。因此，溫度升高對脈動波驅(qū)動有促進(jìn)作用。

圖14 不同溫度下水驅(qū)及水力脈動波驅(qū)動后剩余油狀態(tài)對比

4 結(jié)論

水驅(qū)后剩余油的微觀賦存狀態(tài)有簇狀、柱狀、膜狀、盲端等類型。水力脈動波驅(qū)動通過擾動油水界面來打破微平衡，造成變形疊加效應(yīng)驅(qū)動剩余油，其對簇狀和盲端剩余油動用程度較大，對柱狀及膜狀剩余油動用程度較小。

脈動頻率主要影響簇狀、盲端剩余油，頻率為1 Hz時的脈動波驅(qū)動剩余油效果較好。脈動振幅值主要影響膜狀和柱狀剩余油，振幅值越大，水力脈動波驅(qū)動剩余油效果越好。較低強度的續(xù)流壓力和持壓端壓力可以大幅提高簇狀剩余油的動用效果。溫度升高可促進(jìn)水力脈動波的驅(qū)油作用。因此在礦場進(jìn)行水力脈動波驅(qū)動時，脈動參數(shù)要選擇低頻、高振幅范圍，作業(yè)時要有持續(xù)的低于振幅值的穩(wěn)定能量補充，此外，這項技術(shù)如果結(jié)合熱采將會有更好的效果。