吳鳳琴

(大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠試驗(yàn)大隊(duì)，黑龍江大慶 163111)

三元復(fù)合驅(qū)后微觀剩余油賦存狀態(tài)及分布特征

吳鳳琴

(大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠試驗(yàn)大隊(duì)，黑龍江大慶 163111)

摘要：利用大慶油田三元試驗(yàn)區(qū)三元驅(qū)前后天然巖心，研究三元復(fù)合驅(qū)后的剩余油賦存狀態(tài)及分布特點(diǎn)。采用激光共聚焦顯微鏡定性分析了不同水驅(qū)程度和不同強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)程度巖心的微觀剩余油類型并進(jìn)行了三維剩余油重建，確定了微觀剩余油賦存狀態(tài)并給出分布特征。通過冷凍鑄體薄片定量分析了不同水驅(qū)程度和不同強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)程度巖心的微觀剩余油類型和所占的比例。

關(guān)鍵詞：三元復(fù)合驅(qū)；天然巖心；剩余油分布；剩余油類型

為研究三元復(fù)合驅(qū)后微觀剩余油分布狀態(tài)，本文選取大慶油田三元復(fù)合驅(qū)試驗(yàn)區(qū)井組復(fù)合前后密閉取心井相同層位的天然巖心，利用激光共聚焦掃描顯微鏡對(duì)巖心進(jìn)行掃描，獲得樣品不同深度層次的圖像，通過分析和模擬，能進(jìn)行樣品三維結(jié)構(gòu)重建，可以對(duì)儲(chǔ)層油、水、巖石骨架分布狀態(tài)進(jìn)行立體觀察研究，得到剩余油分布與孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

1強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)前后微觀剩余油分布

1.1原油輕重質(zhì)組分劃分

應(yīng)用激光共聚焦顯微鏡，采用488nm固定波長(zhǎng)的激光激發(fā)樣品，認(rèn)為原油490～600nm波長(zhǎng)范圍的熒光信號(hào)為輕質(zhì)組分產(chǎn)生，600～800nm波長(zhǎng)范圍的熒光信號(hào)為重質(zhì)組分產(chǎn)生，通過接收波長(zhǎng)能夠確定其殘余油組分的變化(圖1)。

圖1　不同組分激光掃描曲線

1.2水驅(qū)巖心微觀剩余油研究

激光共聚焦每一幅圖像為焦距間隔5μm拍攝得到，通過去噪等圖像處理方法后將圖像進(jìn)行疊加，得到平面上的激光共聚焦疊加圖像(圖2)。圖中表明水驅(qū)過程中對(duì)輕重質(zhì)組分的驅(qū)替發(fā)生分離的現(xiàn)象不明顯，基本以混相存在，但是強(qiáng)水洗與弱水洗相比，重質(zhì)組分逐漸減少，微觀殘余油的形式已經(jīng)發(fā)生變化，由油膜狀殘余油逐漸向著油膜狀與粒內(nèi)殘余油疊加方向轉(zhuǎn)變。

圖2　水驅(qū)后微觀剩余油激光共聚焦圖像(60倍)(紅：輕質(zhì)組分；藍(lán)：重質(zhì)組分；綠：骨架)

通過殘余油與骨架顆粒的三維重建能夠定性和直觀地觀察微觀殘余油在孔隙空間的三維賦存狀態(tài)。分別對(duì)三種水洗程度(弱洗、中洗、強(qiáng)洗)的巖心進(jìn)行分析，強(qiáng)洗巖心在同一個(gè)放大倍數(shù)下的殘余油數(shù)量最少，中洗巖心在同一個(gè)放大倍數(shù)的殘余油數(shù)量居中，弱洗巖心含有大量殘余油(圖3)。這一微觀結(jié)果與宏觀上確定的水洗程度結(jié)果能夠吻合。

在殘余油賦存狀態(tài)方面，弱洗巖心顆粒表面存在大量殘余油，殘余油主要以油膜的形式賦存，同時(shí)粒間殘余油也大量存在，說明在水驅(qū)過程中水驅(qū)效果較差。中洗巖心顆粒表面油膜形式的殘余油大量存在，但是粒間殘余油明顯比弱洗巖心少，有部分顆粒出露，說明在水動(dòng)力作用下，孔隙中賦存的原油更易被驅(qū)替，但會(huì)以油膜的形式形成殘余油。強(qiáng)洗巖心粒間狀態(tài)的殘余油和油膜均較少，在巖石顆粒中顯露出粒內(nèi)殘余油。說明在強(qiáng)水動(dòng)力作用下少量油膜狀殘余油也能被驅(qū)替出來，這也與毛管數(shù)理論相互印證。

圖3　水驅(qū)后骨架顆粒與殘余油三維重建圖像(60倍)(灰：骨架，黃：輕質(zhì)組分，藍(lán)：重質(zhì)組分)

1.3復(fù)合驅(qū)后巖心微觀剩余油研究

從激光共聚焦疊加圖像能夠清晰地分辨出(圖4)，三元復(fù)合驅(qū)階段殘余油顏色逐漸由紫色向著部分紫色加部分紅色轉(zhuǎn)變，表明在三元復(fù)合驅(qū)過程中輕重質(zhì)組分的驅(qū)替發(fā)生分離現(xiàn)象更加嚴(yán)重。三元復(fù)合驅(qū)后基本不存在油膜狀殘余油，殘余油主要以粒內(nèi)殘余油為主。在強(qiáng)洗巖心的顆粒上殘余油為粒內(nèi)殘余油。在中洗巖心的單個(gè)顆粒中的小孔隙中存在粒內(nèi)殘余油，同時(shí)在部分位置存在黏土礦物與殘余油混合的黏土混合殘余油。在弱洗的巖心顆粒上，存在大量的粒內(nèi)殘余油，但也基本沒有膜狀殘余油。上述現(xiàn)象表明三元復(fù)合驅(qū)能夠?qū)δ顨堄嘤瓦M(jìn)行有效地驅(qū)替，同時(shí)能夠?qū)Σ糠至ｉg殘余油進(jìn)行驅(qū)替。總體上三元復(fù)合驅(qū)開采效果比水驅(qū)效果好[3]。

圖4　三元復(fù)合驅(qū)后微觀剩余油激光共聚焦圖像(60倍)(紅：輕質(zhì)組分；藍(lán)：重質(zhì)組分；綠：骨架)

分別對(duì)三種清洗程度(弱洗、中洗、強(qiáng)洗)的巖心進(jìn)行殘余油三維重建分析，由圖5可以看出，強(qiáng)洗巖心在同一個(gè)放大倍數(shù)下的殘余油數(shù)量最少，同時(shí)殘余油中輕重質(zhì)組分分離明顯。中洗巖心在同一個(gè)放大倍數(shù)的殘余油含量居中，也出現(xiàn)輕重質(zhì)組分分離現(xiàn)象。弱洗巖心含有殘余油。整體上三元復(fù)合驅(qū)對(duì)水驅(qū)后殘余油具有較好的清洗效果，殘余油以粒內(nèi)殘余油為主，少量黏土混合殘余油。

隨著放大倍數(shù)的增加，輕重質(zhì)組分的差別更加明顯。可以看出殘余油由原來的輕重質(zhì)混合體系變?yōu)檩p重質(zhì)分離方向。但是可以看出在三元驅(qū)替的過程中，三元復(fù)合驅(qū)對(duì)輕質(zhì)組分的驅(qū)替效果好于重質(zhì)組分的驅(qū)替效果[4]。

2強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)后微觀剩余油定量研究

2.1強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)前后微觀剩余油

利用冷凍鑄體薄片在熒光顯微鏡下觀測(cè)，分析水驅(qū)巖心和三元驅(qū)巖心微觀上的區(qū)別以及三元驅(qū)前后的剩余油的變化情況。研究結(jié)果表明，水驅(qū)與強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)的微觀剩余油類型基本相似，主要有孔表薄膜狀、顆粒吸附裝、角隅狀、簇狀和粒間吸附狀[5]。

圖5　三元復(fù)合驅(qū)后殘余油三維重建圖像(60倍)(黃：輕質(zhì)組分，藍(lán)：重質(zhì)組分)

采用強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)和水驅(qū)的剩余油飽和度乘以剩余油類型的相對(duì)值，計(jì)算得到剩余油變化的絕對(duì)值。通過統(tǒng)計(jì)絕對(duì)值變化表明，孔表薄膜狀剩余油的數(shù)量減少，由4.416%減少到3.246%。顆粒吸附狀殘余油數(shù)量由2.713%增加到4.032%。自由態(tài)粒間吸附狀殘余油數(shù)量明顯降低，從34.211%減少到18.296%，體現(xiàn)了強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)的效果[6]。

2.2強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)微觀剩余油狀態(tài)

選取水驅(qū)和強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)后的圖片(圖6和圖7中黃色區(qū)域)對(duì)比分析表明，強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)后孔表薄膜狀剩余油數(shù)量明顯減小。水驅(qū)后巖石顆粒表面的孔表薄膜狀剩余油分布較多，而三元驅(qū)后巖石顆粒表面的孔表薄膜狀剩余油明顯減少[7]。

圖6　水驅(qū)熒光圖片

3結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)激光共聚焦顯微鏡能區(qū)分原油中的輕質(zhì)組分和重質(zhì)組分，對(duì)微觀剩余油能夠進(jìn)行三維重建，為直觀觀察微觀剩余油與巖石骨架顆粒的賦存狀態(tài)和剩余油輕重質(zhì)組分的分布提供了一種可靠的方法。

(2)水驅(qū)與強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)的微觀剩余油類型基本相似，主要有孔表薄膜狀、顆粒吸附裝、角隅狀、簇狀和粒間吸附狀。

圖7　三元驅(qū)熒光圖片

(3)水驅(qū)后巖石顆粒表面的孔表薄膜狀剩余油分布較多，而三元復(fù)合驅(qū)后巖石顆粒表面的孔表薄膜狀薄膜狀剩余油明顯減少，體現(xiàn)了強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)的效果。

參考文獻(xiàn)

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編輯：王金旗

文章編號(hào)：1673-8217(2016)02-0127-03

收稿日期：2015-10-12

作者簡(jiǎn)介：吳鳳琴，1970年生，高級(jí)工程師，2009年浙江大學(xué)地質(zhì)學(xué)研究生畢業(yè)，現(xiàn)從事提高采收率技術(shù)研究工作。

基金項(xiàng)目：國(guó)家油氣重大專項(xiàng)；國(guó)家自然科學(xué)基金；國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目。

中圖分類號(hào)：TE341

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A