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    三元復合驅油井采出液離子變化規律

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    三元復合體系(堿+表面活性劑+聚合物)注入地層后,一方面和地層中流體混合發生物理化學反應;另一方面與巖石礦物發生反應,打破原流體和巖石礦物間的物理化學平衡狀態,使地下流體中離子組成和含量發生變化。

    1 OH--濃度的變化

    由于三元復合體系中的NaOH會對儲層中的石英、長石等硅酸鹽礦物及各種黏土礦物產生很大程度的溶蝕,消耗很大,所以前沿的驅替液中的堿在運移過程中會基本上消耗殆盡。采出液的pH值變化不大,甚至可以近似看作不變。但隨更多三元復合體系的注入,體系中的NaOH在井距這么長距離內已不可能被完全消耗,這時采出液的pH值開始有小幅度的上揚。以后隨三元復合體系更多的注入,采出液的pH值將持續增加。如下圖:

                 圖示為三元復合驅采出液中pH值變化曲線

     

    2  鈣離子、鎂離子濃度的變化

    相比于Ca2+,Mg2+在地層水中的濃度較小,并且由于兩者形成的垢的存在形式基本一致,多數均為碳酸鹽垢和氫氧化物垢,所以一般情況下,把Ca2+Mg2+并作儀器來考慮。

    3)三元復合體系中堿除了強烈地溶蝕儲層中的巖石礦物外,還會與Na+、Ca2+Mg2+等離子發生交換反應,在三元復合體系溶液的浸泡和溶蝕作用下,礦物的Ca2+,Mg2+進入到地層水中。因此,油井見效前采出液基本都是原有的儲層中的流體,Ca2+,Mg2+濃度基本保持不變,見效后采出液中Ca2+,Mg2+濃度增加,隨著三元復合體系注入體積倍數的增加,堿在地層內不在被完全消耗,導致pH增加,HCO3-轉變為CO32-,促使了地層水中的Ca2+,Mg2+沉淀,導致采出液中的Ca2+,Mg2+濃度下降。并且由于三元復合驅注入的連續性,pH值和CO32-濃度不斷增加,采出液中的Ca2+,Mg2+濃度越來越低。如下圖:

               圖示為三元復合驅采出液中Ca2+,Mg2+濃度變化曲線

    4 Si4+濃度的變化

    三元復合體系中堿與儲層中的各種巖石礦物反應而消耗,而儲層巖石的成分主要是硅酸鹽,所以堿與儲層巖石礦物反應的結果是巖石中的硅元素進入溶液中,而且溶液中的硅多以一價原硅酸負離子和二價原硅酸負離子形式存在。地層流體攜帶著大量硅酸根離子向前驅替,由于儲層中分布著大量的硅酸鹽礦物,一價硅酸根離子和二價硅酸根離子會與儲層中巖石表面伸出的氧負離子和羥基之間發生氧聯反應,從而使得先前溶解進入到三元復合體系中的硅酸根離子重新再巖石表面沉積起來。如下圖:

    圖為地層流體中硅酸根離子與儲層中巖石反應微觀示意圖

    由于溶解進入三元復合體系中的的硅酸根離子又沉積在儲層中的巖石表面上,油井見效前采出液中的Si4+濃度仍基本保持不變。但是隨著三元復合體系更多的注入,地層礦物中硅元素通過溶蝕、沉積和溶蝕過程反復進行,溶蝕出來的硅元素來不及完全沉積到儲層中的巖石表面上就被抽到采出井中,所以采出液中的Si4+濃度從此時開始增加。在這之后的時間內,溶出更多的Si4+來不及沉積下來,均被抽到采出井中,所以采出液中的Si4+濃度會持續增加。如下圖:

              圖示為三元復合驅采出液中Si4+濃度變化曲線

    2020年6月29日 13:40
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