酸性及碱性溶剂在油湿储层中的实验研究

《Journal of Molecular Liquids》：Experimental study of acidic and alkaline solvents in oil-wet reservoirs

水锁伤害机理及酸性/碱性溶剂清除效果研究，通过岩心实验分析低渗透岩石中不同溶剂对界面张力、润湿性及渗透率恢复的影响。结果表明碱性溶剂在高温条件下可有效降低水锁压力损失（?pw.b达47.2%降幅），改善岩石润湿性（接触角<90°），且对低矿化度（<10000ppm）岩石伤害恢复率（92.5%）显著高于酸性溶剂（63.8%）。

　　在油气田开发过程中，化学反应在流体与流体之间、岩石与流体之间以及岩石内部发生时，可能导致形成沉积物颗粒，并在生产流体路径中造成堵塞。这种堵塞现象，尤其是在油藏中，被称为“水堵”，会显著降低油藏的渗透性和产能。为了应对这一问题，研究人员通过实验探讨了酸性与碱性溶剂在不同油藏条件下对水堵损害的清除效果。本研究选取了来自伊朗莫哈格赫阿尔达比勒大学（UMA）油田的岩心样本，这些样本在油基流体钻探过程中被取出，深度从3567米到3394米不等。这些样本的孔隙度和绝对渗透率分别在5%至25%和0.8至400毫达西（mD）之间，涵盖了从松散到致密的多种岩性。

实验的重点在于评估酸性与碱性溶剂对油藏岩石水堵损害的清除能力，以及它们在不同注入温度和速率下的表现。研究还特别关注了溶剂的粘度、pH值以及温度对溶剂性能的影响。实验设计旨在模拟实际油藏条件下的注入过程，包括流体流动路径的改变、孔隙结构的破坏、渗透率的变化以及润湿性的转变。通过对接触角、压力损失、渗透率增强、润湿性变化和界面张力降低等参数的测量，研究人员能够定量评估溶剂在清除水堵方面的效果。

实验结果表明，在低绝对渗透率的岩石中，碱性溶剂相较于酸性溶剂表现出更强的清除能力。此外，碱性溶剂在较低注入速率下能够减少对低渗透岩石的破坏性相互作用，同时降低界面张力并增强水润性。由于碱性溶剂的这些优势，它们在较高温度下的表现优于酸性溶剂，后者容易导致岩石破坏和多孔介质堵塞。这一发现对于选择适合不同油藏特性的溶剂具有重要意义，尤其是在处理低渗透性岩石时。

本研究的创新之处在于，通过精确的实验室评估，探讨了溶剂粘度、pH值和温度对溶剂性能的影响，特别是在致密与松散岩石中的表现。这种评估不仅关注溶剂对水堵的清除能力，还研究了溶剂与岩石、流体之间的相互作用。通过这种全面的分析，研究人员能够为油藏处理提供更科学的指导，优化注入方案，提高油藏的开发效率和经济效益。

实验中使用的岩心样本来自德兹富尔凹陷区的莫哈格赫阿尔达比勒油田，这一地区的油田地质条件复杂，包括砂岩、碳酸盐岩以及含有杂质的混合样本。这些混合样本的结构特征包括细晶石膏、方解石胶结物、黏土矿物以及圆形或化石碎片。通过对这些岩心样本的接触角测量和注入测试，研究人员能够更深入地理解溶剂在不同岩性中的行为及其对油藏性能的影响。

在接触角测量方面，实验发现，在油润层中，降低界面张力（IFT）和改变润湿性能够促使油从基质中流向裂缝系统。这种情况下，两相界面通常是一个低溶解度区域，添加适当的溶剂，如表面活性剂，可以有效降低液-液界面张力。为了揭示相在固体表面的润湿特性，研究人员采用了多种方法，特别是在处理受损和低渗透性的油藏时。接触角的测量成为评估润湿性变化的重要工具，为溶剂选择提供了科学依据。

在注入测试方面，研究人员观察到，酸性与碱性溶剂在油藏岩石中的行为存在显著差异。酸性溶剂在注入过程中容易与岩石发生反应，导致孔隙结构的破坏和渗透率的下降。相比之下，碱性溶剂在较低注入速率下能够减少对岩石的破坏，同时降低界面张力，提高水润性。这一发现表明，在处理低渗透性油藏时，碱性溶剂可能更适合作为清除水堵的首选。此外，实验还表明，温度和压力对岩石与注入溶剂之间的反应具有重要影响，这进一步强调了在实际操作中需要考虑这些参数的重要性。

通过实验数据的分析，研究人员发现，在含有二价阳离子（如Mg2?、Ca2?）的岩心样本中，碱性溶剂表现出更高的清除效率。这些二价阳离子在岩石与溶剂之间的相互作用中起到了关键作用，它们能够桥接岩石表面和溶液（如表面活性剂），从而增加溶液在岩石表面的吸附能力。这种吸附作用有助于降低界面张力，改善润湿性，并提高渗透率。然而，需要注意的是，注入溶剂的粘度和pH值对这些效果也具有显著影响，因此在实际应用中需要综合考虑这些因素。

本研究的结论强调了在选择适合油藏特性的溶剂时，必须综合考虑多种因素，包括溶剂的粘度、pH值、温度以及油藏的物理化学特性。通过实验验证，研究人员发现，碱性溶剂在清除水堵方面具有更好的效果，特别是在处理低渗透性油藏时。此外，实验还表明，溶剂的注入速率和压力对水堵的清除效率具有重要影响，因此在制定注入方案时需要合理控制这些参数。这些研究成果为油藏处理提供了重要的理论支持和实践指导，有助于提高油藏的开发效率和经济效益。

总体而言，本研究通过系统的实验设计和数据分析，揭示了酸性与碱性溶剂在油藏岩石中行为的差异及其对水堵清除效果的影响。研究结果不仅有助于理解溶剂与岩石之间的相互作用机制，还为实际油藏处理提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨不同溶剂组合对水堵清除效果的影响，以及在更广泛的油藏条件下，溶剂性能的变化规律。这些研究将为油气田的高效开发和长期稳产提供更加全面的支持。