《RSC Advances》：Oil–water two-phase dual mobility control for enhancing heavy oil recovery and its underlying mechanismOpen Access
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稠油是全球能源安全的重要组成部分，但其开发受到原油高黏度和低采收效率的严重限制。在本研究中，研究人员采用油-水两相双流度控制策略，并通过集成多尺度实验表征验证其技术可行性并阐明其内在驱替机理。与常规水驱、聚合物驱和表面活性剂-聚合物二元驱等方法相比，该策略在稠
稠油是全球能源安全的重要组成部分，但其开发受到原油高黏度和低采收效率的严重限制。在本研究中，研究人员采用油-水两相双流度控制策略，并通过集成多尺度实验表征验证其技术可行性并阐明其内在驱替机理。与常规水驱、聚合物驱和表面活性剂-聚合物二元驱等方法相比，该策略在稠油采收效率上取得显著改善。值得注意的是，天然气可作为有效的油相流度调节剂，在该双流度控制体系中表现出突出的提高采收率性能。其优良性能源于三种协同机理：气体溶解降黏、微小孔喉利用改善，以及稠油在岩石矿物表面吸附特性改变。此外，双流度控制与升高温度耦合，对于某些稠油油藏（尤其是原油黏度超高、储层渗透率低的地层）可能具有明显优势。
研究背景方面，稠油占全球总储量约三分之一，随着常规原油枯竭，其在全球产量中占比逐年上升，但开发受高黏度制约。现有冷采存在采收率低和早水窜问题，热采则能耗高。传统方法通常只调节水相或油相单一相流度。为同时改善油相与水相流动能力并提高洗油效果，研究人员开展油-水两相双流度控制研究，以期为高效开发稠油油藏提供理论支撑。《RSC Advances》刊发的研究通过岩心驱替、核磁共振与分子动力学模拟多尺度手段，证明该策略优于常规驱替方式，并提出天然气作为油相流度调节剂具重要应用价值。
主要关键技术方法包括：采用大尺寸砂岩露头岩心开展不同复合化学驱油方案对比；采用氘水作为驱替介质并结合核磁共振T2谱与核磁成像(NMRI)表征孔隙利用和流体分布；采用压汞法(MIP)分析孔径分布；采用分子动力学模拟，基于稠油SARA组成构建模型，使用COMPASS力场研究甲烷溶解、温度对稠油扩散吸附及孔隙侵入行为的影响。样本岩心取自大港油田砂岩露头。
研究结果如下。
3.1 驱油实验结果：通过六组岩心驱替方案对比，研究人员发现水驱采收率最低，聚合物驱和表面活性剂-聚合物(SP)驱依次提高；化学降黏剂结合凝胶堵调可达38.3%；天然气+SP方案中0.3 PV天然气段塞采收率最高为46.9%，过量注气引发气窜使效率下降；多轮次注天然气与SP交替可进一步提升至约49.5%。
3.2 不同方案对孔隙利用程度的影响：结合MIP与NMR-T2谱，研究人员发现水驱仅沿大中孔无效循环，孔隙利用难以提升；聚合物驱通过提高水相黏度抑制水窜并略改善小孔利用；SP驱借助表面活性剂降低油水界面张力、形成油包水(O/W)乳状液，提高中大孔利用；双流度控制中化学降黏剂改善中大孔油相流动性，天然气因高流动性进入小孔，提高小孔利用效率。
3.3 流度控制策略下稠油分子吸附与扩散：分子动力学表明，甲烷溶于稠油引起体积膨胀，削弱沥青质和胶质间π-π堆积与氢键，使自由态稠油扩散增强；甲烷占据岩石吸附位并通过竞争吸附降低稠油在石英表面吸附密度。升温降低分子间范德华力与油岩界面吸附能，但会使轻烃脱附、重质组分相对更易吸附。甲烷易进入大、中孔，在5 nm级极小孔中侵入受限，因此低渗、高黏油藏需因地制宜设计双流度方案。
讨论与结论翻译：本研究将油-水两相双流度控制策略用于提高稠油采收率，并通过岩心驱替、NMR和分子动力学模拟等多尺度方法阐明作用机理。与常规水驱、单一聚合物驱和表面活性剂-聚合物驱相比，所提双流度控制策略显著提高稠油采收率。以天然气作为油相流度调节剂可获得最优采收表现：适量天然气段塞有效降黏，过量注气导致气窜并损害驱替效率。天然气溶解使稠油膨胀降黏，削弱沥青质与胶质聚集，并通过竞争占据吸附位减弱稠油在岩石表面吸附。升温通过降低分子间作用力和油岩界面吸附能改善稠油流动性。该策略显著提升孔隙尺度特别是小孔的油利用，但CH4难以进入极小微孔，因此对渗透率与黏度不同的油藏应制定定制化双流度控制方案。总体而言，本研究提供了可行高效的稠油双流度控制技术，阐明了油相与水相流度调控的多尺度机理，为稠油油藏高效开发提供理论指导。
