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沥青和胶质在石英矿物上的吸附、吸附之后引起的润湿性以及不同润湿情况下的物理化学渗流研究涉及表面胶体化学,分析化学,波谱有机化学,物理学,流体力学等诸多方面,属于多学科交叉的基础理论研究;同时,它又与诸如石油工程、地质学、现代分析技术、环境工程、土壤学等领域的工业技术密切相关。 提高油藏的原油产量依赖于对油藏流体与油藏岩石之间相互作用的透彻理解。润湿性和吸附研究是增强这种理解的途径。原油/盐水/岩石体系的吸附现象,吸附与润湿性改变之间的关系,吸附、润湿性与采油之间的关系,目前的了解是远远不够的。而油层不同润湿性的条件下,微观驱油机理更是研究的少之又少。 本文试图开辟一条新的研究途径,针对各种不同润湿情况的油藏,将原油/盐水/岩石体系的吸附状况、吸附机理,以及引起的润湿性改变,进而引起驱油机理、油藏采收率发生改变等进行系统地、连贯地基础理论研究,力图在基础领域有所突破,进而推动三次采油以及油藏数值模拟的发展和完善。 本文的研究工作主要分四部分:第一部分是研究各种实验条件下沥青质和胶质在石英砂上的吸附量、覆盖度及吸附特点。第二部分是研究由于沥青质和胶质在石英砂上的吸附,石英砂润湿性发生改变后的润湿性测定。第三部分是探讨由于沥青质和胶质在石英砂上的吸附,石英砂润湿性发生改变的机理。第四部分是将上述润湿性发生改变的石英砂充填成薄片岩心,研究各种润湿条件下水驱气、油驱气、油驱水、水驱油、聚合物驱油、水驱过后的聚合物驱、油驱油的动态过程及驱替机理。 本文获得的主要成果是: 1.建立了从沥青质和胶质在石英砂上的吸附、到润湿性研究、再到不同润湿条件下的多孔介质中的物理化学渗流这样一条成系统、又连贯的研究途径。 2.使用煤油作为沥青质和胶质的溶剂,而不用有剧毒的甲苯作溶剂,并且证明在一定浓度范围内,沥青质和胶质在煤油中是以胶态形式存在的,建立了使用吸附等温线测定石英砂上沥青质和胶质的吸附量的方法。 3.使用荧光显微镜法测定沥青胶团的大小及分布。 4.利用扫描电镜从微观上观察了沥青在石英砂上的吸附状态,并山此可推断沥青在石英砂上的吸附方式,解释了石英砂由强水湿变为混合润湿的原因。 5.验证了正庚醇法测定润湿性的可行性,正庚醇方法既适合于石英砂或其它岩石颗粒上亲油百分数的定量测定,也用于岩心中孔隙表面亲油百分数的定量测定。 6.通过研究几种不同润湿条件下各种流体的驱替动态,发现随着驱替条件的改变,整个流动网络在不停的发生变化 并不是固定不变的。 7.在模拟不同润湿条件下聚合物驱油时,发现新型缔合聚合物呈现变形活塞式驱替油。 8.在模拟不同润湿条件下水驱过后的聚合物驱油时,聚合物首先以指进形式走水的流动通道,但聚合物在驱油过程中,波及面积不断扩大。 9.油驱油实验表明,在模拟不同润湿条件下油在均质孔隙介质中的单相流动中,即使是油相单独流动,也不是所有孔隙中的原油都参与流动,而是形成某一固定的流动通道。一旦形成这条通路,基本不再改变。 10.间歇式注水或注聚合物能够提高驱油效率。 11.实验中发现不同润湿条件下微观非混相驱替机理有:跳跃机理、油包气的改向作用、小孔喉封锁孔隙机理、油丝牵连机理、卡断机理、指进机理等等。