交聯聚合物在巖心孔隙中長期滯留性能研究
——以雙河油田Eh3Ⅳ5-11巖心為例

鐘玉龍，張連鋒，李洪生，盧 軍，王建軍，滿 強

（1．中國石化河南油田分公司油氣開發管理部，河南南陽 473132；2．中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450048；3．中國石化河南油田分公司采油氣服務中心，河南南陽 473132）

河南油田自從聚合物驅油技術實現工業化應用以來[1-4]，全過程調剖技術已經成為聚合物驅重要的配套工藝技術之一[5-7]。使用交聯聚合物作為調剖劑，需要在注聚前及聚合物驅轉后續水驅前進行區塊整體調剖，還要在注聚過程中進行單井調剖，從而達到最佳開發效果。但交聯聚合物作為調剖劑，在選擇性進入高滲透水洗層位的同時，也有可能進入中、低滲層或因交聯聚合物強度過大而對油藏產生傷害。本文選取雙河油田核三段Ⅳ油組 5-11（Eh3Ⅳ5-11）小層巖心開展室內實驗，對交聯聚合物在巖心孔隙中長期滯留的性能變化進行了深入研究。

1 研究區概況

雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系位于泌陽凹陷西南雙河油田鼻狀構造帶上，儲層為平氏扇三角洲沉積，含油面積4.75 km2，地質儲量445.7×104t[8]。儲層孔隙度為20.3%，空氣滲透率為543×10-3μm2，具有大孔道、高滲透、非均質性強的特點[9]；地層水為NaHCO3型，礦化度為7 947 mg/L，地層溫度為81 ℃，地下原油黏度3.3 mPa·s。

研究區于1977年12月投入開發，經歷了稀井網注水、細分層系、井網加密調整等開發階段，2010年12月由水驅轉為復合驅開發，歷經6年注入，于2016年 10月轉入后續水驅階段，采收率提高了12.3%。該層系在復合驅前及轉后續水驅前均進行了區塊整體交聯聚合物調剖。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料和設備

實驗用巖心為雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系天然巖心，直徑2.5 cm，長度10 cm。實驗用油為雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系的脫水脫氣原油配制的模擬油，經濾紙過濾，在81 ℃條件下黏度為3.3 mPa·s。實驗用水是雙河油田污水配制的模擬注入水，礦化度為5 540 mg/L，離子組成如表1所示。實驗用聚合物為恒聚公司生產的ZL-II型，水解度17.9%，相對分子量1 760.3×104。實驗用交聯劑為河南油田研制生產的有機醛交聯劑，有效含量15%。

表1 實驗用水離子組成 （mg·L-1）

實驗過程中使用的主要儀器： CT掃描儀（國產ProSpeeD CT/e型），RV系列旋轉黏度計（美國Brook-field公司），ZEISS光學顯微鏡（蔡司光學儀器（上海）國際貿易有限公司）以及Xtream數據處理系統。

2.2 實驗步驟及方案

實驗步驟：①將天然巖心洗油，烘干；②把巖心放入夾持器后做好位置標記，CT掃描測干巖心滲透率；③將巖心抽真空40 min，飽和水；④用微量泵飽和原油，造成束縛水；⑤以0.03 mL/h的速度水驅至出口端不含油為止；⑥水驅后以同樣的注入速度注入交聯聚合物3 PV；⑦巖心充分候凝5 d，然后放入盛滿地層水的中間容器中，對中間容器內部加壓至16 MPa，放入81 ℃恒溫烘箱中靜置，模擬地層環境；⑧6個月后把巖心取出，對模型進行CT掃描，測定滲透率；⑨12個月后對巖心再次進行 CT掃描，測定滲透率。

實驗方案：選擇代表油藏的高、中、低三種不同滲透率的天然巖心，編號分別為K7-2、K27-1、K11-3，氣測滲透率分別為 1 267×10-3，667×10-3，311×10-3μm2。利用CT描述技術[10-11]分析巖心在注入交聯聚合物溶液前、后的微觀孔隙分布及其變化情況，分析注交聯聚合物后巖心滲透率恢復情況。調剖體系配方為1 500 mg/L聚合物＋400 mg/L交聯劑。

3 實驗結果分析

3.1 不同滲透率的巖心孔隙分布特征

將交聯聚合物注入巖心K7-2、K27-1、K11-3后，從CT掃描的孔隙特征分布圖（圖1）可以看出，三種滲透率巖心在注入交聯聚合物結束后，巖心中的大孔隙減少；巖心在模擬地層條件下靜置6個月后，交聯聚合物在巖心中產生降解，巖心孔隙部分恢復；12個月后，巖心孔隙度進一步得到恢復，其中，高滲巖心的孔隙度分布接近原始孔隙度。

對比分析不同時段巖心孔隙度變化（圖 2、圖3），各巖心注交聯聚合物結束時孔隙度均急劇降低。6個月后進行CT實驗測定孔隙度，此時孔隙度已大部分恢復，高滲巖心K7-2恢復率為85.0%，中滲巖心K27-1恢復率為81.1%，低滲巖心K11-3恢復率為67.4%。12個月后，高滲巖心K7-2、中滲巖心 K27-1孔隙度恢復情況已接近巖心原始孔隙度，低滲巖心K11-3恢復率最低，其中，巖心K7-2最高為 95.1%，巖心 K27-1最高為 90.6%；巖心K11-3最高僅為77.4%。

3.2 不同滲透率巖心滲透率變化情況

巖心在模擬地層條件6個月和12個月后，分別測定巖心滲透率，并與巖心原始滲透率、注入3 PV交聯聚合物結束后的巖心滲透率進行對比，分析注交聯聚合物一定時間后在巖心中的降解情況和巖心滲透率的恢復情況（表2）。

圖1 巖心在不同時間段的孔隙分布特征對比

圖2 巖心孔隙度恢復變化對比

圖3 巖心K11-3孔隙度恢復變化對比

在注交聯聚合物結束后，由于巖心孔隙和喉道中充滿交聯聚合物，巖心滲透率降低幅度較大；模擬地層條件，6個月后測定巖心滲透率，不同巖心的滲透率均得到一定程度的恢復，其中，高、中滲巖心滲透率恢復率均在80%以上；12個月后巖心滲透率得到進一步恢復，高、中滲巖心滲透率恢復率均在90%以上，但低滲巖心滲透恢復較低，恢復率僅為78.1%。

表2 不同時間段后巖心滲透率對比

4 結論

（1）高、中滲巖心在注入交聯聚合物12個月后孔隙度恢復較好，恢復率分布為95.1%和88.6%；但低滲巖心12個月后孔隙度恢復程度僅為77.4%，說明低滲條件下注入交聯聚合物在地層中會產生一定滯留，對地層存在傷害。

（2）天然巖心在注交聯聚合物結束后，由于巖心孔隙和喉道中充滿交聯聚合物，巖心滲透率降低幅度較大。在地層條件下靜置12個月后，交聯聚合物在巖心中產生降解，巖心滲透率得到恢復，其中，高滲巖心恢復最好，達到 95.8%，中滲巖心恢復率為92.0%，低滲巖心恢復率僅為78.1%。

（3）建議礦場進行交聯聚合物調剖時，要綜合考慮地質情況、儲層非均質性以及現場井位分布情況，對于滲透率較低的地層尤其是滲透率低于 300×10-3μm2的地層盡量避免采用交聯聚合物進行調剖。