納米微球組合調(diào)驅(qū)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究

榮新明，張 宇，杜 勛，劉 洋，孫鵬飛

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部，天津 300459）

鑒于海上特殊作業(yè)環(huán)境和油藏開采模式，聚合物凝膠調(diào)剖技術(shù)以設(shè)備精簡，技術(shù)簡單，調(diào)剖效果良好的優(yōu)勢(shì)成為目前海上重要增產(chǎn)技術(shù)手段之一[1]。目前，常規(guī)凝膠調(diào)剖雖然封堵能力強(qiáng)，但是有效作用距離較短，只能改善井筒周圍的吸水剖面，長期多次調(diào)剖作業(yè)后，聚合物在孔隙中滯留能力降低，導(dǎo)致聚合物封堵處解封，影響開發(fā)效果[2，3]。納米微球調(diào)驅(qū)技術(shù)在海上油田經(jīng)過一系列的礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，取得了顯著的增油效果[4]，納米微球以顆粒狀聚集態(tài)，依靠自身彈性和形變封堵大孔道，同時(shí)納米微球表面攜帶表面活性物質(zhì)，改善油水界面張力，提高微觀洗油效率，在多孔介質(zhì)中表現(xiàn)出“滯留-運(yùn)移-再滯留-再運(yùn)移”的流動(dòng)特征，可實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向[5]。針對(duì)高滲透條帶和大孔道油藏，隨著油田水驅(qū)問題日趨復(fù)雜化，單一調(diào)驅(qū)劑調(diào)驅(qū)效果越發(fā)不理想，需要通過技術(shù)組合方法克服單一調(diào)驅(qū)劑的局限，發(fā)揮各調(diào)驅(qū)劑優(yōu)勢(shì)[6]。

根據(jù)調(diào)驅(qū)劑特性及礦場(chǎng)情況，開展了不同調(diào)驅(qū)劑類型，組合驅(qū)方式和納米微球后續(xù)聚合物凝膠驅(qū)三種方式的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，相比單一調(diào)驅(qū)劑，納米微球與聚合物凝膠類調(diào)驅(qū)劑（這里包括聚合物水溶液和聚合物凝膠）搭配使用增油效果更為明顯，既可實(shí)現(xiàn)對(duì)大孔道和高滲透條帶的封堵，也可實(shí)現(xiàn)深部轉(zhuǎn)向，提高油藏整體的波及體積和驅(qū)油效率，達(dá)到更為顯著的增油降水效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用水采用海上N 油田某水井水源模擬注入水，用0.8 μm 的核微孔濾膜過濾。

實(shí)驗(yàn)用油采用海上N 油田脫氣原油，并與煤油混合配制出在60 ℃下黏度為72 mPa·s 的試驗(yàn)?zāi)M油。

調(diào)驅(qū)劑包括：（1）納米微球溶液，有效含量25 %，納米微球溶液與原油間界面張力為1.2×10-2mN/m；（2）水解聚丙烯酰胺干粉，固含量88 %；（3）聚合物與有機(jī)鉻交聯(lián)而成的聚合物凝膠。

實(shí)驗(yàn)用巖心模擬儲(chǔ)層情況，采用層間非均質(zhì)巖心，巖心由三層石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)壓制而成，高滲透層滲透率為3 500 mD，中滲透層滲透率為2 000 mD，低滲透層滲透率為800 mD，幾何尺寸均為30 cm×4.5 cm×4.5 cm。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

主要儀器包括：巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置（無錫石油儀器廠）、臺(tái)式電熱恒溫干燥箱等。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：（1）在室溫下，模型抽空，飽和模擬地層水；（2）在60 ℃下，模擬飽和油；（3）在60 ℃下，水驅(qū)、注調(diào)驅(qū)劑，后續(xù)水驅(qū)到98 %含水率。

2 調(diào)驅(qū)效果及機(jī)理分析

嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟操作，采用層間非均質(zhì)巖心，實(shí)驗(yàn)用油黏度72 mPa·s，水驅(qū)時(shí)模型采收率作為方案增油效果計(jì)算基礎(chǔ)。

2.1 調(diào)驅(qū)劑類型對(duì)驅(qū)油效果的影響

不同調(diào)驅(qū)劑對(duì)驅(qū)油效果的影響（見表1），在納米微球、聚合物溶液和聚合物凝膠三種調(diào)驅(qū)劑中，聚合物凝膠增油效果相對(duì)最好，其次為聚合物溶液，納米微球效果最差，其相對(duì)于水驅(qū)采收率增幅分別為27.1 %、20.7 %和19.0 %，分析認(rèn)為納米微球水溶液油水界面張力較低，納米微球溶液更容易進(jìn)入高滲透層，提高高滲透層洗油效率，同時(shí)具有較強(qiáng)傳輸運(yùn)移能力，可實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向，但是影響中低滲透層的波及效果，后兩種調(diào)驅(qū)劑滯留封堵巖心近端的大孔道，實(shí)現(xiàn)近端液流轉(zhuǎn)向，提高整個(gè)油層的波及體積。

當(dāng)采用低濃度聚合物溶液作為攜帶液后，納米微球驅(qū)相對(duì)于水驅(qū)采收率提高27.6 %，比水?dāng)y帶納米微球提高了8.6 %，甚至其驅(qū)油效果比聚合物凝膠驅(qū)油效果好，由于聚合物在溶液中呈網(wǎng)絡(luò)聚集態(tài)，與納米微球相互纏繞，增強(qiáng)了單一納米微球的增黏能力和轉(zhuǎn)向效果，形成一種具備深部轉(zhuǎn)向效果和封堵效果的雙重優(yōu)勢(shì)的調(diào)驅(qū)劑，既能提高高滲透層驅(qū)油效率，深部液流轉(zhuǎn)向，又能起到封堵高滲透層，提高油層波及體積的作用。

2.2 組合驅(qū)方式對(duì)驅(qū)油效果的影響

分別考察兩種組合驅(qū)方式的驅(qū)油效果（見表2），對(duì)比分析對(duì)照實(shí)驗(yàn)1-1**，發(fā)現(xiàn)先采用液流轉(zhuǎn)向措施，后注入納米微球，增油效果得到明顯改善，采收率大幅度提升。與水驅(qū)相比較，方案2-1、2-2 分別提高26.9%和29.7%。與納米微球溶液驅(qū)比較，兩種組合方式采收率分別提高7.9 %和10.7 %，同比單一聚合物溶液驅(qū)和聚合物凝膠驅(qū)，凝膠+微球的組合驅(qū)方式增油更明顯。分析認(rèn)為，根據(jù)架橋原理[7]，調(diào)驅(qū)劑水動(dòng)力學(xué)分子半徑R 大于多孔介質(zhì)孔喉半徑時(shí)，起到穩(wěn)定的封堵效果，聚合物凝膠分子尺寸較大，剛性強(qiáng)，柔性差，少量的聚合物凝膠在孔道中滯留，在孔隙截面形成線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有捕集能力，當(dāng)注入納米微球，能捕捉納米微球，在大孔道處堆積，形成良好的封堵作用，增加驅(qū)油效果。

表1 不同調(diào)驅(qū)劑驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果表（Cp=1 600 mg/L）

表2 調(diào)驅(qū)劑與納米微球組合方式驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Cp=1 600 mg/L）

表3 后續(xù)聚合物凝膠驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Cp=1 600 mg/L）

2.3 后續(xù)聚合物凝膠驅(qū)對(duì)驅(qū)油效果的影響

從表3 可知，相比單純水驅(qū)，納米微球驅(qū)提高采收率20.2 %，后續(xù)繼續(xù)實(shí)施聚合物凝膠驅(qū)采收率再提高9.8 %。分析認(rèn)為，先納米微球驅(qū)后聚合物凝膠驅(qū)，注入納米微球提高儲(chǔ)層波及效率和洗油效率，然后注凝膠封堵高滲透層，迫使注入水進(jìn)入中低滲層，驅(qū)替出中低滲層殘余油。

3 結(jié)論

（1）納米微球以顆粒狀態(tài)聚集，吸水膨脹，具有一定轉(zhuǎn)向分流能力和較強(qiáng)傳輸運(yùn)移能力，可實(shí)現(xiàn)深部液流轉(zhuǎn)向，表現(xiàn)為“滯留-運(yùn)移-再滯留-再運(yùn)移”的流動(dòng)特征，同時(shí)納米微球表面攜帶表面活性物質(zhì)，改善油水界面張力，提高微觀洗油效率，是一類以深部液流轉(zhuǎn)向?yàn)橹鞑⒓骖櫶岣呦从托实幕瘜W(xué)調(diào)驅(qū)劑。

（2）納米微球與聚合物凝膠類調(diào)驅(qū)劑搭配使用比單獨(dú)使用效果更顯著，可以選擇聚合物攜帶液、凝膠+微球的組合驅(qū)和后續(xù)聚合物凝膠驅(qū)的調(diào)驅(qū)技術(shù)提高油藏整體的波及體積和驅(qū)油效率，達(dá)到更為顯著的增油降水效果。