聚合物微球调驱机理研究

2 01 3年 11 月
衣哲．聚合物微球调驱机理研究
聚 合物 微 球调 驱机 理 研究
衣哲
( 中国石化胜利油田采油工艺研究院，山东东营257000)
[ 摘要] 通过室内渗滤评价实验和核磁共振实验，研究了多孔介质不同渗透率条件下聚合 物微 球调剖 效果规律 ，分析 了规律 产生的原 因。结 果表明 ，多孔介 质平均 渗透率 适当时， 聚合物 微 球可以达到最佳调驱效果，超出这一范围效果将变差。通过岩心驱替核磁共振分析实验进一步揭 示其作用机理，即聚合物微球粒径应与孔喉尺寸匹配。聚合物微球粒径过大或过小，都不能达到 最佳调驱效果：粒径过大，可注入性变差；粒径过小，则不能有效封堵优势通道。
精细石油化工进展
第14卷第6期
2
ADVANCES I N FI NE PETROCHEMI CALS
能达到 最佳封堵效 果。
2核磁共振实验分析 2．1 核磁共振 技术原 理
核磁共振技术通过定量检测流体中氢原子信 号，统计计算含氢流体体积。石油领域中，通过特 定技术手段屏蔽模拟油氢原子信号，计算模拟水 含水饱和度。
1) 将不同渗透率( J | })的岩心分别抽真空饱和 水，测定孔隙体积，计算孔隙度，测咒谱；
2) 饱 和模拟 油，计 算含油饱 和度， 测疋谱 ； 3) 以0．3 mL／mi n的注入速率水驱至含水 98％，记录产液量、产油量，计算采收率，测咒谱； 4) 注入调驱剂( 3 000 mg／L，0．3 VP) ； 5) 后续水驱至含水率98％，记录产液量、产 油量，计算采收率，测疋谱。 2．4结果与分析 根据核磁共振实验结果，绘制各级孑L隙剩余 油饱和度变化图和采出程度图。 1) l | }=0．106 I xm2。核磁共振实验结果见图 3，各级孔隙剩余油饱和度变化见图4，采出程度 见图5。可以看到，后续水驱与水驱“信号幅度一 弛豫时间”曲线基本重合；在大孔隙( 疋≥100 ms ) 和小孔隙( 咒≤10 ms ) 中，后续水驱与水驱剩
根据 核磁共 振技术 原理， 弛豫 时间越 长，模 拟 岩心孔隙尺寸越大；信号幅度积分面积越大，多孔 介质 含水饱和 度越高 。 2．2原料和仪器
聚合物微球( 粒径1—20¨m) ，模拟水( 矿化 度865．1 mg／L) ，模拟油为氟油，胶结岩心 ( 长 9． 8 em，直径2．5 em) 。
核磁 共振渗 流实验 分析仪， 岩心驱 替装置 。 2．3实验方法
实验用聚合物微球粒径为1—20¨m，微孔滤 膜孔径分别为10，20，50，100斗m。 1．3结果与分析
聚合物微球通过不同孔径的微孔滤膜实验结 果见图 2。可以看出， 实验开始时 不同滤膜的过 滤速率都很快，约2 mi n后过滤速率开始发生明
显变化。与其他滤膜相比，孔径为20岬滤膜的
过滤速 率明显变 缓。
30
长2 5
蠢Hale Waihona Puke 0； 圈 墨15震10
寸Ⅱ5
0
小孔 隙
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中孔隙
大孔 隙
图4 k=O．106 l an2岩心剩余油饱和度
30
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篓15 藿10
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小孔 隙
中孔隙
大孔 隙
图5 k=0．106 pr n2岩心采出程度
2) J| }=0．412 I xm2。核磁共振实验结果见图 6，各级孔隙剩余油饱和度变化见图7，采出程度 见图8。可 以看出，对于渗透 率为0．412斗m2的 岩心，与水驱相比，后续水驱“信号幅度一弛豫时 间”曲线明显升高；无论孔隙大小，后续水驱剩余 油饱和度显著降低，采出程度有较大幅度增加。 表明聚合物微球能有效滞留于喉道，封堵水驱优 势通道，改变注入水流场分布，迫使更多后续注入 水进人中小孔喉，启动剩余油，提高中小孔喉采出 程度。
[ 关键词】 聚合物微 球深部调剖渗透 率储层适应性驱 油效果
深部液流转向剂可以深入储层封堵高渗透 层，改善驱替剖面，提高波及效率和采出程度。聚 合物微球是一种有潜在应用价值的深部液流转向 剂。目前对聚合物微球探讨从多方面展开：研究 多孔介质中聚合物微球封堵效果、聚合物微球 “形变”能力等¨。2] ，聚合物微球粒径与多孔介质 孔喉直径匹配关系以及对储层非均质适应性半定 量分析∞J ，等等。聚合物微球有效调驱微观机理 还有待 于深化研 究。
核磁共振测试结果显示横向弛豫时间与信号幅 度关系，其中横向弛豫时间与孔喉尺寸成正比，即
r =0 ．735T2／C。
式中，r 为孔隙半径，斗m；疋为核磁共振弛豫 时间，ms ；C为 转换 系数 ，约 等于 1．71 ms ／p。m。
根据横向弛豫时间与孔隙大小关系定义：横 向弛豫时间咒≤10 i l m对应的孔隙为小孔隙，孔 隙半径<4．3斗m；咒介于10一100 ms 对应的孔 隙为中孔隙，孔隙半径为4．3—43．0汕m； T2≥100 ms为大孔隙，孔隙半径I >43．0 Ixm。
O 2 4 6 8 10 12 14 16
时间／mi n
图2聚合物微球过滤体积与时间关系曲线 实验结果表明，聚合物微球粒径与多孔介质
孔隙尺寸存在一定的匹配关系。当聚合物微球粒 径与孔隙尺寸大小相近时，聚合物微球具有良好 的封堵能力。聚合物微球粒径过大或过小，都不
收稿日期：20 13—07 —21。 作者简介；衣哲，毕业于中国石油大学( 华东)浊气田开发工 程专业，目前从事三 次采油的研究工作。
余油饱和度及采出程度基本相同。说明向渗透率 为0．106¨m2岩心注入聚合物微球起不到有效封 堵大孔道作用，无法促使后续水驱改变流线，启动 小孔隙剩余油。
1200
1000
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逛400
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O 0．1
l
10
l OO 1000 10000
驰豫时间( Tz) ／ms
图3 k=0．106 I on2岩心疋谱
随着油藏的长期水驱开发，由于注入水不断 冲刷，储层非均质性加剧，吸水剖面不均匀，严重 影响油藏开发效果H“J 。聚合物微球能够滞留于 油藏多孔介质中，有效封堵大孔喉，调整注入水渗 流方向，提高开发效果¨一2| 。
本文报道了通过室内实验进行的聚合物微球 调驱机理研究。
1聚合物微球渗滤评价实验 1．1原料和仪器
聚合物微球( 粒径1—20斗m) ，微孔滤膜，模 拟水( 矿化度865．1 mg／L) 。
微孔滤膜过滤装置( 见图1) ，量筒，烧杯，玻 璃棒。
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微孔 滤膜
图1微孔滤膜过滤装置
1．2实验方法 分别将微球溶液和滤膜放人盛液容器和滤膜
夹持器中；然后打开气瓶阀门，控制压力为50 kPa ；计时并测 量过滤液体体 积。