李賓飛, 葉金橋, 李兆敏, 王弘宇, 張習(xí)斌

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可動(dòng)泡沫凍膠體系滲流特征及適用性研究

李賓飛, 葉金橋, 李兆敏, 王弘宇, 張習(xí)斌

(中國(guó)石油大學(xué)(華東) 石油工程學(xué)院, 山東 青島 266580)

將泡沫與弱凍膠相結(jié)合，制備了可動(dòng)泡沫凍膠體系。 利用MCR302流變儀測(cè)定了可動(dòng)泡沫凍膠的粘彈性和流變性，通過單管和三管滲流實(shí)驗(yàn)研究了可動(dòng)泡沫凍膠的滲流特征與調(diào)剖性能，并采用并聯(lián)巖心驅(qū)替法考察了注入時(shí)機(jī)和滲透率級(jí)差對(duì)體系調(diào)驅(qū)效果的影響。結(jié)果表明，可動(dòng)泡沫凍膠體系在剪切速率180 s-1下表觀黏度大于200 mPa×s，具有較好的抗剪切性和粘彈性，且在多孔介質(zhì)內(nèi)能自由運(yùn)移；與普通泡沫相比，可動(dòng)泡沫凍膠能更好地改善高、中、低滲巖心分流量的差異，且耐沖刷性強(qiáng)，其殘余阻力因子10倍于普通泡沫；與剛性泡沫凍膠相比，可動(dòng)泡沫凍膠的選擇性更強(qiáng)，能逐步運(yùn)移至地層深部，實(shí)現(xiàn)深部調(diào)驅(qū)，避免了對(duì)地層的過度傷害；可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)體系適用于水驅(qū)開發(fā)中期含水率60%(wt)左右的油藏，同時(shí)對(duì)滲透率級(jí)差在2~13.7的非均質(zhì)油藏具有較好的調(diào)驅(qū)增產(chǎn)效果；當(dāng)滲透率級(jí)差達(dá)到18.1時(shí)，調(diào)驅(qū)效果變差，低滲巖心采收率大幅度降低。

可動(dòng)泡沫凍膠；流變性；滲流特征；調(diào)驅(qū)；適用性

1 前 言

我國(guó)東部多數(shù)油田進(jìn)入開發(fā)后期的高含水、特高含水階段，由于油層非均質(zhì)性嚴(yán)重，層間和層內(nèi)滲透率差異較大，盡管各類堵劑用量不斷增大，調(diào)堵輪次不斷增多，油田水驅(qū)開發(fā)效果越來越差[1]。改善水油流度比，調(diào)整油層吸水剖面，均衡產(chǎn)液剖面，增加油藏整體動(dòng)用程度，成為進(jìn)一步提高開采效果的關(guān)鍵[2]。

凍膠體系是目前應(yīng)用最廣泛的堵劑體系，根據(jù)交聯(lián)后凍膠的強(qiáng)度，可以將凍膠分為剛性凍膠和弱凍膠。剛性凍膠交聯(lián)后強(qiáng)度大，注入地層后不能流動(dòng)，一般用于封堵近井地帶的高滲帶，一旦在壓力作用下突破后其調(diào)堵作用便顯著下降[3]；弱凍膠強(qiáng)度適中，在壓力驅(qū)動(dòng)下能夠在地層中流動(dòng)，主要用于地層深部液流轉(zhuǎn)向[4]，然而弱凍膠對(duì)油水選擇性封堵性能較差，且經(jīng)過多孔介質(zhì)反復(fù)剪切后，其強(qiáng)度大幅降低，調(diào)堵性能減弱。泡沫流體具有遇油消泡、遇水穩(wěn)定、選擇性封堵高滲層和高含水地層的特點(diǎn)[5~7]，能夠有效改善吸水剖面[8~10]。但是普通泡沫對(duì)原油太敏感，在地層中穩(wěn)定性較差，注入過程中易發(fā)生氣竄，應(yīng)用效果受到較大影響。

泡沫凍膠將泡沫與凍膠相結(jié)合，即在凍膠體系中加入起泡劑，在其交聯(lián)前充入氣體形成高強(qiáng)度泡沫，從而提高了凍膠體系選擇性及普通泡沫強(qiáng)度[11~13]。目前人們對(duì)于泡沫凍膠體系的研究主要基于剛性泡沫凍膠，一旦壓力突破凍膠失效后泡沫不能重新生成，泡沫凍膠體系也就失去了調(diào)堵能力[14]。

針對(duì)上述問題，本文提出一種可動(dòng)泡沫凍膠體系，即將泡沫與弱凍膠相結(jié)合，在常規(guī)弱凍膠體系中加入起泡劑，氣液交替或同時(shí)注入地層，在地層中形成具有一定強(qiáng)度的泡沫凍膠。由于形成的凍膠強(qiáng)度較低，因此該泡沫凍膠體系在地層中具有一定的流動(dòng)性和粘彈性，泡沫破滅后可以再生；同時(shí)，泡沫的穩(wěn)定性提高，耐油性增強(qiáng)。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了弱凍膠體系的流變性和粘彈性，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了可動(dòng)泡沫凍膠的滲流特征和調(diào)驅(qū)性能，并研究其在不同開發(fā)階段、不同非均質(zhì)地層條件下的適用性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

MCR 302流變儀 (奧地利Anton Paar公司)；長(zhǎng)填砂管 (直徑2.54 cm，長(zhǎng)度60 cm，等間距分布4個(gè)測(cè)壓點(diǎn))等。

實(shí)驗(yàn)裝置流程圖如圖1所示。

圖 1 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖

2.2 實(shí)驗(yàn)藥品

實(shí)驗(yàn)藥品包括陰離子型起泡劑F-2 (勝利油田提供)；速溶聚合物ZW ( 相對(duì)分子質(zhì)量1100萬，水解度25.3%，勝利油田提供)；有機(jī)鉻交聯(lián)劑DY-1 (自制)；N2(純度99.99%(V)；蒸餾水和地層水 (礦化度15000)等。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 可動(dòng)泡沫凍膠體系流變性評(píng)價(jià)

利用MCR 302流變儀評(píng)價(jià)可動(dòng)泡沫凍膠剪切流變性和粘彈模量。

2.3.2 可動(dòng)泡沫凍膠體系滲流特征

流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)：利用長(zhǎng)填砂管測(cè)壓裝置測(cè)定可動(dòng)泡沫凍膠體系成凍后通過填砂管時(shí)各相鄰測(cè)壓點(diǎn)的壓差變化，分析該體系在地層多孔介質(zhì)中的運(yùn)移情況。

調(diào)剖性能實(shí)驗(yàn)：將3個(gè)填砂管模型并聯(lián)，以3 mL×min-1的速度水驅(qū)；水驅(qū)1 PV(巖心總孔隙體積)后注入可動(dòng)泡沫凍膠0.6 PV，氣液比1:1，60℃下靜置成凍，注入速度3 mL×min-1；后續(xù)水驅(qū)至7 PV時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)全程記錄各巖心兩端壓力變化及分流量變化。將可動(dòng)泡沫凍膠分別換成普通泡沫、弱凍膠和剛性泡沫凍膠，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)比4種體系的調(diào)剖效果。

2.3.3 可動(dòng)泡沫凍膠體系適應(yīng)性研究

將兩根滲透率不同的飽和水填砂管并聯(lián)，飽和油后水驅(qū)至某一含水率，以2 mL×min-1速度注入0.6PV可動(dòng)泡沫凍膠并靜置成凍，后續(xù)水驅(qū)至出口不含油時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，全程記錄并聯(lián)巖心驅(qū)替壓差、高低滲巖心分流量、含水率和采收率變化。保持并聯(lián)巖心滲透率級(jí)差不變，改變可動(dòng)泡沫凍膠注入時(shí)機(jī)，重復(fù)上述步驟，分析注入時(shí)機(jī)對(duì)可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)效果的影響；改變并聯(lián)巖心滲透率級(jí)差，分析地層非均質(zhì)性對(duì)體系調(diào)驅(qū)效果的影響，滲透率級(jí)差為不同巖心的滲透率比值。

3 結(jié)果與討論

3.1 可動(dòng)泡沫凍膠體系性能評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)采用可動(dòng)泡沫凍膠體系配方為聚合物ZW(0.15%(wt))+交聯(lián)劑DY-1(0.05%(wt))+起泡劑SD-2(0.5%(wt))+N2，其中弱凍膠(0.15%(wt)ZW+0.05%(wt)DY-1)成凍時(shí)間在7 h左右，成凍強(qiáng)度適中，屬于中等變形流動(dòng)凍膠。

3.1.1 剪切流變性

分別測(cè)試弱凍膠和不同溫度下可動(dòng)泡沫凍膠體系成凍后的剪切流變性，剪切速率從0.01 s-1增加到300 s-1，結(jié)果如圖2所示。

可動(dòng)泡沫凍膠體系的流變性受弱凍膠本身流變性和泡沫流體流變性雙重影響[15]。從圖中可以看出，與弱凍膠相比，可動(dòng)泡沫凍膠由單相體系變?yōu)闅庖簝上囿w系，由于泡沫結(jié)構(gòu)的存在，相同剪切速率下可動(dòng)泡沫凍膠黏度更大；同時(shí)，由于泡沫流體和凍膠體系都屬于剪切變稀型流體，表觀黏度隨剪切速率的增加而降低，在低剪切速率下，交聯(lián)劑使聚合物呈現(xiàn)化學(xué)交聯(lián)狀態(tài)，黏度較高；增大剪切速率，凍膠體系內(nèi)穩(wěn)定交聯(lián)的大分子結(jié)構(gòu)受到破壞，交聯(lián)體被重新打散，且剪切速率越大，表觀黏度下降越明顯[16]。一定剪切速率下，在30℃~70℃隨著溫度的升高，氣體膨脹，泡沫凍膠的泡沫質(zhì)量增加，同時(shí)成凍強(qiáng)度也有所升高，體系表觀黏度增大；溫度達(dá)到90℃后，一方面泡沫受熱膨脹變得不穩(wěn)定，另一方面凍膠大分子在高溫下發(fā)生熱降解，使體系強(qiáng)度有所下降，體系內(nèi)泡沫液膜黏度及彈性降低[17]，該過程是弱凍膠自身特性和泡沫結(jié)構(gòu)對(duì)可動(dòng)泡沫凍膠體系流變性的雙重影響的結(jié)果。體系黏度在剪切速率180 s-1下仍大于200 mPa×s，證明可動(dòng)泡沫凍膠具備良好的抗剪切性能。

圖 2 可動(dòng)泡沫凍膠剪切流變性

圖3 可動(dòng)泡沫凍膠體系粘彈性

3.1.2 粘彈性

在一定剪切應(yīng)力下，用流變儀對(duì)泡沫凍膠體系進(jìn)行頻率掃描，觀察其在不同振蕩頻率下的粘彈性變化情況，并作粘彈模量與頻率的雙對(duì)數(shù)曲線圖，其結(jié)果如圖3所示，應(yīng)力設(shè)定為 0.2 Pa，實(shí)驗(yàn)頻率從0.1~10 Hz。

從圖3可看出，泡沫凍膠體系的粘彈模量較大，且￠始終比2大近一個(gè)數(shù)量級(jí)，證明彈性模量占主導(dǎo)地位；隨著振蕩頻率的增高，彈性模量和粘性模量均增大。這主要是因?yàn)閺椥阅Ａ糠从丑w系在應(yīng)力作用下發(fā)生彈性形變時(shí)儲(chǔ)存能量的大小，粘性模量則反映應(yīng)力作用結(jié)束后恢復(fù)原狀而損耗的能量大小[18]。泡沫凍膠表面具有彈性液膜，交聯(lián)后形成液膜的空間結(jié)構(gòu)變致密，同時(shí)起泡劑在膜面吸附密度增大，隨著振蕩頻率的增大，儲(chǔ)存能量增多，使該體系具有較高的彈性，同時(shí)泡沫的存在增大了表觀黏度，從而使泡沫凍膠體系表現(xiàn)出良好的粘彈性[19]。

3.2 可動(dòng)泡沫凍膠體系滲流特征

3.2.1 多孔介質(zhì)中的運(yùn)移特征

通過流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，測(cè)量填砂管內(nèi)的壓力變化情況，考察可動(dòng)泡沫凍膠在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律。測(cè)壓點(diǎn)a、b、c、d分別位于填砂管進(jìn)口、1/3處、2/3處以及出口處，Dab、Dbc和Dcd分別定義為測(cè)壓點(diǎn)a、b，測(cè)壓點(diǎn)b、c和測(cè)壓點(diǎn)c、d的壓差，水驅(qū)后注入0.5 PV可動(dòng)泡沫凍膠，再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，得到各段壓差曲線見圖4。

圖4 可動(dòng)泡沫凍膠在多孔介質(zhì)中的滲流特征

由圖4可知，水驅(qū)階段壓力呈線性分布，各測(cè)壓點(diǎn)之間壓差基本一致。在可動(dòng)泡沫凍膠的注入初期，Dab迅速上升，說明泡沫凍膠在入口處產(chǎn)生了明顯封堵作用，而Dbc和Dcd基本保持不變；在可動(dòng)泡沫凍膠注入后期，測(cè)壓點(diǎn)a、b間壓差達(dá)到最大值，測(cè)壓點(diǎn)b、c之間壓差開始升高，可動(dòng)泡沫凍膠運(yùn)移至填砂管中部。在后續(xù)水驅(qū)階段初期，測(cè)壓點(diǎn)b、c之間壓差繼續(xù)升高，可動(dòng)泡沫凍膠在水力作用下繼續(xù)向前運(yùn)移，注入0.5 PV后，測(cè)壓點(diǎn)c、d間的壓差開始增加，并逐漸達(dá)到最大值，此時(shí)可動(dòng)泡沫凍膠主體已經(jīng)運(yùn)移到巖心管后半段和出口處，并形成有效封堵，說明可動(dòng)泡沫凍膠在多孔介質(zhì)中具有良好的運(yùn)移能力，可以逐步運(yùn)移到地層深部。各測(cè)壓點(diǎn)間壓差達(dá)到最大后開始緩慢下降，并最終穩(wěn)定在某一水平且大于水驅(qū)壓差，說明可動(dòng)泡沫凍膠在多孔介質(zhì)運(yùn)移過程中有一定殘留[20]，殘余阻力因子較高。另外，對(duì)比3條壓差曲線峰值可以看出，沿巖心流動(dòng)方向，各段巖心的壓差峰值略有降低，但總體變化不大，說明可動(dòng)泡沫凍膠經(jīng)過多孔介質(zhì)剪切后，雖然有所滯留，但其封堵性能基本保持不變。后續(xù)水驅(qū)過程壓差存在一定波動(dòng)，反映了泡沫破滅后與弱凍膠重新形成泡沫凍膠形成封堵的過程。

3.2.2 調(diào)剖性能實(shí)驗(yàn)

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比普通泡沫(0.5%(wt)SD-2+N2)、弱凍膠(0.15%(wt)ZW +0.05%(wt)DY-1)、剛性泡沫凍膠(0.5%(wt)SD-2 +0.4%(wt)ZW +0.1%(wt)DY-1 +N2)和可動(dòng)泡沫凍膠(0.5%(wt)SD-2 +0.15%(wt)ZW +0.05%(wt)DY-1 +N2)4種不同體系的調(diào)剖性能，各并聯(lián)巖心滲透率如表1，高、中、低滲巖心的分流量h，m和l以及驅(qū)替壓差D的變化如圖5~圖8所示。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)

從圖5至圖8可以看出，水驅(qū)階段巖心分流量的比值基本反映了巖心滲透率的差異；在堵劑注入階段和后續(xù)水驅(qū)階段，則反映了常規(guī)泡沫、弱凍膠、剛性泡沫凍膠和可動(dòng)泡沫凍膠4種調(diào)堵劑的滲流特征和調(diào)剖特性。

如圖5所示，常規(guī)泡沫具有堵大不堵小的特性，可以在多孔介質(zhì)中運(yùn)移和再生，屬于深部調(diào)驅(qū)體系，但封堵能力較弱。注入泡沫后，驅(qū)替壓力逐漸上升，巖心分流量差異逐漸減小，但調(diào)整幅度有限，由于注入泡沫量較少，沒有出現(xiàn)流量反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；在后續(xù)水驅(qū)階段，隨著氣體的產(chǎn)出和含水飽和度的增加，驅(qū)替壓力逐漸降低，各巖心分流量逐漸恢復(fù)到調(diào)剖前近似水平。

圖5 普通泡沫調(diào)剖實(shí)驗(yàn)

圖6 弱凍膠調(diào)剖實(shí)驗(yàn)

弱凍膠的調(diào)剖效果見圖6，由圖可知，弱凍膠注入后，對(duì)高滲層的封堵效果要好于常規(guī)泡沫，其有效作用時(shí)間達(dá)3 PV；之后隨著高滲層內(nèi)弱凍膠的排出，驅(qū)替壓力迅速降低，各巖心分流量快速恢復(fù)，由于低滲層仍被少量弱凍膠封堵，最終高滲層分流量將大于措施前水平。

圖7 剛性泡沫凍膠調(diào)剖實(shí)驗(yàn)

對(duì)于剛性泡沫凍膠，如圖7所示，由于剛性泡沫凍膠封堵強(qiáng)度極高，導(dǎo)致其選擇性、封堵性較差，后續(xù)水驅(qū)階段出現(xiàn)水驅(qū)注不進(jìn)現(xiàn)象，驅(qū)替壓差快速升高。

圖8為可動(dòng)泡沫凍膠的調(diào)剖特征曲線，如圖所示，可動(dòng)泡沫凍膠注入后，高滲巖心分流量迅速降低，低滲巖心分流量迅速升高，驅(qū)替壓差梯度最高達(dá)4.65 MPa×m-1，高低滲巖心分流量發(fā)生反轉(zhuǎn)，高、中、低滲透率巖心的分流量在一定范圍內(nèi)逐漸調(diào)整，最終達(dá)到一個(gè)相對(duì)均衡狀態(tài)，體現(xiàn)出可動(dòng)泡沫凍膠良好的選擇性。經(jīng)過一段時(shí)間后續(xù)水驅(qū)，可動(dòng)泡沫凍膠逐漸被驅(qū)出，調(diào)剖能力逐漸降低。

圖8 可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)剖實(shí)驗(yàn)

與普通泡沫相比，可動(dòng)泡沫凍膠能更好地改善高、中、低滲巖心分流量的差異，且具有更好的耐沖刷性，其殘余阻力因子10倍于普通泡沫，有效期長(zhǎng)；與弱凍膠相比，可凍泡沫凍膠在地層的滯留時(shí)間更長(zhǎng)，調(diào)剖效果更好；與剛性泡沫凍膠相比，可動(dòng)泡沫凍膠的選擇性更強(qiáng)[21]，能夠逐步運(yùn)移到地層深部，實(shí)現(xiàn)深部調(diào)驅(qū)，且避免了對(duì)地層的過度傷害。

3.3 可動(dòng)泡沫凍膠體系適用性研究

3.3.1 調(diào)驅(qū)時(shí)機(jī)

為考察不同階段油藏注可動(dòng)泡沫凍膠的調(diào)驅(qū)效果，兩組并聯(lián)巖心飽和油后分別水驅(qū)至不同含水率，注入0.6 PV可動(dòng)泡沫凍膠并成凍后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)。實(shí)驗(yàn)中所用巖心參數(shù)及初始水驅(qū)結(jié)果如表2所示，驅(qū)替壓差、分流量、水驅(qū)含水率和巖心采收率變化情況如圖9所示，不同開發(fā)階段的增產(chǎn)效果如表3所示。

表2 并聯(lián)巖心參數(shù)

從圖9可以看出，初始水驅(qū)階段高滲巖心的分流量較大、含水上升快、采收率高，說明該階段水驅(qū)主要波及高滲層。對(duì)于a組實(shí)驗(yàn)，當(dāng)水驅(qū)綜合含水達(dá)到96.4%時(shí)注入可動(dòng)泡沫凍膠進(jìn)行調(diào)驅(qū)。此時(shí)高滲巖心產(chǎn)出液含水率達(dá)98.5%(wt)，低滲巖心產(chǎn)出液含水僅為17%(wt)，綜合采收率為26.1%(wt)，高滲巖心中水驅(qū)優(yōu)勢(shì)滲流通道已經(jīng)形成。可動(dòng)泡沫凍膠注入過程中，驅(qū)替壓差迅速升高。泡沫凍膠成凍后對(duì)高滲層具有較強(qiáng)的封堵性，后續(xù)水驅(qū)階段主要波及低滲層，高低滲巖心實(shí)現(xiàn)分流量反轉(zhuǎn)，低滲巖心采收率大幅度增加，而高滲巖心采收率基本不再增加，最終采收率提高到59.0%。對(duì)于b組實(shí)驗(yàn)，在水驅(qū)綜合含水為61.7%(wt)時(shí)注入可動(dòng)泡沫凍膠進(jìn)行調(diào)驅(qū)，此時(shí)高滲巖心產(chǎn)出液含水率為69.6%(wt)，低滲巖心產(chǎn)出液含水率為8.9%(wt)，巖心含油飽和度較高。注入可動(dòng)泡沫凍膠后，高滲巖心分流量逐漸降低，低滲巖心分流量逐漸升高，且采收率均大幅提高；后續(xù)水驅(qū)過程高、低滲巖心分流量趨于相等，產(chǎn)出液含水率先下降后升高，最終采收率提高到70.1%。與綜合含水96.4%(wt)時(shí)調(diào)剖相比，最終采收率提高10%以上，表明可動(dòng)泡沫凍膠更適合在水驅(qū)開發(fā)中期含水率60%(wt)左右的油藏中應(yīng)用。

圖9 可動(dòng)泡沫凍膠體系分流量、含水率、驅(qū)替壓差和采收率隨注入量變化

3.3.2 層間非均質(zhì)性的影響

儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性是影響油藏調(diào)驅(qū)效果的另一個(gè)重要因素[16]，通過實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了水驅(qū)開發(fā)中期(含水率60%(wt)左右)不同滲透率級(jí)差下可動(dòng)泡沫凍膠體系的調(diào)驅(qū)效果，以確定可動(dòng)泡沫凍膠的適用范圍，結(jié)果如圖10所示，圖中的累計(jì)分流量比值定義為：

式中，為累計(jì)分流量比值；ch為后續(xù)水驅(qū)至6 PV時(shí)高滲巖心累積產(chǎn)液量；cl為后續(xù)水驅(qū)至6 PV時(shí)低滲巖心累積產(chǎn)液量。

圖10 不同滲透率級(jí)差下的高、低滲巖心累計(jì)分流量比值及采收率

由圖10可知：滲透率級(jí)差較小時(shí)，巖心累計(jì)分流量比值和高滲層采收率隨滲透率級(jí)差的增大而減小，低滲巖心采收率及綜合采收率則逐漸增大；滲透率級(jí)差為4.9時(shí)，為1.19，此時(shí)高低滲巖心分流量相近，同時(shí)低滲巖心采收率及綜合采收率均達(dá)到最大，說明此時(shí)可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)效果最好；之后隨著滲透率級(jí)差繼續(xù)增大，重新增大，低滲巖心采收率及綜合采收率也緩慢下降，當(dāng)級(jí)差大于13.7后，采收率迅速下降，調(diào)驅(qū)效果逐漸變差。

可以看出，高滲巖心采收率受滲透率級(jí)差影響不大，而滲透率級(jí)差對(duì)低滲層采收率影響更大。滲透率級(jí)差在2~13.7時(shí)綜合采收率均大于60%，說明可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)體系在該滲透率級(jí)差范圍內(nèi)具有較好的效果。當(dāng)滲透率級(jí)差高達(dá)18.1時(shí)，巖心累計(jì)分流量比值仍小于5，綜合采收率達(dá)到55.9%，但低滲巖心采收率大幅度降低，說明可動(dòng)泡沫凍膠體系對(duì)嚴(yán)重非均質(zhì)性地層仍具有一定調(diào)驅(qū)能力，但調(diào)驅(qū)效果變差。

4 結(jié) 論

(1) 可動(dòng)泡沫凍膠體系呈剪切變稀特性，是一種假塑性流體，體系黏度在180 s-1剪切速率下大于200 mPa·s，具有較好的抗剪切性能和粘彈性，其彈性模量略大于粘性模量。

(2) 可動(dòng)泡沫凍膠在多孔介質(zhì)中具有良好的運(yùn)移能力，可實(shí)現(xiàn)深部調(diào)驅(qū)，體系流經(jīng)多孔介質(zhì)后，雖然有所滯留，但其封堵性能基本保持不變。

(3) 與普通泡沫相比，可動(dòng)泡沫凍膠能更好的改善高、中、低滲巖心分流量的差異，且具有更好的耐沖刷性，其殘余阻力因子10倍于普通泡沫，有效期長(zhǎng)；與弱凍膠相比，可凍泡沫凍膠在地層的滯留時(shí)間更長(zhǎng)，調(diào)剖效果更好；與剛性泡沫凍膠相比，可動(dòng)泡沫凍膠的選擇性更強(qiáng)，能夠逐步運(yùn)移到地層深部，實(shí)現(xiàn)深部調(diào)驅(qū)，且避免了對(duì)地層的過度傷害。

(4) 可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)體系適用于水驅(qū)開發(fā)中期含水率60%(wt)左右的油藏，同時(shí)對(duì)滲透率級(jí)差在2~13.7的非均質(zhì)油藏具有較好的調(diào)驅(qū)增產(chǎn)效果；當(dāng)滲透率級(jí)差達(dá)到18.1時(shí)，高低滲巖心累計(jì)分流量比值仍小于5，綜合采收率為55.9%，低滲巖心采收率大幅度降低，可動(dòng)泡沫凍膠調(diào)驅(qū)體系仍具有一定調(diào)驅(qū)能力，但調(diào)驅(qū)效果變差。

符號(hào)說明：

f— 振蕩頻率，HzSwr— 水驅(qū)后綜合含水率，%(wt) G￠— 彈性模量，PaS*— 水驅(qū)后平均含油飽和度，% G2— 粘性模量，PaVl— 低滲透率巖心分流量，mL×min-1 DPab— 測(cè)壓點(diǎn)ab之間的壓差，MPaVch— 高滲巖心累計(jì)分流量，mL DPbc— 測(cè)壓點(diǎn)bc之間的壓差，MPaVcl— 低滲巖心累計(jì)分流量，mL DPcd— 測(cè)壓點(diǎn)cd之間的壓差，MPaVh— 高滲透率巖心分流量，mL×min-1 R— 累計(jì)分流量比值Vm— 中滲透率巖心分流量，mL×min-1 Soi— 巖心初始含油飽和度，%γ— 剪切速率，s-1 Swi— 水驅(qū)后含水率，%(wt)τ— 應(yīng)力，Pa

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Research on Flow Characteristics and Applicability of Movable Foamed Gels

LI Bin-fei, YE Jin-qiao, LI Zhao-min, WANG Hong-yu, ZHANG Xi-bin

(School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

A movable foamed gel was developed using weak gel and foam. Its viscoelasticity and rheology were measured with MCR302 rheometer, and the flow characteristics and profile control properties in porous media were studied by single and triple-core flow experiments. Effects of injection time and permeability ratio on profile control were evaluated by parallel core flooding experiments. The results indicate that this system has good anti-shearing and viscoelasticity properties and can move freely in porous media. Its apparent viscosity is over 200 mPa·s at a shear rate of 180 s-1. This movable foamed gel can better adjust flow profiles in heterogeneous cores and the residual resistance factor is ten times higher than normal foams. Moreover, it has better selective plugging ability than rigid foamed gels, and can flow into deeper positions in porous media for deep profile control. This movable foamed gel achieves better results for enhanced oil recovery when water-cut is 60%(wt) and the permeability ratio is in a range of 2 to 13.7. When the permeability ratio increases to 18.1, the profile control performance becomes worse and the recovery decreases significantly in low permeability cores.

movable foamed gel; rheology; percolation characteristics; profile control and flooding; applicability

1003-9015(2016)03-0566-09

TE357.4；TE39

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2016.03.010

2015-06-27；

2015-11-10。

國(guó)家自然科學(xué)基金(50876115)；國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05009-004)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAC24B03)。

李賓飛(1978-)，男，河北唐縣人，中國(guó)石油大學(xué)(華東)副教授，博士。

葉金橋，E-mail：yejqupc@163.com