李秋言 ，岳湘安 ，楊長春 ，田文浩 ，孔彬

（1.中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249）

0 引言

調(diào)剖作為一種成熟、有效的提高采收率技術(shù)，越來越受到石油工作者關(guān)注，其中油藏深部調(diào)剖一直是研究的熱點［1-3］。目前，含油污泥深部調(diào)剖技術(shù)已經(jīng)在江漢、勝利、遼河等油田實現(xiàn)了現(xiàn)場應(yīng)用，均取得了良好效果［4-5］。弱凝膠深部調(diào)剖技術(shù)發(fā)展迅速，對于高含水、特高含水油田的調(diào)剖堵水有著很好的應(yīng)用前景［6］。柔性調(diào)剖劑深部調(diào)剖技術(shù)在大慶、吉林等油田的應(yīng)用，同樣取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益［7］。聚合物微球深部調(diào)剖技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于青海、勝利等多個油田，并取得良好的效果［8］。經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，我國已經(jīng)初步形成適用于不同油藏條件的調(diào)剖體系，其中，微生物深部調(diào)剖技術(shù)、預(yù)交聯(lián)顆粒深部調(diào)剖技術(shù)和聚合物微球深部調(diào)剖技術(shù)將是今后的發(fā)展方向［9-11］。

冀東油田高淺南油藏非均質(zhì)性較為嚴(yán)重，油藏溫度和礦化度均不太高，適合開展聚合物微球調(diào)剖［12］。筆者利用非均質(zhì)巖心模型開展不同微球注入量下表面活性劑驅(qū)油實驗，考察采收率隨微球注入量的變化，通過掃描電鏡測試，研究微球在油藏中運移距離對采收率的影響，根據(jù)驅(qū)油實驗和掃描電鏡測試結(jié)果，分析非均質(zhì)巖心中的流場變化，進(jìn)而優(yōu)化微球發(fā)揮深調(diào)作用的最佳注入量。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

實驗設(shè)備及儀器主要包括恒壓恒速泵、恒溫箱、活塞中間容器、壓力傳感器、日立SU8010冷場發(fā)射掃描電鏡、磁力攪拌器、真空泵、手搖泵等。模型為4.5 cm×4.5 cm×30.0 cm三層非均質(zhì)人造巖心模型，每一層厚度均為 1.5 cm，滲透率分別為 30×10-3，310×10-3，1 000×10-3μm2，滲透率變異系數(shù)為0.91。 實驗用水為高淺南油藏地層水，總礦化度為3 260 mg/L。其中，Na+/K+，Ca2+，Mg2+質(zhì) 量 濃 度 分 別 為 1 070，20，27 mg/L，Cl-，SO42-，HCO3-質(zhì)量濃度分別為 1 152，228，763 mg/L。 實驗用油為高淺南油藏模擬油，77℃下黏度為7.1 mPa·s。RZ-JD80表面活性劑（0.3%RA+0.1%AES+0.05%BT）是一種由多種表面活性劑復(fù)配的強(qiáng)乳化體系，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%。聚合物微球調(diào)剖段塞是一種懸濁液體系，具有抗高溫、耐高鹽、注入性好等優(yōu)點［13-14］。

1.2 實驗方法

模擬高淺南油藏溫度（77℃），驅(qū)替速度為0.5 mL/min（礦場驅(qū)替液在井間每天推進(jìn)2.5 m）。

實驗方案：1）巖心抽真空，飽和地層水，計算孔隙度，飽和油并老化24 h以上；2）水驅(qū)開采，驅(qū)替速度為0.5 mL/min；3）待水驅(qū)含水率達(dá)到98%時，開始 RZJD80表面活性劑驅(qū)至含水率100%；4）注入設(shè)計量的聚合物微球懸濁液，候凝24 h以上；5）注入0.30 PV的RZ-JD80表面活性劑溶液；6）后續(xù)水驅(qū)至含水率達(dá)到98%時停泵。實驗過程中，記錄注入壓力、采出液中油水體積、含水率和采收率變化。

掃描電鏡測試方法：將驅(qū)替結(jié)束后的巖心模型取出烘干，按圖 1 所示，在巖心模型 1，5，10，15，20 cm 處垂直于巖心軸向切成巖心薄片。烘干每個巖心薄片后，分割高滲、中滲、低滲層，并沿中軸線把薄片切開，標(biāo)號裝入樣品袋以備測試。

圖1 巖心切片制樣示意

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 不同微球注入量對采收率的影響

采用三層非均質(zhì)巖心模型，設(shè)計6種不同微球注入量，按照實驗方案開展驅(qū)油實驗，結(jié)果見表1。表中PV為高滲層孔隙體積。

表1 不同微球注入量驅(qū)油實驗結(jié)果

根據(jù)實驗結(jié)果可繪制出非均質(zhì)巖心采收率提高幅度隨微球注入量的變化曲線（見圖2）。

圖2 采收率提高幅度隨微球注入量的變化

由圖2可以看出：隨著微球注入量的增加，后續(xù)RZ-JD80表面活性劑提高采收率能力先是迅速提高，而后變得緩慢，最后趨于穩(wěn)定；當(dāng)微球注入量達(dá)到0.30 PV后，采收率提高幅度隨微球注入量的變化很小，注入量從0.30 PV提高到0.50 PV時，采收率僅可進(jìn)一步提高0.83百分點。這說明僅僅很少量的微球即可產(chǎn)生一定的封堵效果，使得中低滲層被動用起來。但是，少量的微球封堵能力畢竟有限，不足以使RZ-JD80表面活性劑的驅(qū)油效果充分發(fā)揮。綜合考慮投入成本和生產(chǎn)效果，確定最佳微球注入量為0.20 PV。

2.2 微球注入量與運移深度的關(guān)系

利用日立SU8010冷場發(fā)射掃描電鏡，對制備好的巖心薄片樣品進(jìn)行掃描電鏡測試，可以直觀地看出微球在不同層位運移的深度（見表2。表中，○代表存在微球，×代表不存在微球）。

表2 各層位微球分布情況

由表2可以看出，微球注入量越大，其在高滲層運移距離越遠(yuǎn)。注入少量的微球時，微球全部進(jìn)入高滲層區(qū)域；當(dāng)注入量增加到0.20 PV時，微球可運移到高滲層中部15 cm處，且有少部分進(jìn)入中滲層，但僅僅是分布在中滲層端面；當(dāng)注入量提高到0.50 PV時，高滲層20 cm處即可發(fā)現(xiàn)微球，中滲層中的微球仍分布在端面附近；當(dāng)注入0.70 PV時，微球在中滲層中可運移至5 cm深處。此外，不論微球注入量多大，微球基本上不會進(jìn)入低滲層，只是在高滲或是中滲層的淺處分布，這種現(xiàn)象對后續(xù)進(jìn)行RZ-JD80表面活性劑驅(qū)是有利的。

巖心中形成的微球形狀多樣，結(jié)構(gòu)不一定規(guī)則，有多種賦存形態(tài)，比如規(guī)則的圓球形、空心球形、聚并架橋形、交織空間網(wǎng)狀等不規(guī)則形狀（見圖3）。掃描電鏡可清晰地看出一些微球聚集在一起，滯留在孔喉處。

圖3 不同形態(tài)微球掃描電鏡照片

2.3 微球運移深度對采收率的影響

非均質(zhì)巖心采收率提高幅度隨微球運移深度變化見圖4。由圖可以看出：隨微球運移深度的增加，采收率提高幅度明顯增大，特別是在巖心注入端附近，微球運移距離從1 cm提高到5 cm，采收率提高幅度則從6.33百分點增加為14.17百分點；當(dāng)微球運移至15 cm（巖心中部）時，活性劑驅(qū)可使采收率在水驅(qū)基礎(chǔ)上繼續(xù)提高18.82百分點。這說明微球運移至油藏深部（深調(diào)）更有利于后續(xù)驅(qū)油劑發(fā)揮作用。

圖4 采收率提高幅度與微球運移距離的關(guān)系

從微球封堵后油藏流場的角度，繪制不同微球注入量下流線改變示意圖（見圖5）。由圖可以看出：當(dāng)注入0.05 PV微球時，所有微球均在高滲層端面附近分布，后續(xù)注入液可進(jìn)入中滲或低滲層；但是由于少量的微球?qū)Ω邼B層封堵范圍十分有限，當(dāng)驅(qū)替液繞過小段微球段塞后，仍將并回到滲流阻力較小的高滲層，少量的微球擴(kuò)大油藏波及范圍的作用有限，在中低滲層遠(yuǎn)處仍有大量剩余油沒有被動用。當(dāng)注入量提高至0.10 PV時，微球在高滲層中運移距離更遠(yuǎn)，此時微球發(fā)揮封堵能力要比0.05 PV微球強(qiáng)得多，后續(xù)驅(qū)替液能夠更多地進(jìn)入中滲層，采收率提高幅度也有所增加；但由于驅(qū)替液傾向于竄進(jìn)滲流阻力更小的高滲孔道，在繞過微球段塞后仍會沿高滲層竄流，因此，0.10 PV微球提高波及系數(shù)的程度和范圍仍有限，特別是低滲層中，仍有大量剩余油波及不到。若注入0.20 PV微球，則微球不但進(jìn)入高滲層并運移至深部（15 cm）產(chǎn)生有效封堵，而且還有少部分微球進(jìn)入中滲層，對中滲層端面附近同樣產(chǎn)生一定封堵作用，迫使后續(xù)注入液進(jìn)入低滲層，在運移一段距離后注入液定會再進(jìn)入中滲層繼續(xù)運移，這樣在大幅提高中滲層的波及系數(shù)同時，也提高了低滲層的波及范圍，使得中滲、低滲層中的剩余油更多地得到動用，因此采收率得到大幅提高。

圖5 不同微球注入量下流線改變示意

在綜合考慮到成本和微球封堵能力（達(dá)到深調(diào)）的情況下，所優(yōu)選出的最佳微球注入量為0.20 PV，以此作為高淺南油藏調(diào)剖段塞，可取得最大經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

1）對于非均質(zhì)性較強(qiáng)的油藏，采用聚合物微球調(diào)剖效果顯著，采收率提高幅度隨微球注入量增加而增大。通過掃描電鏡可清楚觀察到微球滯留在基質(zhì)孔喉處實現(xiàn)聚并、架橋封堵，可有效提高后續(xù)驅(qū)油劑波及效率。

2）微球體系具有注入性好、不污染低滲帶等優(yōu)點，注入的微球幾乎完全分布于高滲層和中滲層端面附近，成功保護(hù)了低滲層。

3）微球在油藏中的運移距離對提高采收率效果影響很大，只有當(dāng)微球運移至油藏深部（深調(diào)）時，其封堵作用才可充分發(fā)揮。高淺南油藏能夠達(dá)到深調(diào)作用的最佳微球注入量為0.20 PV。

4）微球深調(diào)-強(qiáng)乳化劑驅(qū)復(fù)合技術(shù)對高淺南油藏適應(yīng)性較好，可在表面活性劑驅(qū)基礎(chǔ)上繼續(xù)提高采收率17.88百分點以上，同時也說明制約非均質(zhì)油藏采收率的主要因素是波及效率。

［1］束青林，張本華，毛衛(wèi)榮，等.孤島油田特高含水期提高采收率技術(shù)措施及效果［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（5）：52-55.

［2］周代余，趙冀，汪進(jìn)，等.深部調(diào)驅(qū)技術(shù)在輪南油田的應(yīng)用［J］.新疆石油地質(zhì)，2014，35（4）：457-460.

［3］YANG Y Y，NI M G.Water shutoff model test in water-rich sandy stratum by phosphoric acid-water glass grout［J］.Journal of Central South University，2014，21（10）：4014-4020.

［4］曾艷.包14塊注水井深部調(diào)剖技術(shù)研究及現(xiàn)場應(yīng)用效果［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東），2006.

［5］于海洋.綏中36-1油田聚合物驅(qū)深部液流轉(zhuǎn)向技術(shù)研究［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東），2009.

［6］崔慶振.淺析調(diào)剖堵水技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.科學(xué)導(dǎo)報，2015，4（3）：246-248.

［7］由慶，于海洋，王業(yè)飛，等.國內(nèi)油田深部調(diào)剖技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.斷塊油氣田，2009，16（4）：68-71.

［8］王振遠(yuǎn).試析我國油田深部調(diào)剖技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.石化技術(shù)，2015，22（9）：227.

［9］秦山，王健，倪聰，等.低滲油藏二次交聯(lián)凝膠與聚合物微球復(fù)合調(diào)剖體系［J］.新疆石油地質(zhì)，2016，37（1）：69-73.

［10］ZHAO G，DAI C L，ZHANG Y H，et al.Enhanced foam stability by adding comb polymer gel for in-depth profile control in high temperature reservoirs［J］.Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects，2015，48（2）：115-124.

［11］趙曉非，楊明全，章磊，等.油田深部調(diào)剖技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.化工科技，2015，23（5）：75-79.

［12］LI Q Y，YUE X A，ZHANG B，et al.Study of the chemical flooding effect in Gao-63 reservoir［J］.Journal of Environmental Science and Engineering A，2017，6（7）：337-345.

［13］史雪冬，岳湘安，張俊斌，等.聚驅(qū)后油藏井網(wǎng)調(diào)整與深部調(diào)剖三維物理模擬實驗［J］.斷塊油氣田，2017，24（3）：401-404.

［14］楊長春，岳湘安，周代余，等.耐溫耐鹽聚合物微球性能評價［J］.油田化學(xué)，2016，33（2）：254-260.