姚婷瑋

（西安石油大學石油工程學院，陜西 西安 710065）

李欣儒等人通過物理實驗模擬分析，對在多孔介質(zhì)中的微球溶液微觀滲流規(guī)律進行實驗分析［1］。高根英等人就影響支撐裂縫導流能力的外界因素進行分析，提出溫度和時間對裂縫導流能力影響的程度［2］。李鳴和王曉明進行氣測和液測導流能力來對比各因素的影響程度［3］。上述實驗均研究了裂縫導流能力的影響因素，但對于聚合物微球各項參數(shù)對其導流能力的研究較少。本實驗改善了傳統(tǒng)的填砂管模擬實驗中存在填砂不均勻、孔隙較大的問題。研究了不同聚合物微球濃度、驅(qū)替速度和閉合壓力對支撐裂縫短期導流能力的影響。通過參數(shù)優(yōu)選，找出聚合物微球?qū)α芽p導流能力影響規(guī)律，對現(xiàn)場試驗具有指導意義。

1 實驗準備

1.1 實驗儀器

多功能支撐裂縫導流能力評價系統(tǒng)：線性流導流室，線性位移傳感器，液壓機，壓力補償系統(tǒng)及傳感系統(tǒng)，回壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，驅(qū)替系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)；電子天平，游標卡尺，燒杯，玻璃棒。

1.2 實驗參數(shù)

實驗參數(shù)主要包括：

實驗溫度：室溫23.5℃；實驗流體：50nm和100nm聚合物微球溶液；實驗樣品：規(guī)格為20／40目的支撐劑；支撐劑質(zhì)量：32.25g；聚合物微球質(zhì)量分數(shù)：0.05%，0.1%，0.15%，0.2%；驅(qū)替速度： 0.2mL／min， 0.5mL／min， 1.0mL／min，1.5mL／min；閉合壓力：10MPa，15MPa，20MPa，25MPa。

1.3 實驗主要步驟

1）安裝導流室；2）在液壓機兩板間放入組裝好的導流室；3）壓力補償至第一個閉合壓力后停泵；4）將平流泵、中間容器與導流室接通，關(guān)閉V1、V2閥；5）向?qū)Я魇抑凶⑷刖酆衔镂⑶蛉芤?，改變單一變量進行實驗；6）儀器自動采集實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)達西公式對的滲透率及導流能力進行計算。

2 支撐裂縫導流能力影響因素

2.1 微球濃度對導流能力的影響

支撐裂縫導流能力的計算公式為裂縫滲透率與裂縫縫寬的乘積，本實驗中縫寬（支撐劑填充寬度）Wf＝2.4931cm，為一定值。因此，滲透率與導流能力變化趨勢相同，只需分析導流能力的實驗數(shù)據(jù)，同理可得滲透率變化趨勢。

控制變量：定驅(qū)替速度0.5mL／min，閉合壓力20MPa。

實驗數(shù)據(jù)分析見表1。

表1 不同質(zhì)量分數(shù)聚合物微球溶液下的導流能力

由表1分析得，在質(zhì)量分數(shù)為0.05%～0.2%的區(qū)間內(nèi)，兩種粒徑的微球變化趨勢基本相同，隨聚合物微球溶液質(zhì)量分數(shù)的增加，導流能力緩慢下降。實驗中，用支撐劑模擬高滲介質(zhì)，通過對聚合物微球溶液質(zhì)量分數(shù)的改變，找出最佳驅(qū)替質(zhì)量分數(shù)，使導流能力較低，封堵能力較強。實際開發(fā)中，聚合物微球溶液遇水膨脹后，會對高滲層進行封堵，降低地層中多孔介質(zhì)的導流能力。

2.2 驅(qū)替速度對導流能力的影響

控制變量：微球質(zhì)量分數(shù)0.1%，定閉合壓力20MPa。

實驗數(shù)據(jù)分析見表2。

表2 不同驅(qū)替速度下的導流能力

表2可以看出，導流能力隨驅(qū)替速度的增加而增大，其值在4～30μm2·cm的范圍內(nèi)變化，范圍跨度較大。導流能力與驅(qū)替速度呈正相關(guān)。在開發(fā)過程中，若驅(qū)替速度過小，則達不到驅(qū)油的目的；若驅(qū)替速度過大，則會出現(xiàn)導流能力迅速增加，無法對高滲儲層進行有效封堵。因此，需要根據(jù)現(xiàn)場實際條件，選擇合理的驅(qū)替速度，既保證驅(qū)油的順利進行，又能對高滲層進行有效封堵。

2.3 閉合壓力對導流能力的影響

控制變量：微球質(zhì)量分數(shù)0.1%，定驅(qū)替速度0.5 mL／min。

實驗數(shù)據(jù)分析見表3。

表3 不同閉合壓力下的導流能力

通過壓力控制系統(tǒng)，給導流室中的支撐劑施加壓力。由表3可以看出，導流能力的取值會隨著閉合壓力的逐漸增加而呈現(xiàn)下降的趨勢。隨閉合壓力的增加，支撐劑之間的孔隙減小，流體滲透率下降，支撐裂縫導流能力降低；當閉合壓力繼續(xù)增加，會導致支撐劑圓球度變差，變形甚至破碎，使得孔隙度進一步減小，從而導致滲透率和支撐裂縫導流能力的進一步降低。

3 結(jié)論

影響支撐裂縫導流能力的因素主要有：聚合物微球濃度、驅(qū)替速度及閉合壓力。本文就不同的影響因素對流體滲透率及裂縫導流能力的影響展開研究得出以下結(jié)論：

1）當聚合物微球溶液濃度不斷增加，兩種粒徑的聚合物微球的導流能力及滲透率均緩慢下降。2）隨驅(qū)替速度的增加，滲透率及導流能力呈明顯上升趨勢。定閉合壓力和微球質(zhì)量分數(shù)在驅(qū)替速度達到1.0 mL／min時，導流能力增幅最快，封堵能力迅速降低。3）隨閉合壓力的增加，滲透率及導流能力不斷下降，最終趨于穩(wěn)定。