三元復合體系乳化滲流規律研究

安會明，張壘壘，竇旭斌，鄧雪菲

（蘭州城市學院培黎石油工程學院，甘肅蘭州 730070）

化學驅作為一種重要的強化采油方式[1]，提高采收率機理主要在于聚合物的增黏特性提高了驅替液的波及體積[2]，表面活性劑和堿的表面活性降低了油水界面張力提高了洗油效率[3]。三元驅替液在不同滲透儲層驅油過程中，不同位置油的分布、動用程度以及油水的乳化狀態因實際巖石的不可視化一直模糊不清[4]。本次利用90 cm長巖心，在30 cm、60 cm和90 cm處分置3個采出液接口[5]，觀察不同注入量下采出液的乳化程度及含油量，結合水驅采收率和化學驅采收率分析三元復合驅條件下的油水乳化滲流規律。

1 實驗材料及方案

人造均質巖心模型，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×90 cm，滲透率分別為336 mD、1 384 mD、2 733 mD；水為油田污水；油為原油與煤油配制的模擬油，45℃條件下的黏度為 9.8 mPa·s。聚合物為HPAM，相對分子質量2 500×104；表面活性劑為石油磺酸鹽；堿為Na2CO3。所有實驗均在45℃條件下進行。

水驅至出口端含水達60%～80%，注入0.3 PV三元主段塞（0.3%PS+1 650 mg/L HPAM+1.2%Na2CO3，黏度45.7 mPa·s），再注入0.15 PV三元副段塞（0.1%PS+1 650 mg/L HPAM+1.0%Na2CO3，黏度 46.0 mPa·s），0.20 PV 聚合物保護段塞（1 300 mg/L，黏度 50.2 mPa·s），后續水驅。

2 實驗現象分析與討論

2.1 氣測滲透率為336 mD巖心中的乳化滲流規律

30 cm處采集樣品：0.3 PV～0.58 PV時采出液乳化現象嚴重，含油量多，新注入的三元驅替液與水流變特性相差大[6]，引起注入端附近流場變化，部分非原液流路徑中的剩余油被動用，很快匯入原液流路徑中，在流動剪切作用下乳化現象嚴重，并形成少量新液流路徑。0.58 PV～0.8 PV時采出液有乳化現象，含油量極少，驅替液在穩定液流路徑中攜帶殘余油（見圖1）。

60 cm處采集樣品：0.4 PV～0.58 PV時采出液乳化現象嚴重，含油量少，距離入口較遠流場波動較小，非原液流路徑中的剩余油動用少，比較于30 cm處采集樣品含油量減少（見圖2）。

90 cm處采集樣品：0.84 PV～0.89 PV時采集樣品呈微乳化現象，采出液中的油為乳化油墻[7]前緣，一方面三元驅替液在巖心中的色譜分離現象[8]導致少量堿、表面活性劑超前移動并產生微乳化現象，另一方面隨著前緣推進，新鮮巖樣不斷吸附前緣中的表面活性劑和堿[9]，致使乳狀液破乳并呈現微乳化狀態。0.89 PV～0.99 PV時采集樣品乳化嚴重，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩定液流路徑中的殘余油。三元驅替液剛流出巖心出口時，巖心中含驅替液0.89 PV（見圖3）。

2.2 氣測滲透率為1 384 mD巖心中的乳化滲流規律

圖1 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

圖2 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

30 cm處采集樣品：0.41 PV～0.8 PV時采出液乳化現象較嚴重，含油量較多，注入端附近流場變化較大，少部分非原液流路徑中的剩余油被動用，在流動剪切作用下出現乳化現象，同時形成少量新液流路徑。0.8 PV～1.0 PV時采出液含油量極少，驅替液在穩定液流路徑中攜帶殘余油（見圖4）。

圖3 巖心出口處不同注入量（PV）時取樣照片

圖4 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

60 cm處采集樣品：0.3 PV～0.5 PV時含油量較多，沒有乳化現象，由于增加的注入壓力在非原液流路徑中進行了有效的傳遞。非原液流路徑中的剩余油動用多，比較于30 cm處采集樣品含油量相當（見圖5）。

90 cm處采集樣品：0.96 PV時采集樣品呈微乳化現象，采出液中的油為乳化油墻前緣。0.96 PV～1.23 PV時采集樣品乳化較嚴重，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩定液流路徑中的殘余油。三元驅替液剛流出巖心出口時，巖心中含驅替液0.96 PV（見圖6）。

2.3 氣測滲透率為2 733 mD巖心中的乳化滲流規律

30 cm處采集樣品：0.42 PV～0.59 PV時采出液未乳化，含油量少，非原液流路徑中的油少量動用。0.59PV～0.92 PV時采出液略有乳化現象，含油量較少，部分非原液流路徑中的剩余油被動用，匯入原液流路徑中，并形成少量新液流路徑。0.92 PV～1.12 PV時采出液含油量極少，驅替液在穩定液流路徑中攜帶殘余油（見圖7）。

60 cm處采集樣品：0.42 PV～0.59 PV時采出液未乳化，含油量多。0.59 PV～1.12 PV采出液略有乳化現象，含油量多。三元驅替液主要沿著原液流路徑流動，比較于30 cm處采集樣品含油量多（見圖8）。

圖5 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

90 cm處采集樣品：0.79 PV～1.01 PV時采出液未乳化，含油量多，采出液中的油為乳化油墻前緣。1.01PV～1.30 PV時采集樣品有乳化現象，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩定液流路徑中的殘余油。三元驅替液剛流出巖心出口時，巖心中含驅替液1.01 PV（見圖9）。

圖6 巖心出口處不同注入量（PV）時取樣照片

圖7 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

圖8 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時取樣照片

圖9 巖心出口處不同注入量（PV）時取樣照片

隨滲透率增加，測壓點2、測壓點3及出口乳化現象出現依次推遲，驅替液波及體積依次增大。對于2 733 mD的巖心出口開始乳化在1.01 PV以后，即使336 mD和1 384 mD的巖心出口開始乳化也在0.89 PV和0.96 PV以后，顯然三元驅替液前緣中的表面活性劑和堿被巖心吸附，而沒有及時出現乳化現象。所以滲透率越大三元驅替液波及體積越大，采出液乳化現象的出現越會延遲，乳化程度越會降低（見表1）。

表1 三元復合體系在不同滲透率巖心中的乳化情況統計表

3 結論

（1）隨滲透率升高，新注入的三元驅替液在巖心入口引起的流場變化趨勢降低，注入端剩余油動用程度及靠近注入口處采出液乳化程度降低。

（2）隨滲透率升高，新增加的注入壓力在非原液流路徑中的有效傳遞程度升高，遠離注入口的剩余油動用程度升高，采出液乳化程度降低。

（3）隨滲透率升高，采出液乳化現象推遲，乳化程度降低，三元驅替液波及體積升高。