在線調驅復合體系評價及其長距離運移特征*

李 妍，侯吉瑞，王香增，趙鳳蘭，王志興，易文君

（1.中國石油大學（北京）提高采收率研究院，北京102249；2.中國石油三次采油重點實驗室低滲油田提高采收率應用基礎理論研究室，北京102249；3.北京市溫室氣體封存與石油開采利用重點實驗室，北京102249；4.陜西省二氧化碳封存與提高采收率重點實驗室（籌），陜西西安710075）

0 前言

由于海上油田具有儲層厚度薄、橫向變化快等特點，儲層非均質性嚴重，注水開發過程中易沿高滲條帶和大孔道流動形成高滲透通道，注入水不均勻推進會造成油井見水早、含水率上升快等問題，導致油井產油量降低。實施深部調驅，封堵高滲透層的水流通道，抑制注入水發生水竄，迫使液流轉向，可提高低滲透層的動用程度，增大注入水的波及體積，從而達到穩油控水的目的，改善注水開發效果［1-3］。

深部調驅技術是一種高效調整層內、層間矛盾和改善油田注水開發效果的工藝技術，已在陸上油田廣泛應用。其中，聚合物凝膠調驅技術對海上油田注水開發具有很強的適應性，其聚合物使用濃度比聚合物驅的低，但同時還具有聚合物驅的驅油效果。該技術較大程度地改善了油藏的非均質狀況、擴大了波及體積，從而達到提高采收率的目的［4-7］。目前，已有許多學者對聚合物調驅體系性能及其適應性進行了實驗研究。呂鵬等［8］利用均質巖心物理模型評價了乳液聚合物與不同濃度交聯劑形成的交聯體系的調剖能力，并與單獨使用乳液聚合物的調剖效果進行對比，得出采收率提高幅度在一定范圍內隨著預交聯顆粒在體系中所占濃度的提高而增大的結論；徐鵬等［9］針對復雜斷塊油藏特點開展了聚合物乳液在線調驅技術實驗研究，證明在線注入裝置能夠實現聚合物乳液的在線溶解；王崇陽等［10］通過模擬高溫高鹽的油藏條件，研究了新型表面活性劑/聚合物微球復配體系調驅的壓力和阻力變化特征，結果表明該復配體系的增油降水效果明顯，采收率大幅提高，很好地發揮了聚合物微球“調”與表面活性劑“洗”的雙重作用。然而，對于乳液聚合物凝膠和核殼球復合體系的在線調驅效果研究較少。因此，為了進一步完善在線調驅復合體系，本文采用室內實驗方法，評價乳液聚合物與核殼球體系的調驅性能，并將乳液聚合物交聯體系與核殼球體系復合，對比分析復合體系在油藏深部動態復合作用規律。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

ZX-20 型乳液聚合物，聚合物的相對分子質量1500萬，有效物含量28%，水解度20%，取自墾利油田現場；交聯劑A（苯酚）、交聯劑B（烏洛托品），北京慶凱華豐科技開發有限公司；穩定劑硫酸銨，上海麥克林生化科技有限公司；核殼球，一種聚合物微球，有效含量25%，中海油田服務股份有限公司；正己烷，分析純，市售。實驗用水為模擬地層水，礦化度4400 mg/L，含4000 mg/L CaCl2、400 mg/L NaCl。

Quanta 200F 型場發射環境掃描電鏡，美國FEI公司；FD-1A-50 型冷凍干燥機，上海聚萊實驗儀器有限公司；MCR301 型Aton Paar 界面流變儀（轉子型號19636），奧地利Aton Paar 有限公司；驅替實驗裝置包括HXH-100B 型高壓恒速恒壓泵（0數30 MPa），KDHW-Ⅱ型恒溫箱（0數 150℃）、活塞式液體中間容器（500 mL，0數 35 MPa）、六通閥、不同長度耐腐蝕鋼制管線若干、手動計量泵、恒溫箱、壓力傳感器及MCGS6.2 通用版數據采集系統等。實驗模型為人工填制的多測壓點填砂模型，由恒溫系統、驅替系統和數據采集系統組成。模型長度分別為1 m和10 m，詳細的模型特征如下：

自2014年9月—2017年12月收集我院21例巨大肝血管瘤病例，其中有男性8例，女13例，年齡38～67歲，平均45歲，其中體檢發現12例患者無顯著臨床癥狀，其中有腹脹、腹痛、貧血、上腹不適、消化不良、腹部腫塊等癥患者共9例。共有12例患者為體檢發現，所有患者均通過M/CT檢查及B超檢查確診為肝血管瘤。其中6例患者為單發者，15例患者為多發者。瘤體最大者17.2cm×16cm，最小11.8cm×8.5cm。檢查肝功能及消化道腫瘤標志物均正常，Child-Pugh分級皆為A級。

（2）1 m砂管內調驅體系封堵性實驗

多測壓點填砂模型的采樣點及測壓點分布在距注入端 0、20、45 和 60 cm 處，水化 7 d 的濃度為2000 mg/L的核殼球分散溶液在注入填砂模型過程中的各測壓點的壓力隨注入體積變化如圖6所示。由圖6可知，當注入0.3 PV核殼球體系時，入口端壓力平緩上升，在注入核殼球體系過程中初期壓力增長不明顯；當后續水驅開始時，入口段壓力升高很快，表明核殼球體系吸水膨脹后開始發生吸附沉積。后續水驅1 PV時，入口段壓力持續上升并達到最大值80 kPa，這表明核殼球吸水膨脹后，沉積和吸附作用逐漸發揮作用，體系前緣開始被封堵，其封堵和捕獲能力導致后續注入的核殼球體系繼續隨注入水以同流速深部運移。壓力在距離入口端45 cm和60 cm處變化不大，說明核殼球體系僅在入口端附近形成封堵。由于核殼球的沉積機理除了表面吸附和水動力學滯留外還有靜電力吸附，因此核殼球體系大部分并未繼續隨注入水運移。

綜上所述，現有文獻尚未探討產品認知程度、環保認同度、價格差異接受度等綜合因素而影響支付意愿差異的再制造產品市場需求預測研究。本文考慮到消費者對產品的認知程度等心理感受，消費者的環保意識，以及消費者對價格的敏感程度來進行市場需求預測。通過構建支付意愿效用函數，根據效用函數的大小來判斷消費者的購買行為，以此開展再制造產品市場需求預測。

10 m 長多測壓點填砂模型工作壓力0數15 MPa，直徑2.5 cm，長1020 cm。乳液聚合物凝膠+核殼球復合體系的填砂模型滲透率為5412×10-3μm2。為了測試不同位置、不同時間乳液聚合物凝膠+核殼球復合體系的壓力變化，每間隔一段距離設計采樣點，采樣點處接有三通閥，既能取樣，又能實時測定壓力。

圖1 1m長多測壓點填砂模型實驗流程圖

圖2 10 m長多測壓點填砂模型實驗流程圖

1.2 實驗方法

1.2.1 微觀結構掃描分析

（1）乳液聚合物凝膠微觀結構掃描

①以5 m/d流速向填砂模型內注入地層水至模型內部壓力平穩；②以5 m/d 流速向填砂模型內分別注入0.35 PV 乳液聚合物溶液（前置段塞）、0.4 PV乳液型深部調驅體系和0.1 PV乳液聚合物溶液（后置段塞），記錄驅替過程中壓力變化（以5 m/d 流速向填砂模型內注入0.4 PV的水化7 d的濃度為2000 mg/L 的核殼球分散溶液，記錄驅替過程中壓力變化）；③關閉注入端和采出端，在恒溫箱中放置15 d后向填砂模型內注入后續水，記錄驅替過程中壓力變化。

中華民族向來講究“三綱五常、四維八德”，重視人倫親情。我國眾多文人雅士、道德楷模都有著高尚的道德情操。中華古代故事中：臥冰求鯉、彩衣娛親、舉案齊眉等都是對于孝道、夫妻相處之道的積極表現，人倫道德中道義、忠信、名節等高尚情操都在傳統文化中表現得淋漓盡致。中華傳統文化蘊含著厚重的道德追求和精神價值。對于提高人們道德水準，增強社會責任感都具有現實意義和借鑒作用。

（2）核殼球體系微觀結構掃描

①將一定量的核殼球樣品緩慢滴入模擬地層水中，開啟電磁攪拌器，在轉速400 r/min 下持續攪拌30 min配制成有效含量為2000 mg/L的核殼球分散液；②取300 mL的上述的核殼球分散液放入錐形瓶中，加入600 mL 的正已烷后密閉，開啟電磁攪拌器，在轉速600 r/min下持續攪拌2 h以上；③將配制好的核殼球分散液移入分液漏斗中靜置；待混合溶液出現上下兩層時，收集下層核殼球分散水溶液；重復上述步驟2 次；④將除油處理后的核殼球分散液置于65℃的恒溫箱中，烘烤水化一定的時間（3 d、7 d）后，取樣置于液氮干燥冷凍機上，干燥8 h，將制作好的核殼球干燥樣本進行表面處理，放入掃描電鏡觀察。

關鍵詞出現的頻次反映了學者們對該節點的關注程度，在圖中反映為年輪的大小，代表著該研究領域的研究熱點，關鍵詞的中心性則是衡量了節點在研究領域內的轉折意義和樞紐作用，高中心性的節點充當著整個知識網絡的橋梁，是連接不同知識的中樞，充當著基礎知識的角色。

（3）乳液聚合物+核殼球復合體系微觀結構掃描

將上述配制好的乳液聚合物凝膠和核殼球分散液按體積比1∶1 混合，然后將混和溶液置于液氮干燥冷凍機上干燥8 h；最后將制作好的乳液聚合物+核殼球復合體系干燥樣本進行表面處理，放入掃描電鏡觀察。

（1）填砂模型的制備

69歲的李大爺突然感到頭暈、頭痛，他估摸著是頸椎病又犯了，也沒太在意。在床上躺了5天，李大爺發現頭痛得越來越厲害，實在熬不住了，于是到醫院就診。檢查后，醫生發現李大爺的頭皮有幾處破損，于是請來皮膚科醫生會診，結果被診斷為頭部帶狀皰疹。

將上述配制好的乳液聚合物凝膠、核殼球分散液和乳液聚合物+核殼球復合體系放入65℃恒溫箱中，采用Aton Paar 界面流變儀（19686 轉子），在7.34 s-1的剪切速率下測定不同時間下的黏度。

1.2.3 調驅體系動態性能評價

1.2.2 調驅體系靜態性能評價

①準備與目標地層滲透率相匹配的露頭砂若干，放入填砂模型中填制成與目標滲透率相符合的多孔介質模型；②填砂模型上連接好測壓點，密封，抽真空、飽和地層水，計算孔隙體積及孔隙度；③測定填砂模型的水相滲透率；④將填砂模型放入65℃恒溫箱中準備實驗。

（1）1 m填砂模型

①將一定量的乳液聚合物樣品緩慢滴入模擬地層水中配制成聚合物有效含量為2000 mg/L的溶液，開啟電磁攪拌器，在轉速400 r/min 下持續攪拌30 min后老化24 h；②取100 mL上述溶液放入錐形瓶中，分別加入0.06%的交聯劑A、0.09%的交聯劑B和0.01%的穩定劑，開啟電磁攪拌器，在轉速600 r/min下持續攪拌2 h以上；③將配制好的乳液型深部調驅溶液放入65℃恒溫箱中靜態成膠；④體系成膠后，將待測液置于液氮冷凍干燥機上干燥8 h，將制作好的調驅體系凝膠干燥樣本進行表面處理，放入掃描電鏡觀察。

結合感官品質分析結果，最佳工藝參數條件為烤制溫度為210℃，烤制時間為42min，蒸汽噴射時間為3s。此條件下烤鴨中檢測到的HAAs總含量為2 576.02ng·kg-1(見表13)，根據已有的研究結果表明市售一級烤鴨雜環胺含量范圍為：5 757.02～6 859.31ng·g-1，該條件下雜環胺含量水平得到有效的控制。

（3）10 m砂管內復合體系封堵性實驗

比如說，李軍目前讀在職研究生，他既可以選擇自己每年扣除4800元，也可以選擇讓還未退休的父母按子女教育標準，每年扣除12000元，但不能同時扣。

①以5 m/d流速向填砂模型內注入地層水至模型內部壓力平穩；②以5 m/d 流速向填砂模型內分別注入0.1 PV 乳液聚合物溶液（前置段塞）、1.1 PV乳液型深部調驅體系和1.1 PV核殼球體系，記錄驅替過程中壓力變化；③關閉注入端和采出端，在恒溫箱中放置15 d，以5 m/d流速向填砂模型內注入后續水，記錄驅替過程中壓力變化。

（2）10 m填砂模型封堵性能評價實驗設備

2 結果與討論

2.1 調驅體系的微觀結構分析

乳液聚合物凝膠體系、核殼球和乳液聚合物凝膠+核殼球的微觀結構掃描照片見圖3。乳液聚合物凝膠（圖3a）的立體網絡結構清晰，單層的網絡交織分布明顯，結構較薄，層與層之間連接緊密，網孔間有交聯節點，可纏繞交織形成六邊形或近圓形的孔洞；核殼球體系（圖3b、c）的結構清晰，分選性好，且粒徑隨水化時間的延長而逐漸增大。核殼球膨脹后，更易封堵孔隙半徑較大的高滲通道，封堵性能增強；乳液聚合物凝膠+核殼球的復合體系（圖3d）的核殼球嵌入到聚合物凝膠網格中，使得之前單層的網絡交織分布更加明顯，結構變厚，由于核殼球的加入層與層之間的連接變得更加緊密，變成了“溶洞”骨架，且骨架內嵌有核殼球，形成了更加穩定的立體網格結構。與單一乳液聚合物凝膠體系相比，乳液聚合物凝膠+微球復合體系所形成的網格更粗，網絡之間纏繞交織在一起的孔洞更不均勻，核殼球嵌入到凝膠網格中，使得單層的網絡交織結構變厚。

2.2 不同調驅體系的靜態性能

乳液聚合物凝膠體系、核殼球和乳液聚合物凝膠+核殼球復合體系的黏度隨測試時間的變化見圖4。對于乳液聚合物凝膠體系（圖4a），前20 d 的乳液聚合物溶液黏度隨時間的延長而逐漸增大，乳液聚合物溶液逐漸形成膠狀；20 d后，乳液聚合物溶液的黏度略有降低。靜態條件下，乳液聚合物凝膠體系凝膠強度在15 d 后達到最強，成膠時間長、強度相對較高，可滿足注入體系在油藏中的深部調剖作用，同時體系的初始黏度高于水，可以明顯改善流度比。對于核殼球體系，隨著水化時間的延長，核殼球體系的黏度逐漸增大，在3數7 d的黏度增幅最大（圖4b）。隨著時間的延長，水分子不斷進入核殼球體系的大分子鏈空隙，使得核殼球體系的分子鏈開始伸展，核殼球在水中膨脹變大，黏度有所增加；由于短時間內核殼球未完全伸成分子鏈，仍獨立成團，因此黏度變化較小。核殼球+乳液聚合物凝膠的復合體系（圖4c）的成膠時間與乳液聚合物凝膠的成膠時間相比變化不大，但黏度和黏度保留率略有增加。核殼球與乳液聚合物凝膠體系形成復合體系后，不僅不會影響乳液聚合物凝膠體系的成膠時間，而且還增大了乳液聚合物凝膠的成膠強度，使復合體系在長距離運移過程中能保持良好的封堵性能和強度。

圖3 乳液聚合物凝膠體系、核殼球和乳液聚合物凝膠+核殼球的微觀結構掃描照片

圖4 乳液聚合物凝膠（a）、核殼球（b）和乳液聚合物凝膠+核殼球（c）體系的黏度隨時間變化

2.3 不同調驅體系的動態性能

2.3.1 乳液聚合物凝膠體系的運移和封堵性能

多測壓點填砂模型的采樣點及測壓點分布在距離入口端 0、10、35、50 和 80 cm 處。乳液聚合物凝膠深部調驅體系以5 m/d的注入速率注入填砂模型過程中各測壓點的壓力變化隨注入體積變化如圖5所示。水驅穩定后，測壓點壓力分別為49.23、44.95、41.90、35.30 和29.64 kPa，模型內部壓差最高在20 kPa 以內，壓力分布均勻，說明填砂模型為均質模型。注入前置液期間，模型內部壓力逐漸升高，平穩階段的測壓點壓力分別為347.86、333.45、288.33、63.91和5.40 kPa，壓力從注入端到模型內部分布逐漸降低，前置段塞占據了部分水流通道，使注水壓力升高。注膠階段的壓力較注前置段塞的高，且較為平穩；注入后置段塞階段的壓力較為平穩，各測壓點壓力分別為 812.00、796.40、790.28、560.46 和268.83 kPa。經歷15 d 的恒溫老化后，后續水驅時各測壓點的壓力分別迅速上升至2442.54、2426.34、1735.37、1095.71 和 388.83 kPa；隨后壓力并非立刻降低而是隨注水體積增加而逐漸降低，但也遠高于注膠階段的壓力。說明凝膠段塞被注入水突破后，封堵體系在填砂模型內仍保持良好的封堵性能，但只停留在注入端附近。

村中添設出異樣的風光，日本旗子，日本兵。人們開始講究這一些：“王道”啦！日“滿”親善啦！快有“真龍天子”啦！

圖5 乳液聚合物凝膠深部調驅體系注入過程中填砂模型各測壓點壓力變化

乳液聚合物凝膠對填砂管模型距注入端不同距離處的封堵情況如表1所示。1 m填砂模型內，乳液聚合物凝膠調驅體系在0.1 m、0.35 m、0.5 m 和0.8 m處的封堵率分別為95.64%、94.14%、93.61%和88.33%，說明乳液聚合物凝膠調驅體系在0.1數0.8 m范圍內均能保持良好的封堵性能。

表1 乳液聚合物凝膠對填砂管模型距注入端不同距離處的封堵效果

2.3.2 核殼球體系的運移和封堵性能

1 m 長多測壓點填砂模型工作壓力0數15 MPa，直徑2.5 cm，長100 cm。乳液聚合物凝膠與核殼球體系的填砂模型滲透率分別為：4980×10-3μm2和4795×10-3μm2。砂管主體上設計了7個測壓點，分別距離注入口5、10、25、35、50、65和80 cm處，可實時監測注入乳液聚合物凝膠與核殼球體系的壓力變化。

圖6 核殼球體系注入過程中填砂模型各測壓點壓力變化

核殼球體系對填砂管模型距注入端不同距離處的封堵情況如表2所示。1 m填砂模型內，核殼球調驅體系在距注入端0.2 m 處的封堵率為82.33%，說明核殼球產生了滯留封堵作用，而在距離入口端0.6 m 處的封堵率僅37.29%，說明核殼球調驅體系僅在入口端附近形成封堵，并未隨注入水流至模型深處［11-13］。

研究期間，南豐縣年平均氣溫隨著全球氣候變暖而升高，從南豐縣溫度變化特征來看，柑橘受凍害風險降低，而高溫熱害幾率增加，這與何壽仁［7］得出的南豐蜜橘越冬期凍害風險降低，高溫日灼天氣日數呈直線上升趨勢，即高溫熱害風險增加是一致的。

表2 核殼球體系對填砂管模型距注入端不同距離處的封堵效果

2.3.3 復合調驅體系的運移和封堵性能

多測壓點填砂模型的采樣點及測壓點分布在距注入端0、0.425、1.275、2.975、3.825、5.525、6.105、7.805和8.655 m（1數9測壓點）處，考察復合調驅體系在注入填砂模型過程中的各測壓點的壓力隨注入體積變化如如圖7所示。水驅過程中，模型內部壓力變化不大，注入1 PV 的地層水后，模型各個壓力點壓力逐漸趨于平衡，測壓點壓力隨與注入端距離的增加而降低，水驅結束后1數9 測壓點的平均壓力分別為206.08、202.82、201.65、165.70、105.85 、86.08、56.05、54.89和33.72 kPa。

乳液聚合物凝膠體系的注入總量為1.18 PV，注入量為0數0.15 PV 時，1數6 測壓點處壓力呈直線上升，乳液聚合物在靠近注入端附近聚集，壓力上升較快；注入量為0.15數1.18 PV時，靠近注入端的驅替壓力緩慢上升，而距注入端遠的8 測壓點和9測壓點壓力變化不明顯，說明段塞前緣繼續推進，前端溶液被稀釋，阻力降低，前端稀釋液在出口逐漸流出，因此整體壓力不變。

核殼球體系的注入總量為0.98 PV。1數3測壓點處壓力上升最快，注入端壓力超過10 MPa，超過注入乳液聚合物交聯體系的注入壓力；4數6測壓點處壓力上升較緩慢，略高于注入乳液聚合物交聯體系的注入壓力；7數9 測壓點處壓力幾乎不變，壓力值保持相對穩定。

開始后續水驅后，1數6測壓點壓力上升至一定壓力后逐漸降低，體系被后續水驅突破。后續水驅突破后，距注入端越遠，壓力下降越緩慢。說明凝膠段塞被注入水突破后，封堵體系在填砂模型內仍保持良好的封堵性能。

但我也要強調，車輛在賽道上的表現并非本次選題策劃的唯一目的。更重要的一點在于，所有參與車輛能否在賽道以外的環境中滿足用戶的需求。換言之，哪款車配備了扶手箱？哪款車的行李空間僅能滿足100公里的短途出行？哪款車能夠為駕乘者帶來最為充分的保護？哪款車能夠賦予駕駛者特殊的氣質？這些看似細枝末節的使用問題我們都會予以關注。

乳液聚合物凝膠+核殼球復合體系對填砂管模型距注入端不同距離處的封堵情況如表3所示，10 m 填砂模型內，乳液聚合物凝膠+微球深部調驅復合體系對調驅模型距注入端6 m 內的封堵率均超過90%，與乳液聚合物凝膠體系及核殼球體系相比較，該復合體系具有長距離運移穩定、封堵范圍更大和封堵效果更好等優勢。

圖7 復合調驅體系過程中填砂模型各測壓點壓力變化

表3 距注入端不同距離乳液聚合物+核殼球復合調驅體系封堵率

3 結論

針對海上油田特點，在長距離運移中利用乳液聚合物和核殼球復合體系調驅具有良好的封堵性能。乳液聚合物凝膠體系在初期具有良好的注入性，但在后續水驅過程中易被突破，而核殼球與乳液聚合物凝膠復合后，可以對乳液聚合物凝膠起到加固作用，并使液流轉向能力增加，從微觀結構、靜態特征以及運移能力等方面增強了復合體系封堵性能。乳液聚合物凝膠+核殼球復合調驅體系的封堵性能較兩者單獨使用時的效果有很大提升，既可保證入口端封堵率增大，又可保證后續長距離運移過程中封堵率良好。