交聯(lián)聚合物在巖心孔隙中長期滯留性能研究
——以雙河油田Eh3Ⅳ5-11巖心為例

鐘玉龍，張連鋒，李洪生，盧 軍，王建軍，滿 強

（1．中國石化河南油田分公司油氣開發(fā)管理部，河南南陽 473132；2．中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450048；3．中國石化河南油田分公司采油氣服務中心，河南南陽 473132）

河南油田自從聚合物驅(qū)油技術實現(xiàn)工業(yè)化應用以來[1-4]，全過程調(diào)剖技術已經(jīng)成為聚合物驅(qū)重要的配套工藝技術之一[5-7]。使用交聯(lián)聚合物作為調(diào)剖劑，需要在注聚前及聚合物驅(qū)轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)前進行區(qū)塊整體調(diào)剖，還要在注聚過程中進行單井調(diào)剖，從而達到最佳開發(fā)效果。但交聯(lián)聚合物作為調(diào)剖劑，在選擇性進入高滲透水洗層位的同時，也有可能進入中、低滲層或因交聯(lián)聚合物強度過大而對油藏產(chǎn)生傷害。本文選取雙河油田核三段Ⅳ油組 5-11（Eh3Ⅳ5-11）小層巖心開展室內(nèi)實驗，對交聯(lián)聚合物在巖心孔隙中長期滯留的性能變化進行了深入研究。

1 研究區(qū)概況

雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系位于泌陽凹陷西南雙河油田鼻狀構造帶上，儲層為平氏扇三角洲沉積，含油面積4.75 km2，地質(zhì)儲量445.7×104t[8]。儲層孔隙度為20.3%，空氣滲透率為543×10-3μm2，具有大孔道、高滲透、非均質(zhì)性強的特點[9]；地層水為NaHCO3型，礦化度為7 947 mg/L，地層溫度為81 ℃，地下原油黏度3.3 mPa·s。

研究區(qū)于1977年12月投入開發(fā)，經(jīng)歷了稀井網(wǎng)注水、細分層系、井網(wǎng)加密調(diào)整等開發(fā)階段，2010年12月由水驅(qū)轉(zhuǎn)為復合驅(qū)開發(fā)，歷經(jīng)6年注入，于2016年 10月轉(zhuǎn)入后續(xù)水驅(qū)階段，采收率提高了12.3%。該層系在復合驅(qū)前及轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)前均進行了區(qū)塊整體交聯(lián)聚合物調(diào)剖。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料和設備

實驗用巖心為雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系天然巖心，直徑2.5 cm，長度10 cm。實驗用油為雙河油田Eh3Ⅳ5-11層系的脫水脫氣原油配制的模擬油，經(jīng)濾紙過濾，在81 ℃條件下黏度為3.3 mPa·s。實驗用水是雙河油田污水配制的模擬注入水，礦化度為5 540 mg/L，離子組成如表1所示。實驗用聚合物為恒聚公司生產(chǎn)的ZL-II型，水解度17.9%，相對分子量1 760.3×104。實驗用交聯(lián)劑為河南油田研制生產(chǎn)的有機醛交聯(lián)劑，有效含量15%。

表1 實驗用水離子組成 （mg·L-1）

實驗過程中使用的主要儀器： CT掃描儀（國產(chǎn)ProSpeeD CT/e型），RV系列旋轉(zhuǎn)黏度計（美國Brook-field公司），ZEISS光學顯微鏡（蔡司光學儀器（上海）國際貿(mào)易有限公司）以及Xtream數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2.2 實驗步驟及方案

實驗步驟：①將天然巖心洗油，烘干；②把巖心放入夾持器后做好位置標記，CT掃描測干巖心滲透率；③將巖心抽真空40 min，飽和水；④用微量泵飽和原油，造成束縛水；⑤以0.03 mL/h的速度水驅(qū)至出口端不含油為止；⑥水驅(qū)后以同樣的注入速度注入交聯(lián)聚合物3 PV；⑦巖心充分候凝5 d，然后放入盛滿地層水的中間容器中，對中間容器內(nèi)部加壓至16 MPa，放入81 ℃恒溫烘箱中靜置，模擬地層環(huán)境；⑧6個月后把巖心取出，對模型進行CT掃描，測定滲透率；⑨12個月后對巖心再次進行 CT掃描，測定滲透率。

實驗方案：選擇代表油藏的高、中、低三種不同滲透率的天然巖心，編號分別為K7-2、K27-1、K11-3，氣測滲透率分別為 1 267×10-3，667×10-3，311×10-3μm2。利用CT描述技術[10-11]分析巖心在注入交聯(lián)聚合物溶液前、后的微觀孔隙分布及其變化情況，分析注交聯(lián)聚合物后巖心滲透率恢復情況。調(diào)剖體系配方為1 500 mg/L聚合物＋400 mg/L交聯(lián)劑。

3 實驗結果分析

3.1 不同滲透率的巖心孔隙分布特征

將交聯(lián)聚合物注入巖心K7-2、K27-1、K11-3后，從CT掃描的孔隙特征分布圖（圖1）可以看出，三種滲透率巖心在注入交聯(lián)聚合物結束后，巖心中的大孔隙減少；巖心在模擬地層條件下靜置6個月后，交聯(lián)聚合物在巖心中產(chǎn)生降解，巖心孔隙部分恢復；12個月后，巖心孔隙度進一步得到恢復，其中，高滲巖心的孔隙度分布接近原始孔隙度。

對比分析不同時段巖心孔隙度變化（圖 2、圖3），各巖心注交聯(lián)聚合物結束時孔隙度均急劇降低。6個月后進行CT實驗測定孔隙度，此時孔隙度已大部分恢復，高滲巖心K7-2恢復率為85.0%，中滲巖心K27-1恢復率為81.1%，低滲巖心K11-3恢復率為67.4%。12個月后，高滲巖心K7-2、中滲巖心 K27-1孔隙度恢復情況已接近巖心原始孔隙度，低滲巖心K11-3恢復率最低，其中，巖心K7-2最高為 95.1%，巖心 K27-1最高為 90.6%；巖心K11-3最高僅為77.4%。

3.2 不同滲透率巖心滲透率變化情況

巖心在模擬地層條件6個月和12個月后，分別測定巖心滲透率，并與巖心原始滲透率、注入3 PV交聯(lián)聚合物結束后的巖心滲透率進行對比，分析注交聯(lián)聚合物一定時間后在巖心中的降解情況和巖心滲透率的恢復情況（表2）。

圖1 巖心在不同時間段的孔隙分布特征對比

圖2 巖心孔隙度恢復變化對比

圖3 巖心K11-3孔隙度恢復變化對比

在注交聯(lián)聚合物結束后，由于巖心孔隙和喉道中充滿交聯(lián)聚合物，巖心滲透率降低幅度較大；模擬地層條件，6個月后測定巖心滲透率，不同巖心的滲透率均得到一定程度的恢復，其中，高、中滲巖心滲透率恢復率均在80%以上；12個月后巖心滲透率得到進一步恢復，高、中滲巖心滲透率恢復率均在90%以上，但低滲巖心滲透恢復較低，恢復率僅為78.1%。

表2 不同時間段后巖心滲透率對比

4 結論

（1）高、中滲巖心在注入交聯(lián)聚合物12個月后孔隙度恢復較好，恢復率分布為95.1%和88.6%；但低滲巖心12個月后孔隙度恢復程度僅為77.4%，說明低滲條件下注入交聯(lián)聚合物在地層中會產(chǎn)生一定滯留，對地層存在傷害。

（2）天然巖心在注交聯(lián)聚合物結束后，由于巖心孔隙和喉道中充滿交聯(lián)聚合物，巖心滲透率降低幅度較大。在地層條件下靜置12個月后，交聯(lián)聚合物在巖心中產(chǎn)生降解，巖心滲透率得到恢復，其中，高滲巖心恢復最好，達到 95.8%，中滲巖心恢復率為92.0%，低滲巖心恢復率僅為78.1%。

（3）建議礦場進行交聯(lián)聚合物調(diào)剖時，要綜合考慮地質(zhì)情況、儲層非均質(zhì)性以及現(xiàn)場井位分布情況，對于滲透率較低的地層尤其是滲透率低于 300×10-3μm2的地層盡量避免采用交聯(lián)聚合物進行調(diào)剖。