納米微球組合調驅技術實驗研究

榮新明，張 宇，杜 勛，劉 洋，孫鵬飛

（中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459）

鑒于海上特殊作業環境和油藏開采模式，聚合物凝膠調剖技術以設備精簡，技術簡單，調剖效果良好的優勢成為目前海上重要增產技術手段之一[1]。目前，常規凝膠調剖雖然封堵能力強，但是有效作用距離較短，只能改善井筒周圍的吸水剖面，長期多次調剖作業后，聚合物在孔隙中滯留能力降低，導致聚合物封堵處解封，影響開發效果[2，3]。納米微球調驅技術在海上油田經過一系列的礦場實驗，取得了顯著的增油效果[4]，納米微球以顆粒狀聚集態，依靠自身彈性和形變封堵大孔道，同時納米微球表面攜帶表面活性物質，改善油水界面張力，提高微觀洗油效率，在多孔介質中表現出“滯留-運移-再滯留-再運移”的流動特征，可實現深部液流轉向[5]。針對高滲透條帶和大孔道油藏，隨著油田水驅問題日趨復雜化，單一調驅劑調驅效果越發不理想，需要通過技術組合方法克服單一調驅劑的局限，發揮各調驅劑優勢[6]。

根據調驅劑特性及礦場情況，開展了不同調驅劑類型，組合驅方式和納米微球后續聚合物凝膠驅三種方式的驅替實驗，相比單一調驅劑，納米微球與聚合物凝膠類調驅劑（這里包括聚合物水溶液和聚合物凝膠）搭配使用增油效果更為明顯，既可實現對大孔道和高滲透條帶的封堵，也可實現深部轉向，提高油藏整體的波及體積和驅油效率，達到更為顯著的增油降水效果。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗用水采用海上N 油田某水井水源模擬注入水，用0.8 μm 的核微孔濾膜過濾。

實驗用油采用海上N 油田脫氣原油，并與煤油混合配制出在60 ℃下黏度為72 mPa·s 的試驗模擬油。

調驅劑包括：（1）納米微球溶液，有效含量25 %，納米微球溶液與原油間界面張力為1.2×10-2mN/m；（2）水解聚丙烯酰胺干粉，固含量88 %；（3）聚合物與有機鉻交聯而成的聚合物凝膠。

實驗用巖心模擬儲層情況，采用層間非均質巖心，巖心由三層石英砂環氧樹脂膠結壓制而成，高滲透層滲透率為3 500 mD，中滲透層滲透率為2 000 mD，低滲透層滲透率為800 mD，幾何尺寸均為30 cm×4.5 cm×4.5 cm。

1.2 實驗儀器

主要儀器包括：巖心驅替實驗裝置（無錫石油儀器廠）、臺式電熱恒溫干燥箱等。

1.3 實驗步驟

實驗主要步驟如下：（1）在室溫下，模型抽空，飽和模擬地層水；（2）在60 ℃下，模擬飽和油；（3）在60 ℃下，水驅、注調驅劑，后續水驅到98 %含水率。

2 調驅效果及機理分析

嚴格按照實驗步驟操作，采用層間非均質巖心，實驗用油黏度72 mPa·s，水驅時模型采收率作為方案增油效果計算基礎。

2.1 調驅劑類型對驅油效果的影響

不同調驅劑對驅油效果的影響（見表1），在納米微球、聚合物溶液和聚合物凝膠三種調驅劑中，聚合物凝膠增油效果相對最好，其次為聚合物溶液，納米微球效果最差，其相對于水驅采收率增幅分別為27.1 %、20.7 %和19.0 %，分析認為納米微球水溶液油水界面張力較低，納米微球溶液更容易進入高滲透層，提高高滲透層洗油效率，同時具有較強傳輸運移能力，可實現深部液流轉向，但是影響中低滲透層的波及效果，后兩種調驅劑滯留封堵巖心近端的大孔道，實現近端液流轉向，提高整個油層的波及體積。

當采用低濃度聚合物溶液作為攜帶液后，納米微球驅相對于水驅采收率提高27.6 %，比水攜帶納米微球提高了8.6 %，甚至其驅油效果比聚合物凝膠驅油效果好，由于聚合物在溶液中呈網絡聚集態，與納米微球相互纏繞，增強了單一納米微球的增黏能力和轉向效果，形成一種具備深部轉向效果和封堵效果的雙重優勢的調驅劑，既能提高高滲透層驅油效率，深部液流轉向，又能起到封堵高滲透層，提高油層波及體積的作用。

2.2 組合驅方式對驅油效果的影響

分別考察兩種組合驅方式的驅油效果（見表2），對比分析對照實驗1-1**，發現先采用液流轉向措施，后注入納米微球，增油效果得到明顯改善，采收率大幅度提升。與水驅相比較，方案2-1、2-2 分別提高26.9%和29.7%。與納米微球溶液驅比較，兩種組合方式采收率分別提高7.9 %和10.7 %，同比單一聚合物溶液驅和聚合物凝膠驅，凝膠+微球的組合驅方式增油更明顯。分析認為，根據架橋原理[7]，調驅劑水動力學分子半徑R 大于多孔介質孔喉半徑時，起到穩定的封堵效果，聚合物凝膠分子尺寸較大，剛性強，柔性差，少量的聚合物凝膠在孔道中滯留，在孔隙截面形成線網狀結構，具有捕集能力，當注入納米微球，能捕捉納米微球，在大孔道處堆積，形成良好的封堵作用，增加驅油效果。

表1 不同調驅劑驅替實驗結果表（Cp=1 600 mg/L）

表2 調驅劑與納米微球組合方式驅替實驗結果（Cp=1 600 mg/L）

表3 后續聚合物凝膠驅替實驗結果（Cp=1 600 mg/L）

2.3 后續聚合物凝膠驅對驅油效果的影響

從表3 可知，相比單純水驅，納米微球驅提高采收率20.2 %，后續繼續實施聚合物凝膠驅采收率再提高9.8 %。分析認為，先納米微球驅后聚合物凝膠驅，注入納米微球提高儲層波及效率和洗油效率，然后注凝膠封堵高滲透層，迫使注入水進入中低滲層，驅替出中低滲層殘余油。

3 結論

（1）納米微球以顆粒狀態聚集，吸水膨脹，具有一定轉向分流能力和較強傳輸運移能力，可實現深部液流轉向，表現為“滯留-運移-再滯留-再運移”的流動特征，同時納米微球表面攜帶表面活性物質，改善油水界面張力，提高微觀洗油效率，是一類以深部液流轉向為主并兼顧提高洗油效率的化學調驅劑。

（2）納米微球與聚合物凝膠類調驅劑搭配使用比單獨使用效果更顯著，可以選擇聚合物攜帶液、凝膠+微球的組合驅和后續聚合物凝膠驅的調驅技術提高油藏整體的波及體積和驅油效率，達到更為顯著的增油降水效果。