施雷庭，李 堯，葉仲斌，張言亮，張曉芹，石京平

（1.油氣藏地質與開發工程國家重點實驗室（西南石油大學），四川成都 610500；2.中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司，陜西西安 710000；3.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶 163712）

三元復合驅技術是20世紀80年代發展起來的提高采收率的方法［1-3］。該技術集中聚合物［4］、表面活性劑［5-7］、堿［8-10］的優勢于一體，充分發揮三者之間的協同作用，利用三者的增黏、降低界面張力和乳化的性質［11-13］，可以較好地擴大波及體積和提高驅油效率［14-16］。目前，三元復合驅在大慶油田三類油層提高采收率的現場施工中已經得到廣泛的應用。但由于大慶油田三類儲層滲透率相近，且黏土礦物含量變化較大，三元復合驅后提高原油采收率的效果相差較大［17-18］。因此，有必要在滲透率相近的情況下，研究黏土礦物含量變化對三元復合驅提高原油采收率效果的影響因素，對大慶油田三類油層三元復合驅的高效開發提供理論指導。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

聚合物（DS800），相對分子質量950 萬～1200萬，大慶油田有限責任公司勘探開發研究院；表面活性劑（石油磺酸鹽），大慶油田有限責任公司勘探開發研究院；堿（Na2CO3），四川科龍公司；大慶油田地層原油，45 ℃時的黏度為9.5 mPa·s；實驗用注入水為模擬地層水，礦化度為1172 mg/L，離子組成（單位mg/L）為：Na+303、Ca2+24、Mg2+17、HCO3-511、SO42-211、Cl-106；6塊天然巖心（表1），滲透率約0.3 μm2，取自大慶油田三類油層同一區塊同一層位。

表1 巖心物性參數

ISCO恒壓恒速驅替泵，美國ISCO公司；中間容器、全自動孔滲聯測儀，海安縣石油科研儀器有限公司；AniMR-150 核磁共振分析系統，上海紐邁電子科技有限公司；DX-2700X射線衍射儀，丹東浩元儀器有限公司；TGL-20M 臺式高速冷凍離心機，長沙平凡儀器儀表有限公司；DiscoveryV20 蔡司體視顯微鏡，德國馬爾公司；Bluem Electric恒溫箱，美國OFPG公司。

1.2 實驗方法

將巖心抽真空飽和地層水后放入巖心夾持器中，再將巖心夾持器整體放入恒溫箱中，將恒溫箱溫度調節至45 ℃。按圖1 裝置流程圖連接各儀器。參照國家標準GB/T 28912—2012《巖石中兩相流體相對滲透率測定方法》，對巖心飽和油，并在45 ℃下老化24 h。用0.1 mL/min 的流速對巖心進行水驅油至含水率大于98%，轉三元復合體系（2100 mg/L DS800+0.3%石油磺酸鹽+1.2%碳酸鈉）驅油，注入體積為0.3 PV，然后再水驅油至含水率超過98%時停止實驗。實驗過程中，每20 min更換5 mL試管接產出液，記錄每根試管的出油量和出水量。

圖1 驅油實驗裝置流程圖

對實驗前后的巖心進行核磁共振分析實驗，獲得T2圖譜。用顯微鏡觀察產出液的乳狀液類型及粒徑，然后放入高速冷凍離心機分離收集運移礦物，并進行X射線衍射（XRD）分析，確定礦物類型。

2 結果與討論

2.1 產出液微觀形貌特征及運移礦物XRD衍射分析

收集巖心產出液，用顯微鏡觀察不同黏土礦物含量下的乳狀液微觀形貌。由圖2 可見，隨著黏土礦物含量增加，產出液類型由油包水型逐漸轉變為水包油型，且乳狀液粒徑逐漸減小，直至最后（黏土礦物含量12.3%）無乳狀液產出。隨黏土礦物含量增加，表面活性劑的吸附量增加［19］，乳化效果變差，導致乳狀液類型轉變。將產出液離心后，收集濾液中的礦物烘干，由試管底部樣品的XRD 分析結果（兩組數據的平均值）確定運移礦物為高嶺石（圖3）。當黏土礦物含量大于11.1%時，才能在采集裝置中明顯看到運移礦物。

圖2 不同黏土礦物含量的巖心產出油的乳狀液微觀形貌圖

圖3 產出液中礦物的XRD分析譜圖

2.2 驅替前后的巖心孔徑變化

取實驗前后的巖心進行核磁共振實驗。黏土礦物含量為2.3%～9.6%的實驗結果類似，以9.6%含量為例。由T2譜圖（圖4）可見，在黏土礦物含量為9.6%時，實驗前后巖心孔喉的變化較小；當黏土礦物含量大于9.6%時，黏土礦物開始運移，導致孔喉變大。在黏土礦物含量為9.6%時，實驗前后巖心的孔隙度分別為21.86%、22.13%；黏土礦物含量為12.3%時，實驗前后巖心的孔隙度為22.24%、23.90%。大量的黏土礦物運移導致孔喉增加。巖心孔滲變化使得驅油效果發生轉變。

圖4 不同黏土礦物含量的巖心實驗前后的核磁共振分析T2圖譜

2.3 黏土礦物含量對驅油效果的影響

黏土礦物含量對大慶油田三類油藏三元復合驅提高采收率具有較大影響。不同黏土礦物含量下，不同階段的采收率及總采收率見表2。隨著黏土礦物含量的增加，水驅采收率逐漸降低。這主要是由于黏土礦物含量增加，礦物運移明顯，孔喉尺寸增大，形成了特定滲流通道，產生指進現象，導致采收率降低。注入0.3 PV三元復合驅后，提高采收率幅度先增加后降低。將數據進行擬合（圖5）后，計算得到在黏土礦物含量為9.5%時，三元復合驅提高采收率幅度（15.7%）最大。這種現象的產生主要是由于（1）黏土礦物含量增加，礦物產生運移，孔喉變大。（2）黏土礦物吸附三元復合驅油體系中的表面活性劑增加，使得三元復合驅的乳化效果變差。（3）產出液中乳狀液類型從油包水型轉變為水包油型，且粒徑變小，油滴無法被有效攜帶出來，洗油效率降低。當黏土礦物含量較小時，乳狀液粒徑大，巖心孔喉小，不利于乳狀液的采出，導致采收率增幅先增加后降低。對比不同黏土礦物含量下的最終采收率可見，隨著黏土礦物含量的增加，總采收率逐漸降低。

表2 不同黏土礦物含量下各驅油階段的采收率及總采收率

圖5 三元復合驅提高采收率幅度隨黏土礦物含量的變化曲線

3 結論

黏土礦物含量對大慶油田三類油藏三元復合驅提高采收率具有較大影響。隨黏土礦物含量的增加，礦物中的高嶺石易發生運移，使巖心孔喉變大，形成特定滲流通道，導致水驅效果變差，總采收率降低。三元復合驅能有效提高該油層采收率（大于10%），采收率增幅隨黏土礦物含量的增大表現出先增加后降低的趨勢。在黏土礦物含量為9.5%時，采收率增幅（15.7%）最大。隨著黏土礦物含量的增加，三元復合體系中表面活性劑被吸附的量增加，乳化效果變差，產出液中乳狀液類型由油包水型轉變為水包油型，乳狀液粒徑變小，油滴無法被有效攜帶，洗油效率降低。當黏土礦物含量較低時，巖心孔喉小，大顆粒的乳狀液不利于運移。