大慶油田二類油層交聯聚合物微球調剖劑效能

２０１３年８月

大慶石油地質與開發

第３２卷第４期

高思遠（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶

１６３７１２）

摘要：為研究交聯聚合物微球在大慶油田二類油層的適應性，利用掃瞄電鏡和微孔濾膜實驗研究了交聯聚合物微球的顆粒微觀形態和封堵效能，通過岩心流動和驅油實驗評價了交聯聚合物在天然巖心中的流動性能及驅油效果。結果表明：

交聯聚合物微球在水溶液中可形成較為規整的球形顆粒，且多數微球粒子尺寸小於１．０　ｉｘｍ；

交聯聚合物微球的封堵效能明顯好於「中分」聚合物溶液，交聯聚合物微球水化２～３ｄ，其封堵效能最佳；無機鹽使交聯聚合物微球的封堵效能降低；交聯聚合物微球可以進入孔道內部並封堵，能有效提高注入水的波及體積，降低非均質性，提高**採收率。關

鍵詞：交聯聚合物微球；微孑ｌ濾膜；掃瞄電鏡；天然岩心；二類油層；大慶油田

中圖分類號：ｔｅ３５７．４６文獻標識碼：ａ文章編號

一收稿日期改回日期

**專案：國家科技重大專項「大慶長垣特高含水油田提高採收率示範工程和「聚合物後進一步提高

採收率新技術

作者簡介：高思遠，男，１９７４年生，工程師，從事三次採油調剖劑研製與檢測工作。

第３２卷第４期高思遠：大慶油田二類油層交聯聚合物微球調剖劑效能１１３

大慶油田二類油層與主力油層相比，不論在縱示。用去離子水將微孑ｌ濾膜潤濕，放置於法蘭５的

向上還是在平面上沉積環境變化較大，砂體發育規模明顯變小，層數增多，單層厚度變薄、滲透率變低、平面及縱向非均質嚴重¨』。大慶油田二類油

網面上，將上下法蘭擰緊，向簡體中加入一定量的待測溶液並密封好。在整個迴路都密封的情況下，開啟氮氣瓶上的減壓閥，使壓力表數值達到０．１ｍｐａ，開啟閥８，液體開始流入量筒９中，達

層工業化聚合物驅取得了階段性成果　』。為保障聚驅發揮更好的效果，需要注入井進行調剖＿４ｊ。

交聯聚合物微球是一項新型的深部調剖堵水技術，

該調剖劑依靠納微公尺級遇水可膨脹的微球來封堵儲

層孔喉　。　。該分散體受外界影響較小，具有耐溫、耐鹽、無汙染和成本較低等優點ｌ１２，１３ｊ。在深

部調剖時，要考慮交聯聚合物微球分散體系與油層的匹配性。有關交聯聚合物微球的文獻報道僅限於室內研究

，而針對大慶油田二類油層性質及流

體效能合成的交聯聚合物微球未見相關報道。利用掃瞄電鏡、低壓差微孔濾膜和天然岩心實驗，研究

了交聯聚合物微球在二類油層應用的適應性，為大慶油田二類油層深度調剖提供理論依據。

１實驗１．１實驗藥品及儀器

交聯聚合物微球（實驗室自製），去離子水（實驗室自製），氯化鈉（分析純，天津市巴斯夫化工****），聚合物（相對分子質量１５００×

１０　，大慶煉化公司），醋酸纖維素酯核孔膜

天然岩心、**（大慶油田薩ⅱ組一薩ⅲ組），ｓ－３６０型掃瞄電子顯微鏡（英國劍橋和德國萊卡

ｌｅｉｃａ聯合****），岩心驅油實驗裝置（江蘇華安石油儀器公司）。１．２實驗方法

１．２．１掃瞄電鏡實驗

將載玻片用鉻酸洗液浸泡２４　ｈ，用去離子水反覆洗滌，自然乾燥。用毛細管吸取水化一定天數的待測溶液，滴在載玻片上，在防塵條件下自然乾燥

後，將載玻片固定在模板上，為使樣品導電以避免

電荷積累，在樣品表面噴金，乾燥後放人已預熱

３０　ｍｉｎ的掃瞄電鏡的樣品室中抽真空，用液氮冷卻，設定引數，３０　ｍｉｎ後用掃瞄電鏡進行觀測，選擇典型區域進行拍照。

１．２．２流動性能評價

（１）微孔濾膜封堵實驗。實驗裝置如圖１所

到某一體積時啟動秒錶，開始記錄液體累計過濾體積達到不同體積的累計過濾時間。

１一氮氣瓶；２一壓閥；３一壓力表；４一簡體；５一法蘭；

６一下側法蘭俯檢視；７一螺栓連線處；８一閥門；９量筒

圖ｌ微孔濾膜實驗裝置

在膜過濾實驗中，定義封堵因子曰為過濾體

積隨過濾時間的變化率

ｂ＝ｄｗｄｔ

（１）式中過濾體積，ｍｌ；——過濾該體積所

用時間，ｍｉｎ。

ｂ越大，即過濾體積隨過濾時間的變化率越大，溶液越容易通過核微孔濾膜，封堵程度較差；相反，曰越小，溶液越不易通過微孔濾膜，封堵程度較好。

（２）岩心流動封堵實驗。選用氣測滲透率為１ｍ　左右天然岩心，用質量分數為０．２％的氯化鈉溶液配製不同質量濃度的交聯聚合物微球溶液，水化３　ｄ。天然岩心在４５℃恆溫條件下，以的流速，首先注入含氯化鈉質量分數為０．２％的鹽水至壓力平穩，記錄注水壓力；再注入交聯聚合物微球溶液或聚合物溶液到壓力平穩，

記錄注入壓力；最後注入後續鹽水至壓力平穩，記錄注入後續水壓力，計算阻力係數和殘餘阻力係數。

１．２．３岩心驅油實驗

選用滲透率極差為３：１的天然岩心併聯，抽

第３２卷第４期高思遠：大慶油田二類油層交聯聚合物微球調剖劑效能ｌ１５

的封堵效能和穩定性能。

這是由於交聯聚合物的分子鏈上有較多的羧基負離

聚合物與交聯聚合物微球分散體系對微孔濾膜封堵能力的差異是由於線團的尺寸差異及形態不同引起的。溶液中聚合物分子形態為無規線團，可以舒展，分子間很難交聯架橋。在一定的壓差下，較易隨流動的剪下作用拉伸成線形，因此封堵效能較差。

交聯聚合物微球分散體系中，微球結構近似球形，且微球之間存在交聯點，其形態的變化受到很大的限制。

子，鄰近的羧基之間有相互靜電排斥作用。當氯化

鈉離子加人，使已電離的羧基的雙電層和水化層變薄，減弱了分子主鏈上帶同種電荷基團的排斥作

用，造成交聯聚合物在一定程度上的捲曲，流體力

學半徑減小，且此時微球的相對剛性特徵也較強，

微球之間的交聯點減少，這些因素共同導致交聯聚合物微球封堵能力變弱。隨著氯化鈉質量分數的增大，這種捲曲程度逐漸增加，導致了交聯聚合物微

同樣由圖４可知，交聯聚合物微球水化２～

３　ｄ，相同過濾體積需要的過微孔濾膜時間最長，即封堵因子最小，此時封堵效能最佳。隨水化時間繼續增加，交聯聚合物微球封堵效能降低。這是由於隨著水化時間的增加，水進入微球內部使其溶脹，微球水化分子尺寸增大，且微球的剛性特徵減弱，這些因素共同導致交聯聚合物微球封堵能力增加。

而水化時間過長，微球的變形能力變得更強，容易透過微孔濾膜，因此封堵能力減弱。

２．２．２礦化度對交聯聚合物微球封堵特性的影響

球粒徑變小，微球封堵能力降低。ｌ莒藍

水化時間／ｄ

在４５　ｃｃ條件下，用不同質量濃度氯化鈉溶液

圖５氯化鈉對交聯聚合物微球過濾時間的影響

配製５００　ｍｇ／ｌ交聯聚合物微球溶液。在不同水化時間下，交聯聚合物微球溶液對微孔濾膜的封堵情況如圖５所示。由圖５可知，交聯聚合物微球中加

２．２．３交聯聚合物微球岩心流動性能

入氯化鈉後，過濾網時間出現降低。但氯化鈉質量

分數由０．２％增加到０．５％，交聯聚合物微球的過濾網時間降低，但明顯好於「中分」聚合物的。

交聯聚合物微球對大慶油田二類油層天然岩心的流動性能如表１所示。由表１可知，在不同質量濃度下，交聯聚合物微球在天然巖心中流動，可以

表１　交聯聚合物微球岩心流動性能

形成較大的阻力係數和殘餘阻力係數，好於同等條件下「中分」聚合物的，即交聯聚合物微球對大慶油田二類油層具有非常好的封堵能力。

聯聚合物微球在巖心中可堵塞喉道，提高阻力系

數。在注入交聯聚合物微球時，溶液中的交聯聚合物微球首先堵塞大孔徑喉道，使注入壓力提高，液

在實驗過程可以觀察到隨著交聯聚合物微球的注入量增大，壓力緩慢增加，後續轉注水後，壓力

流由孔徑較小的喉道通過。隨著交聯聚合物微球在較ｄ，ｔｌ隙內的不斷滯留，驅替壓力進一步公升高，在此壓力作用下，滯留在大孔隙中的交聯聚合物微球再流動，微球溶液自動改向流人更大的孔隙，壓力下降。隨著交聯聚合物微球的深入，將在更深的部

上公升很快，在出現乙個最高壓力點後，最終壓力達到平穩。在交聯聚合物微球注入和後續轉注水的過

程中，壓力均有上下波動的現象，其原因可能是交

１ｌ６大慶石油地質與開發２０１３往

位滯留，發生液流改向。即交聯聚合物微球在大、小孔隙間自動、不斷、反覆地滯留、流動、再滯留，實現其自動地從微觀向巨集觀的液流改向、深度調剖、**驅替等作用。當轉注水後，壓力沒有降低，一方面可能是隨著水的注入，將已經在孔道中

注入過程中發生的運移規律。最終壓力的平衡表明交聯聚合物微球在巖心中能夠流動，具有調剖能力。

２．３交聯聚合物微球併聯岩心驅油效能

在大慶油田二類油層滲透率極差為３：１的併聯天然岩心進行交聯聚合物微球溶液驅油實驗，高

形成封堵的交聯聚合物微球進一步壓實而導致壓力不下降，另一方面可能是在後續水的驅動下，已經注入到岩心中的交聯聚合物微球繼續重複其在自身

低滲透率岩心的採收率如表２所示。

由表２可知，水驅時，在高滲透率巖心中形成

表２　交聯聚合物微球天然併聯岩心驅油效能

優勢水流通道，採收率較高；低滲透岩心水驅採收率較低。改註交聯聚合物微球溶液後，由於併聯岩心滲透率不同，注入的微球分散體系進入高滲透率

參考文獻：

［１］邵振波，李潔．大慶油田二類油層注聚物件的確定及層系組合

研究［ｊ］．大慶石油地質與開發李潔，張善嚴．喇薩杏油田特高含水期油層分類［ｊ］．大慶

石油地質與開發

［３］邵振波，張曉芹．大慶油田二類油層聚合物驅實踐與認識

［ｊ］．大慶石油地質與開發

［４］張曉芹．大慶油田二類油層聚合物驅注入引數的優選［ｊ］．

大慶石油學院學報

巖心中的體積遠高於進入低滲透的，且微球分散體

係對高滲透率巖心中大孔喉具有明顯的封堵作用，因此降低了併聯岩心的滲透率級差。後續水驅時，進入低滲透率岩心的水相對增多，擴大了低滲透率岩心的波及體積，導致低滲透率岩心的採收率大幅

增加。注交聯聚合物微球溶液採收率明顯高於注同等條件「中分」聚合物，這表明交聯聚合物微球對大慶油田二類油層具有較好的調驅效果。

［５］李強，盧祥國，王榮健，等．大慶薩北油田二類油層高濃度聚

合物驅油效果及機理分析［ｉｉ］．大慶石油地質與開發，２００９，

［６］孫煥泉，王濤，肖建洪，等．新型聚合物微球逐級深部調剖技

３結論（１）交聯聚合物微球具有較好的溶脹性，在

經過較長時間的溶脹後，形成了乙個個較為規整的

術［ｊ］．油氣地質與採收率

［７］王代流，肖建洪．交聯聚合物微球深部調驅技術及應用

［ｊ］．油氣地質與採收率

［８］陳海玲，鄭曉宇，王雨．微公尺級大顆粒交聯聚合物微球的製備

［ｊ］．西安石油大學學報：自然科學版鄭曉字，張健，孫君，等．交聯聚合物微球分散體系效能研究

［ｊ］．油田化學

球形顆粒，同時存在少量的大尺寸顆粒，且多數微球粒子尺寸小於１．０　ｍ。

（２）交聯聚合物微球的封堵效能明顯好於「中分」聚合物溶液。交聯聚合物微球水化

［１０］李巨集嶺，韓秀貞，李明遠．交聯比對交聯聚合物微球效能的影

響［ｊ］．石油與天然氣化

［１１］李雅華，李明遠，林梅欽，等．交聯聚合物微球體系的流，叟性

［ｊ］．油氣地質與採收率

［１２］董朝霞，李雅華，林梅欽，等．溶脹時間對交聯聚合物微球體

系效能影響［ｊ］．大慶石油地質與開發

２９０－２９４．

２～３　ｄ，其封堵效能最佳；隨水化時間繼續增加，交聯聚合物微球封堵效能降低。無機鹽使交聯聚合物微球的封堵效能降低。

（３）交聯聚合物微球在天然巖心中流動，可以進入孔道內部並封堵，從而達到液流改向、深度

［１３］王志瑤．孑ｌ喉尺度陽離子聚合物彈性微球的合成及效能［ｊ］．

大慶石油地質與開發

調剖作用。交聯聚合物微球在併聯天然巖心中，能

有效提高注入水的波及體積、降低非均質性。

編輯：周琴

大慶油田二類油層交聯聚合物微球調剖劑效能

大慶油田職工入黨申請書

大慶油田分層採油研究與實踐

2019學年度第二學期大慶油田教育中心期末檢測

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