弱碱三元体系对孔隙结构影响研究

夏惠芬，孙艳宇

（东北石油大学 教育部提高油气采收率重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

弱碱三元体系对孔隙结构影响研究

夏惠芬，孙艳宇

（东北石油大学 教育部提高油气采收率重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

ASP 三元复合驱能扩大波及体积并且提高驱油效率，同时能极大的降低表面活性剂用量，使具有极其良好的技术经济可行性。通过常规压汞实验及扫描电镜实验分析研究了岩心在弱碱三元驱后的孔隙结构特征，对比分析了弱碱三元体系渗流前后岩心的孔隙结构特征变化。对其结果分析可知，由于弱碱三元体系对储层岩石有一定的溶蚀作用，当弱碱三元体系进入小孔道时，对小孔道的溶蚀导致小孔道半径变大，减少小孔道的数量，增多大孔道的数量，从而略微增大整体岩心的渗透率。弱碱三元复合驱前岩石致密，孔隙较小且比较均匀。弱碱三元复合驱后，出现斑驳状凸起，孔隙发育比较明显，岩石上有可动碎屑附着。碱的浓度越高，三元体系对岩心的溶蚀作用强烈，对岩心伤害程度更大。

孔隙结构特征；压汞实验；溶蚀作用

弱碱三元复合驱在技术效果上与强碱三元复合驱相当，能够扩大波及体积、提高驱油效率，而且能较大幅度地降低表面活性剂的用[1-7]，其乳化能力和注采能力都要优于强碱三元复合驱。弱碱驱油体系可以解决碱对聚合物浓度降低以及粘弹性降低的一系列问题，同时保持了碱对降低界面张力的作用。三元复合驱后储层微观结构的变化研究有助于深入人们对于三元复合驱油技术的认识。李华斌，吴文祥[4]通过数值模拟和物理模拟相结合的方法,详细研究了油层非均质性和油层韵律对ASP驱油效果的影响[7]。结果表明,ASP 驱适合于油层相对均匀的油层,但只要油层非均质变异系数不大于 0.85,都可通过提高 ASP 体系粘度来改善油水流度比、提高油层波及体积来保持其较高的驱油效果。黄志双[8]通过利用室内仪器检测方法,对弱碱三元复合体系黏度、流变性、黏弹性和界面张力性质及其影响因素进行研究，得出了聚合物对三元复合体系黏弹性影响程度要大于碱和表面活性剂的影响程度.的结论。孙春柳[9]以实验研究为基础,分析了弱碱对三元复合体系的作用规律,并与强碱三元复合体系进行对比，得出了低界面张力对提高采收率有利,但不是决定因素,乳化是决定提高采收率幅度的关键因素。李朝霞，夏惠芬[10]通过室内实验和常规压汞实验研究了聚合物驱后岩心的孔隙结构特征，得出了聚合物驱后岩心的平均孔隙半径、半径均值、歪度、结构系数、均值系数各参数降低的结论。赵长久,赵 群,么世椿[11]对比研究了弱碱三元复合驱与强碱三元复合驱，得出了在三元复合驱推广应用时应当选用弱碱三元复合驱。本文通过弱碱三元复合体系的渗流实验，采用常规压汞实验和扫描电镜实验，分析探索了弱碱三元复合体系对孔隙结构的影响，对改善弱碱三元复合驱油效果具有重要意义。

1 实验部分

（1）实验材料

实验选用蒸馏水配制弱碱三元体系，所用聚合物相对分子质量为 1900 万，浓度为 1000 mg/L，固含量为 90%；使用的弱碱表面活性剂为石油磺酸盐，有效成分占 40%，三元体系中加量 0.6%；碱为

Na2CO3，有效含量为 100%，三元体系中加量 1.2%。实验所用岩心为大庆油田某厂天然岩心，实验温度为 45 ℃。

（2）实验方法

测定初始状态下岩心各项参数：气测渗透率、质量、体积、密度，结果如表1所示；将所选用的每块岩心处理切成3段，其中的2段岩心（简称空白岩心）分别用于压汞和扫描电镜实验，再用弱碱三元体系及碱水对第三段岩心进行渗流实验。将驱替后的岩心切下同样长度烘干，先测定其孔隙度和渗透率，再做渗流后的扫描电镜及压汞实验。

1）渗流实验：以 0.1mL/min 驱替速度水驱至平稳压力，以相同的速度进行三元驱及碱水驱至平稳压力，之后进行后续水驱。

2）压汞实验：将空白岩心及渗流后的岩心烘干，进行常规压汞实验，测定孔隙大小分布及特征参数，分析对比三元及碱水驱替前后的孔隙结构变化。

3）扫描电镜实验：将空白岩心及烘干的岩心进行扫描电镜实验，定性观察孔隙结构及颗粒表面的形貌变化。

图1 各岩心驱替前后孔隙分布频率对比图Fig.1pore distribution frequency comparison before and after each core displacement diagram

2 实验结果分析

图1给出了各岩心驱替前后孔隙分布情况。从驱替前后孔隙分布频率对比图可以看出，驱替后的岩心大孔隙数量增多，小孔隙数量减少，而且碱浓度高的弱碱三元体系驱替之后的岩心中，孔隙分布频率变大的孔隙区间更广。碱浓度越高，三元体系对岩心的溶蚀作用越强，但总体来讲，弱碱三元体系对岩心的溶蚀作用并不强烈。

图2图3分别为不同浓度弱碱三元溶液渗流前后前后放大的扫描电镜图片。通过对以上扫描电镜图片分析可知，三元驱前岩石颗粒紧密排列，孔隙较小且比较均匀。而在三元驱后，出现斑驳状凸起，孔隙发育比较明显，岩石上有可动碎屑附着。

图2 1.2%弱碱三元驱前后岩心扫描电镜图片Fig.2 The SEMpicture of rock core before and after flooded by ASP system with 1.2% weak alkali concentration

图3 1.0%弱碱三元驱前后岩心扫描电镜图片Fig.3 The SEMpicture of rock core before and after flooded by ASP system with 1.0% weak alkali concentration

3 结 论

（1）弱碱三元体系对储层岩石有一定的溶蚀作用，当弱碱三元体系进入小孔道时，对小孔道的溶蚀导致小孔道半径变大，减少小孔道的数量，增多大孔道的数量，从而略微增大整体岩心的渗透率。

（2）弱碱三元复合驱前岩石致密，孔隙较小且比较均匀。弱碱三元复合驱后，出现斑驳状凸起，孔隙发育比较明显，岩石上有可动碎屑附着。

（3）碱的浓度越高，三元体系对岩心的溶蚀作用强烈，对岩心伤害程度更大。

［1］王德民. 大庆油田“三元”“二元”“一元” 驱油研究[J]. 大庆石油地质与开发，2003，03：1-9+90.

［2］程杰成，王德民，李群，等. 大庆油田三元复合驱矿场试验动态特

［3］程杰成，吴军政，胡俊卿. 三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术[J]. 石油学报，2014，02：310-318.

［4］李华斌，吴文祥. ASP 三元复合驱油层适应性研究[J]. 西南石油学院学报，2000，04：48-51+2.3

［5］王克亮 ,闫义田 ,马强 三元复合驱的走向[J]. 中国石油石化，2005-07-15

［6］张喆. ASP 三元复合驱油藏数值模拟研究[D]. 中国石油大学硕士论文，2012，03：479-483.

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［8］黄志双. 弱碱三元复合体系性质及其影响因素[J]. 大庆石油学院学报，1000-1891(2008)03-0018-04.

［9］孙春柳. 弱碱对复合体系的影响研究[D]. 中国科学院渗流流体力学研究所，2010，05：6.

［10］李朝霞，夏惠芬. 聚合物溶液对孔隙结构特征的影响[J]. 石油与天然气地质，2012，03：479-483.

［11］赵长久,赵 群,么世椿. 弱碱三元复合驱与强碱三元复合驱的对比[J]. 新疆石油地质，2006,06-0728-03．

Influence of Weak Alkali ASP System on thepore Structure

XIA Hui-fen, SUN Yan-yu
（Key Laboratory of Enhancing Oil and Gas Recovery, Northeastpetroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China）

ASP flooding can expand the swept volume and improve oil displacement efficiency, at the same time it can greatly reduce the surface activity agent dosage, so it has very good technical and economic feasibility. In thispaper, based on the conventional mercury injection experiment and scanning electron microscopy analysis,pore structure characteristics of the core after weak alkali ASP flooding were studied, the change of corepore structure before and after weak alkali ASP flooding was compared and analyzed. The results show that, the weak alkali ASP system has certain solubility to reservoir rocks; when the weak base ASP system flows into the small hole, radius of the small holes will increase due to the corrosion; the number of small hole decreases, while the number of large channel increases, so the overallpermeability of cores slightly increases. Before weak alkali ASP flooding, the rock is density.pore is smaller and more uniform. After weak alkali ASP flooding, mottled shape bulges appear,pore growth is more noticeable, there is movable clastic sediment attached to the rock. The higher the concentration of alkali, the stronger the ternary system dissolution effect is, and the bigger the core damage degree is.

pore structure characteristics; Conventional mercurypenetration experiment; Dissolution effect

TE 122

： A

： 1671-0460（2017）02-0226-03

国家自然科学基金项目“二类油层高浓度聚合物驱油机理及优化设计研究”（项目编号 51374076）。

2016-07-21

夏惠芬（1962-），女，黑龙江省大庆市人，教授，博士，主要从事提高采收率原理与技术方面的研究。 E-mail：xiahuifen1948@126.com。

孙艳宇（1992-），男，硕士研究生。E-mail：2296795605@qq.com。