粘性悬浊液体系改善水驱效果研究

马 涛， 王友启， 周国华

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院， 北京 100086； 2.中国石化海相油气藏开发重点实验室， 北京 100086)

目前的深部调驱体系主要有交联聚合物、预交联体膨颗粒、聚合物微球等，交联聚合物存在交联时间不易控制的问题，或者过早交联、或者不交联。预交联体膨颗粒尺寸在毫米级，对大孔道作用明显，高渗层不易进入。聚合物微球粒度小，对渗透率级差较大的油藏作用有限。部分水解聚丙烯酰胺水溶液作为一种高粘度驱替剂，在国内外、尤其是我国得到了广泛的研究和应用[1-3]，取得了很好的效果，但是仍有大量剩余油滞留[4-5]。预交联凝胶颗粒作为一种调剖剂在国内外得到了大量的研究和应用[6-12]。有学者将交联聚合物微球或B-PPG与聚合物结合在一起进行调驱[13-14]，取得了一定的效果。实验中发现市售工业品预交联凝胶颗粒的交联度较大，悬浮在水中不稳定，因此本文尝试将部分水解聚丙烯酰胺与弱交联的预交联凝胶颗粒结合起来形成深部调驱剂——粘性悬浊液体系(VSS)，以期为老油田的高效开发提供借鉴。

1 实验部分

(1)药品:部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，分子量1800万，胜利方圆公司；预交联凝胶颗粒(200目)，实验室自制；氯化钠，AR，北京试剂公司。

(2)实验温度：80 ℃。

(3)实验用水：由氯化钠和去离子水配制，矿化度17 600 mg/L。

(4)实验原油：胜利油田，80 ℃粘度39 mPa·s。

(5)粘度测量：安东帕MCR301流变仪测量，剪切速率7.34 s-1。

(6)物模实验：用石英砂按照一定配比填制填砂岩心模型(φ2.5×30 cm)，岩心模型渗透率为1～1.6 μm2，渗透率级差1.6。VSS体系中聚合物质量浓度为2000 mg/L，预交联凝胶颗粒质量浓度为2000 mg/L；聚合物溶液的质量浓度为2000 mg/L。

在注入流量、模型尺寸不变的情况下，阻力系数、残余阻力系数按下式计算：

阻力系数Rf=ΔP2/ΔP1，

残余阻力系数Rk=ΔP3/ΔP1，

式中ΔP1为注水压差，MPa；ΔP2为注VSS体系压差，MPa；ΔP3为注VSS体系后转注水压差，MPa。

测分流率时，先注水，然后注VSS体系，最后继续水驱，整个过程分别计量高、低渗透率模型的产液量，计算分流率。

驱油实验流程：饱和水、饱和油、老化、水驱、注VSS体系、后续水驱，整个过程分别计量高、低渗透率模型的产液量、产油量，计算采收率、含水率。

2 结果与讨论

2.1 粘性悬浊液体系的稳定性

在2000 mg/L预交联凝胶颗粒溶液中分别加入不同质量浓度的聚合物形成VSS。从实验结果可以看出，聚合物含量由0 mg/L增加至2000 mg/L，初始时体系均匀，颗粒均匀分散。室温放置24 h后，聚合物含量为0、400 mg/L的两个体系中颗粒沉降明显，聚集在底部；聚合物含量为800、1200 mg/L的两个体系出现部分沉降，沉积层与上层清液界面若隐若现，沉降过程还在进行；聚合物含量为1600、2000 mg/L的两个体系视觉观察没有沉降现象，体系很稳定。说明聚合物与预交联凝胶颗粒可以形成相对稳定的悬浊液体系。

2.2 粘性悬浊液体系的粘度特性

对比VSS与纯聚合物溶液的粘度，VSS体系中聚合物质量浓度为2000 mg/L，预交联凝胶颗粒质量浓度为2000 mg/L；聚合物溶液的质量浓度为2000 mg/L。实验结果(图1)表明，预交联凝胶颗粒可以提高聚合物的粘度，在7.34 s-1条件下，预交联凝胶颗粒可使2000 mg/L聚合物溶液的粘度由17.1 mPa·s增加至24.7 mPa·s。

2.3 粘性悬浊液体系的注入性及分流特性

从注入性对比实验结果(图2)可知，注聚合物水溶液后，注入压力持续升高，改注水后压力下降，趋势较压力升高时缓和。注入0.75 PV聚合物水溶液后的最高阻力系数为8.58，转注水后阻力系数降低，至转注水0.8 PV，残余阻力系数降至2.83。注VSS体系0.75 PV最高阻力系数为12.2，转注水0.75 PV后残余阻力系数10.3。

图1 聚合物溶液与VSS的流变性 图2 聚合物溶液与VSS注入性对比

注聚合物水溶液过程中(如图3所示)分流率差距缩小至接近平衡。后续改注水后，高、低渗的吸液平衡逐渐被打破，且随着注水的增加，高、低渗吸液差距越来越大，至转注水后期，高、低渗的分流率分别为65.6%和34.3%，已接近为注聚合物前的状况(73%,27%)。说明聚合物溶液调整高、低渗层位的吸水主要是通过聚合物溶液的粘度在多孔介质中产生的阻力，当聚合物溶液被驱出或稀释后，调整流度的作用大大降低。

图3 注聚合物水溶液及后续水驱时的分流率曲线

注VSS体系过程中高、低渗区域的吸液能力得到调整(如图4所示)，高渗区产液率下降，低渗区产液率增加，在注体系0.75 PV时，高、低渗区域的吸液能力基本一致。注剂过程中分流率有规律变化、趋势平稳。在随后的注水过程中，分流率围绕中间线小幅波动，转注水0.6 PV以后，随着先前注入体系的运移、产出，高、低渗区域的分流率差距加大，注水0.75 PV时，分流率为64%∶36%，仍较初期的77.8%∶22.2%有所改善，且比单纯注聚合物改善的幅度大，主要是由于颗粒在多孔介质中形成的阻力所致。

图4 注VSS及注水分流率

2.4 粘性悬浊液体系的驱油效果

填砂管并联模型，渗透率级差1.6，两组实验分别注2000 mg/L的HPAM和2000 mg/L聚合物+2000 mg/L的预交联凝胶颗粒组成的VSS，对两组实验的驱油效果进行对比。

从注入压力曲线(图5)可以看出，水驱阶段纯聚合物水溶液和VSS的注入压力趋势、规模一致，注剂阶段均压力平稳升高，其中VSS的注入压力升高幅度更大，这是由于其中的颗粒在起作用；注剂后的后续水驱阶段均随注水量增加形成注入压力下降，压力绝对值还是VSS高，而且始终保持一定的差距，说明粘性悬浊液体系中的颗粒在岩心中有效降低了孔喉中水的流动性。

由总的采收率曲线(图6)可知，注纯聚合物水溶液提高采收率17.45%，注VSS提高采收率20.25%，后者较前者提高2.8%。说明颗粒一方面调整了高、低渗层间非均质性，另一方面也改善了高渗区的层内非均质性。

图5 注入压力曲线 图6 总采收率曲线

实验结果(表1)表明，无论是低渗区还是高渗区，注VSS均比注聚合物溶液的含水率降低幅度大，高渗区注VSS含水率降低程度比注聚合物溶液多8.9%，低渗区注VSS含水率降低程度比注聚合物溶液多20.8%。高渗区注VSS采收率增加幅度比注聚合物溶液多0.6%，低渗区注VSS采收率增加幅度比注聚合物溶液多5.02%。

表1 注聚合物与注VSS效果对照表

3 结 论

(1)由2000 mg/L部分水解聚丙烯酰胺，2000 mg/L预交联凝胶颗粒组成的VSS稳定性好；2000 mg/L预交联凝胶颗粒可使2000 mg/L纯聚合物溶液粘度提高44.4%。

(2)VSS形成的阻力系数、残余阻力系数分别是纯聚合物溶液的1.4倍和3.6倍，其调节流度的过程是动态的、持续的。

(3)注VSS的驱油效果较纯聚合物高2.8%，含水率降低幅度高18.8%。