在线调驱复合体系评价及其长距离运移特征*

李 妍，侯吉瑞，王香增，赵凤兰，王志兴，易文君

（1.中国石油大学（北京）提高采收率研究院，北京102249；2.中国石油三次采油重点实验室低渗油田提高采收率应用基础理论研究室，北京102249；3.北京市温室气体封存与石油开采利用重点实验室，北京102249；4.陕西省二氧化碳封存与提高采收率重点实验室（筹），陕西西安710075）

0 前言

由于海上油田具有储层厚度薄、横向变化快等特点，储层非均质性严重，注水开发过程中易沿高渗条带和大孔道流动形成高渗透通道，注入水不均匀推进会造成油井见水早、含水率上升快等问题，导致油井产油量降低。实施深部调驱，封堵高渗透层的水流通道，抑制注入水发生水窜，迫使液流转向，可提高低渗透层的动用程度，增大注入水的波及体积，从而达到稳油控水的目的，改善注水开发效果［1-3］。

深部调驱技术是一种高效调整层内、层间矛盾和改善油田注水开发效果的工艺技术，已在陆上油田广泛应用。其中，聚合物凝胶调驱技术对海上油田注水开发具有很强的适应性，其聚合物使用浓度比聚合物驱的低，但同时还具有聚合物驱的驱油效果。该技术较大程度地改善了油藏的非均质状况、扩大了波及体积，从而达到提高采收率的目的［4-7］。目前，已有许多学者对聚合物调驱体系性能及其适应性进行了实验研究。吕鹏等［8］利用均质岩心物理模型评价了乳液聚合物与不同浓度交联剂形成的交联体系的调剖能力，并与单独使用乳液聚合物的调剖效果进行对比，得出采收率提高幅度在一定范围内随着预交联颗粒在体系中所占浓度的提高而增大的结论；徐鹏等［9］针对复杂断块油藏特点开展了聚合物乳液在线调驱技术实验研究，证明在线注入装置能够实现聚合物乳液的在线溶解；王崇阳等［10］通过模拟高温高盐的油藏条件，研究了新型表面活性剂/聚合物微球复配体系调驱的压力和阻力变化特征，结果表明该复配体系的增油降水效果明显，采收率大幅提高，很好地发挥了聚合物微球“调”与表面活性剂“洗”的双重作用。然而，对于乳液聚合物凝胶和核壳球复合体系的在线调驱效果研究较少。因此，为了进一步完善在线调驱复合体系，本文采用室内实验方法，评价乳液聚合物与核壳球体系的调驱性能，并将乳液聚合物交联体系与核壳球体系复合，对比分析复合体系在油藏深部动态复合作用规律。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

ZX-20 型乳液聚合物，聚合物的相对分子质量1500万，有效物含量28%，水解度20%，取自垦利油田现场；交联剂A（苯酚）、交联剂B（乌洛托品），北京庆凯华丰科技开发有限公司；稳定剂硫酸铵，上海麦克林生化科技有限公司；核壳球，一种聚合物微球，有效含量25%，中海油田服务股份有限公司；正己烷，分析纯，市售。实验用水为模拟地层水，矿化度4400 mg/L，含4000 mg/L CaCl2、400 mg/L NaCl。

Quanta 200F 型场发射环境扫描电镜，美国FEI公司；FD-1A-50 型冷冻干燥机，上海聚莱实验仪器有限公司；MCR301 型Aton Paar 界面流变仪（转子型号19636），奥地利Aton Paar 有限公司；驱替实验装置包括HXH-100B 型高压恒速恒压泵（0数30 MPa），KDHW-Ⅱ型恒温箱（0数 150℃）、活塞式液体中间容器（500 mL，0数 35 MPa）、六通阀、不同长度耐腐蚀钢制管线若干、手动计量泵、恒温箱、压力传感器及MCGS6.2 通用版数据采集系统等。实验模型为人工填制的多测压点填砂模型，由恒温系统、驱替系统和数据采集系统组成。模型长度分别为1 m和10 m，详细的模型特征如下：

自2014年9月—2017年12月收集我院21例巨大肝血管瘤病例，其中有男性8例，女13例，年龄38～67岁，平均45岁，其中体检发现12例患者无显著临床症状，其中有腹胀、腹痛、贫血、上腹不适、消化不良、腹部肿块等症患者共9例。共有12例患者为体检发现，所有患者均通过M/CT检查及B超检查确诊为肝血管瘤。其中6例患者为单发者，15例患者为多发者。瘤体最大者17.2cm×16cm，最小11.8cm×8.5cm。检查肝功能及消化道肿瘤标志物均正常，Child-Pugh分级皆为A级。

（2）1 m砂管内调驱体系封堵性实验

多测压点填砂模型的采样点及测压点分布在距注入端 0、20、45 和 60 cm 处，水化 7 d 的浓度为2000 mg/L的核壳球分散溶液在注入填砂模型过程中的各测压点的压力随注入体积变化如图6所示。由图6可知，当注入0.3 PV核壳球体系时，入口端压力平缓上升，在注入核壳球体系过程中初期压力增长不明显；当后续水驱开始时，入口段压力升高很快，表明核壳球体系吸水膨胀后开始发生吸附沉积。后续水驱1 PV时，入口段压力持续上升并达到最大值80 kPa，这表明核壳球吸水膨胀后，沉积和吸附作用逐渐发挥作用，体系前缘开始被封堵，其封堵和捕获能力导致后续注入的核壳球体系继续随注入水以同流速深部运移。压力在距离入口端45 cm和60 cm处变化不大，说明核壳球体系仅在入口端附近形成封堵。由于核壳球的沉积机理除了表面吸附和水动力学滞留外还有静电力吸附，因此核壳球体系大部分并未继续随注入水运移。

综上所述，现有文献尚未探讨产品认知程度、环保认同度、价格差异接受度等综合因素而影响支付意愿差异的再制造产品市场需求预测研究。本文考虑到消费者对产品的认知程度等心理感受，消费者的环保意识，以及消费者对价格的敏感程度来进行市场需求预测。通过构建支付意愿效用函数，根据效用函数的大小来判断消费者的购买行为，以此开展再制造产品市场需求预测。

10 m 长多测压点填砂模型工作压力0数15 MPa，直径2.5 cm，长1020 cm。乳液聚合物凝胶+核壳球复合体系的填砂模型渗透率为5412×10-3μm2。为了测试不同位置、不同时间乳液聚合物凝胶+核壳球复合体系的压力变化，每间隔一段距离设计采样点，采样点处接有三通阀，既能取样，又能实时测定压力。

图1 1m长多测压点填砂模型实验流程图

图2 10 m长多测压点填砂模型实验流程图

1.2 实验方法

1.2.1 微观结构扫描分析

（1）乳液聚合物凝胶微观结构扫描

①以5 m/d流速向填砂模型内注入地层水至模型内部压力平稳；②以5 m/d 流速向填砂模型内分别注入0.35 PV 乳液聚合物溶液（前置段塞）、0.4 PV乳液型深部调驱体系和0.1 PV乳液聚合物溶液（后置段塞），记录驱替过程中压力变化（以5 m/d 流速向填砂模型内注入0.4 PV的水化7 d的浓度为2000 mg/L 的核壳球分散溶液，记录驱替过程中压力变化）；③关闭注入端和采出端，在恒温箱中放置15 d后向填砂模型内注入后续水，记录驱替过程中压力变化。

中华民族向来讲究“三纲五常、四维八德”，重视人伦亲情。我国众多文人雅士、道德楷模都有着高尚的道德情操。中华古代故事中：卧冰求鲤、彩衣娱亲、举案齐眉等都是对于孝道、夫妻相处之道的积极表现，人伦道德中道义、忠信、名节等高尚情操都在传统文化中表现得淋漓尽致。中华传统文化蕴含着厚重的道德追求和精神价值。对于提高人们道德水准，增强社会责任感都具有现实意义和借鉴作用。

（2）核壳球体系微观结构扫描

①将一定量的核壳球样品缓慢滴入模拟地层水中，开启电磁搅拌器，在转速400 r/min 下持续搅拌30 min配制成有效含量为2000 mg/L的核壳球分散液；②取300 mL的上述的核壳球分散液放入锥形瓶中，加入600 mL 的正已烷后密闭，开启电磁搅拌器，在转速600 r/min下持续搅拌2 h以上；③将配制好的核壳球分散液移入分液漏斗中静置；待混合溶液出现上下两层时，收集下层核壳球分散水溶液；重复上述步骤2 次；④将除油处理后的核壳球分散液置于65℃的恒温箱中，烘烤水化一定的时间（3 d、7 d）后，取样置于液氮干燥冷冻机上，干燥8 h，将制作好的核壳球干燥样本进行表面处理，放入扫描电镜观察。

关键词出现的频次反映了学者们对该节点的关注程度，在图中反映为年轮的大小，代表着该研究领域的研究热点，关键词的中心性则是衡量了节点在研究领域内的转折意义和枢纽作用，高中心性的节点充当着整个知识网络的桥梁，是连接不同知识的中枢，充当着基础知识的角色。

（3）乳液聚合物+核壳球复合体系微观结构扫描

将上述配制好的乳液聚合物凝胶和核壳球分散液按体积比1∶1 混合，然后将混和溶液置于液氮干燥冷冻机上干燥8 h；最后将制作好的乳液聚合物+核壳球复合体系干燥样本进行表面处理，放入扫描电镜观察。

（1）填砂模型的制备

69岁的李大爷突然感到头晕、头痛，他估摸着是颈椎病又犯了，也没太在意。在床上躺了5天，李大爷发现头痛得越来越厉害，实在熬不住了，于是到医院就诊。检查后，医生发现李大爷的头皮有几处破损，于是请来皮肤科医生会诊，结果被诊断为头部带状疱疹。

将上述配制好的乳液聚合物凝胶、核壳球分散液和乳液聚合物+核壳球复合体系放入65℃恒温箱中，采用Aton Paar 界面流变仪（19686 转子），在7.34 s-1的剪切速率下测定不同时间下的黏度。

1.2.3 调驱体系动态性能评价

1.2.2 调驱体系静态性能评价

①准备与目标地层渗透率相匹配的露头砂若干，放入填砂模型中填制成与目标渗透率相符合的多孔介质模型；②填砂模型上连接好测压点，密封，抽真空、饱和地层水，计算孔隙体积及孔隙度；③测定填砂模型的水相渗透率；④将填砂模型放入65℃恒温箱中准备实验。

（1）1 m填砂模型

①将一定量的乳液聚合物样品缓慢滴入模拟地层水中配制成聚合物有效含量为2000 mg/L的溶液，开启电磁搅拌器，在转速400 r/min 下持续搅拌30 min后老化24 h；②取100 mL上述溶液放入锥形瓶中，分别加入0.06%的交联剂A、0.09%的交联剂B和0.01%的稳定剂，开启电磁搅拌器，在转速600 r/min下持续搅拌2 h以上；③将配制好的乳液型深部调驱溶液放入65℃恒温箱中静态成胶；④体系成胶后，将待测液置于液氮冷冻干燥机上干燥8 h，将制作好的调驱体系凝胶干燥样本进行表面处理，放入扫描电镜观察。

结合感官品质分析结果，最佳工艺参数条件为烤制温度为210℃，烤制时间为42min，蒸汽喷射时间为3s。此条件下烤鸭中检测到的HAAs总含量为2 576.02ng·kg-1(见表13)，根据已有的研究结果表明市售一级烤鸭杂环胺含量范围为：5 757.02～6 859.31ng·g-1，该条件下杂环胺含量水平得到有效的控制。

（3）10 m砂管内复合体系封堵性实验

比如说，李军目前读在职研究生，他既可以选择自己每年扣除4800元，也可以选择让还未退休的父母按子女教育标准，每年扣除12000元，但不能同时扣。

①以5 m/d流速向填砂模型内注入地层水至模型内部压力平稳；②以5 m/d 流速向填砂模型内分别注入0.1 PV 乳液聚合物溶液（前置段塞）、1.1 PV乳液型深部调驱体系和1.1 PV核壳球体系，记录驱替过程中压力变化；③关闭注入端和采出端，在恒温箱中放置15 d，以5 m/d流速向填砂模型内注入后续水，记录驱替过程中压力变化。

（2）10 m填砂模型封堵性能评价实验设备

2 结果与讨论

2.1 调驱体系的微观结构分析

乳液聚合物凝胶体系、核壳球和乳液聚合物凝胶+核壳球的微观结构扫描照片见图3。乳液聚合物凝胶（图3a）的立体网络结构清晰，单层的网络交织分布明显，结构较薄，层与层之间连接紧密，网孔间有交联节点，可缠绕交织形成六边形或近圆形的孔洞；核壳球体系（图3b、c）的结构清晰，分选性好，且粒径随水化时间的延长而逐渐增大。核壳球膨胀后，更易封堵孔隙半径较大的高渗通道，封堵性能增强；乳液聚合物凝胶+核壳球的复合体系（图3d）的核壳球嵌入到聚合物凝胶网格中，使得之前单层的网络交织分布更加明显，结构变厚，由于核壳球的加入层与层之间的连接变得更加紧密，变成了“溶洞”骨架，且骨架内嵌有核壳球，形成了更加稳定的立体网格结构。与单一乳液聚合物凝胶体系相比，乳液聚合物凝胶+微球复合体系所形成的网格更粗，网络之间缠绕交织在一起的孔洞更不均匀，核壳球嵌入到凝胶网格中，使得单层的网络交织结构变厚。

2.2 不同调驱体系的静态性能

乳液聚合物凝胶体系、核壳球和乳液聚合物凝胶+核壳球复合体系的黏度随测试时间的变化见图4。对于乳液聚合物凝胶体系（图4a），前20 d 的乳液聚合物溶液黏度随时间的延长而逐渐增大，乳液聚合物溶液逐渐形成胶状；20 d后，乳液聚合物溶液的黏度略有降低。静态条件下，乳液聚合物凝胶体系凝胶强度在15 d 后达到最强，成胶时间长、强度相对较高，可满足注入体系在油藏中的深部调剖作用，同时体系的初始黏度高于水，可以明显改善流度比。对于核壳球体系，随着水化时间的延长，核壳球体系的黏度逐渐增大，在3数7 d的黏度增幅最大（图4b）。随着时间的延长，水分子不断进入核壳球体系的大分子链空隙，使得核壳球体系的分子链开始伸展，核壳球在水中膨胀变大，黏度有所增加；由于短时间内核壳球未完全伸成分子链，仍独立成团，因此黏度变化较小。核壳球+乳液聚合物凝胶的复合体系（图4c）的成胶时间与乳液聚合物凝胶的成胶时间相比变化不大，但黏度和黏度保留率略有增加。核壳球与乳液聚合物凝胶体系形成复合体系后，不仅不会影响乳液聚合物凝胶体系的成胶时间，而且还增大了乳液聚合物凝胶的成胶强度，使复合体系在长距离运移过程中能保持良好的封堵性能和强度。

图3 乳液聚合物凝胶体系、核壳球和乳液聚合物凝胶+核壳球的微观结构扫描照片

图4 乳液聚合物凝胶（a）、核壳球（b）和乳液聚合物凝胶+核壳球（c）体系的黏度随时间变化

2.3 不同调驱体系的动态性能

2.3.1 乳液聚合物凝胶体系的运移和封堵性能

多测压点填砂模型的采样点及测压点分布在距离入口端 0、10、35、50 和 80 cm 处。乳液聚合物凝胶深部调驱体系以5 m/d的注入速率注入填砂模型过程中各测压点的压力变化随注入体积变化如图5所示。水驱稳定后，测压点压力分别为49.23、44.95、41.90、35.30 和29.64 kPa，模型内部压差最高在20 kPa 以内，压力分布均匀，说明填砂模型为均质模型。注入前置液期间，模型内部压力逐渐升高，平稳阶段的测压点压力分别为347.86、333.45、288.33、63.91和5.40 kPa，压力从注入端到模型内部分布逐渐降低，前置段塞占据了部分水流通道，使注水压力升高。注胶阶段的压力较注前置段塞的高，且较为平稳；注入后置段塞阶段的压力较为平稳，各测压点压力分别为 812.00、796.40、790.28、560.46 和268.83 kPa。经历15 d 的恒温老化后，后续水驱时各测压点的压力分别迅速上升至2442.54、2426.34、1735.37、1095.71 和 388.83 kPa；随后压力并非立刻降低而是随注水体积增加而逐渐降低，但也远高于注胶阶段的压力。说明凝胶段塞被注入水突破后，封堵体系在填砂模型内仍保持良好的封堵性能，但只停留在注入端附近。

村中添设出异样的风光，日本旗子，日本兵。人们开始讲究这一些：“王道”啦！日“满”亲善啦！快有“真龙天子”啦！

图5 乳液聚合物凝胶深部调驱体系注入过程中填砂模型各测压点压力变化

乳液聚合物凝胶对填砂管模型距注入端不同距离处的封堵情况如表1所示。1 m填砂模型内，乳液聚合物凝胶调驱体系在0.1 m、0.35 m、0.5 m 和0.8 m处的封堵率分别为95.64%、94.14%、93.61%和88.33%，说明乳液聚合物凝胶调驱体系在0.1数0.8 m范围内均能保持良好的封堵性能。

表1 乳液聚合物凝胶对填砂管模型距注入端不同距离处的封堵效果

2.3.2 核壳球体系的运移和封堵性能

1 m 长多测压点填砂模型工作压力0数15 MPa，直径2.5 cm，长100 cm。乳液聚合物凝胶与核壳球体系的填砂模型渗透率分别为：4980×10-3μm2和4795×10-3μm2。砂管主体上设计了7个测压点，分别距离注入口5、10、25、35、50、65和80 cm处，可实时监测注入乳液聚合物凝胶与核壳球体系的压力变化。

图6 核壳球体系注入过程中填砂模型各测压点压力变化

核壳球体系对填砂管模型距注入端不同距离处的封堵情况如表2所示。1 m填砂模型内，核壳球调驱体系在距注入端0.2 m 处的封堵率为82.33%，说明核壳球产生了滞留封堵作用，而在距离入口端0.6 m 处的封堵率仅37.29%，说明核壳球调驱体系仅在入口端附近形成封堵，并未随注入水流至模型深处［11-13］。

研究期间，南丰县年平均气温随着全球气候变暖而升高，从南丰县温度变化特征来看，柑橘受冻害风险降低，而高温热害几率增加，这与何寿仁［7］得出的南丰蜜橘越冬期冻害风险降低，高温日灼天气日数呈直线上升趋势，即高温热害风险增加是一致的。

表2 核壳球体系对填砂管模型距注入端不同距离处的封堵效果

2.3.3 复合调驱体系的运移和封堵性能

多测压点填砂模型的采样点及测压点分布在距注入端0、0.425、1.275、2.975、3.825、5.525、6.105、7.805和8.655 m（1数9测压点）处，考察复合调驱体系在注入填砂模型过程中的各测压点的压力随注入体积变化如如图7所示。水驱过程中，模型内部压力变化不大，注入1 PV 的地层水后，模型各个压力点压力逐渐趋于平衡，测压点压力随与注入端距离的增加而降低，水驱结束后1数9 测压点的平均压力分别为206.08、202.82、201.65、165.70、105.85 、86.08、56.05、54.89和33.72 kPa。

乳液聚合物凝胶体系的注入总量为1.18 PV，注入量为0数0.15 PV 时，1数6 测压点处压力呈直线上升，乳液聚合物在靠近注入端附近聚集，压力上升较快；注入量为0.15数1.18 PV时，靠近注入端的驱替压力缓慢上升，而距注入端远的8 测压点和9测压点压力变化不明显，说明段塞前缘继续推进，前端溶液被稀释，阻力降低，前端稀释液在出口逐渐流出，因此整体压力不变。

核壳球体系的注入总量为0.98 PV。1数3测压点处压力上升最快，注入端压力超过10 MPa，超过注入乳液聚合物交联体系的注入压力；4数6测压点处压力上升较缓慢，略高于注入乳液聚合物交联体系的注入压力；7数9 测压点处压力几乎不变，压力值保持相对稳定。

开始后续水驱后，1数6测压点压力上升至一定压力后逐渐降低，体系被后续水驱突破。后续水驱突破后，距注入端越远，压力下降越缓慢。说明凝胶段塞被注入水突破后，封堵体系在填砂模型内仍保持良好的封堵性能。

但我也要强调，车辆在赛道上的表现并非本次选题策划的唯一目的。更重要的一点在于，所有参与车辆能否在赛道以外的环境中满足用户的需求。换言之，哪款车配备了扶手箱？哪款车的行李空间仅能满足100公里的短途出行？哪款车能够为驾乘者带来最为充分的保护？哪款车能够赋予驾驶者特殊的气质？这些看似细枝末节的使用问题我们都会予以关注。

乳液聚合物凝胶+核壳球复合体系对填砂管模型距注入端不同距离处的封堵情况如表3所示，10 m 填砂模型内，乳液聚合物凝胶+微球深部调驱复合体系对调驱模型距注入端6 m 内的封堵率均超过90%，与乳液聚合物凝胶体系及核壳球体系相比较，该复合体系具有长距离运移稳定、封堵范围更大和封堵效果更好等优势。

图7 复合调驱体系过程中填砂模型各测压点压力变化

表3 距注入端不同距离乳液聚合物+核壳球复合调驱体系封堵率

3 结论

针对海上油田特点，在长距离运移中利用乳液聚合物和核壳球复合体系调驱具有良好的封堵性能。乳液聚合物凝胶体系在初期具有良好的注入性，但在后续水驱过程中易被突破，而核壳球与乳液聚合物凝胶复合后，可以对乳液聚合物凝胶起到加固作用，并使液流转向能力增加，从微观结构、静态特征以及运移能力等方面增强了复合体系封堵性能。乳液聚合物凝胶+核壳球复合调驱体系的封堵性能较两者单独使用时的效果有很大提升，既可保证入口端封堵率增大，又可保证后续长距离运移过程中封堵率良好。