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微納米顆粒三相泡沫體系的溶液特性、界面性能和驅(qū)油效果（一）
來源： 《中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》 瀏覽 286 次 發(fā)布時間:2024-10-23
摘要：為進(jìn)一步提高聚驅(qū)后采收率,結(jié)合聚驅(qū)后油藏特征,構(gòu)筑具有自適應(yīng)堵調(diào)驅(qū)功能的微納米顆粒三相泡沫體系,通過黏度、界面、泡沫和堵調(diào)驅(qū)性能試驗,研究微納米顆粒三相泡沫體系特性,應(yīng)用歸一化和權(quán)重系數(shù)方法,分析三相泡沫體系溶液特性與驅(qū)油效果的相關(guān)性。結(jié)果表明:軟體微米顆粒三相泡沫體系的特性參數(shù)較好,具有超低界面張力,剖面改善率超過82%,聚驅(qū)后可提高采收率超過14%;硬質(zhì)納米顆粒三相泡沫體系的特性參數(shù)相對較差,但聚驅(qū)后仍可提高采收率超過10%;三相泡沫體系泡沫綜合指數(shù)和運動黏度是驅(qū)油效果的主要影響因素,而剪切黏度和界面張力是次要影響因素。
大慶油田聚驅(qū)逐漸進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)開發(fā)階段，開采難度極大。聚驅(qū)后油藏非均質(zhì)更加嚴(yán)重，優(yōu)勢滲流通道發(fā)育，導(dǎo)致驅(qū)油劑低效、無效循環(huán)嚴(yán)重；聚驅(qū)后剩余油飽和度低、激活聚并難度大。三相泡沫體系能夠有效封堵高滲層，提高中、低滲層的波及體積，同時可提高洗油效率，適用于聚驅(qū)后提高采收率。驅(qū)油用顆粒泡沫體系主要有二氧化硅、粉煤灰等，水驅(qū)后取得較好的驅(qū)油效果。膨潤土、淀粉和凝膠顆粒三相泡沫體系的相關(guān)研究較少。筆者應(yīng)用二氧化硅、膨潤土、淀粉、凝膠微納米顆粒與聚合物和表面活性劑構(gòu)筑具有自適應(yīng)堵調(diào)驅(qū)功能的三相泡沫體系，利用黏度性能、界面性能、泡沫性能和堵調(diào)驅(qū)性能試驗，研究三相泡沫體系的溶液特性和驅(qū)油效果，分析三相泡沫體系溶液特性與驅(qū)油效果的相關(guān)性。
1試驗材料與方法
1.1試驗材料
部分水解聚丙烯酰胺，相對分子質(zhì)量為1 600萬和2 500萬，大慶煉化公司;非離子表面活性劑（DWS），遼河譽(yù)達(dá)公司;預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒（DPCG、PPCG）粒徑小于50μm，大慶油田自制;膨潤土顆粒（BNP）粒徑為800~2 000 nm，騰瑞礦產(chǎn)公司;二氧化硅顆粒（SNP）粒徑為400~800 nm，玉米淀粉顆粒（ANP）徑為500~1 000 nm，上海阿拉丁生化公司;大慶脫水原油，大慶油田注入污水，氮氣大慶雪龍氣體公司;人造巖心厚度為2.0、4.5、1.8 cm，長度、寬度均為30、4.5 cm，對應(yīng)滲透率為800×10-3、2 000×10-3、4 000×10-3μm 2;黏度計，美國BROOKFIELD公司;界面張力儀，美國彪為公司;泡沫掃描儀，法國TECLIS公司，毛細(xì)管黏度計和驅(qū)油裝置，江蘇華安石油儀器公司。
1.2試驗方法
（1）剪切黏度試驗。在45℃條件下，采用黏度計測量三相泡沫體系液相的黏度。三相泡沫體系中聚合物相對分子質(zhì)量為2 500萬，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，DWS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，選用不同顆粒和濃度用污水配制，以下試驗三相泡沫體系中聚合物和DWS的組成相同。
（2）運動黏度試驗。毛細(xì)管黏度計毛細(xì)管內(nèi)徑為0.5 mm，長度為20 m。在回壓10 MPa、溫度45℃條件下，向毛細(xì)管注入氣液比1∶1的三相泡沫體系，試驗過程中記錄毛細(xì)管前后壓差，應(yīng)用泊肅葉公式計算運動黏度。三相泡沫體系中DPCG或PPCG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%，SNP、BNP或ANP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%。
（3）界面性能試驗。采用界面張力儀測量三相泡沫體系液相與原油的界面張力，試驗溫度45℃，轉(zhuǎn)速6 000 r/min。
（4）泡沫性能試驗。在45℃條件下，采用泡沫掃描儀測量三相泡沫體系的起泡體積和攜液量隨時間變化，根據(jù)泡沫綜合指數(shù)計算方法，計算泡沫綜合指數(shù)。
（5）驅(qū)油效果試驗。采用800、2 000、4 000均質(zhì)巖心并聯(lián)，巖心分別飽和水、飽和油，老化24 h。并聯(lián)巖心水驅(qū)至含水95%;再注入0.6VP（VP為孔隙體積）聚合物（相對分子質(zhì)量為1 600萬，質(zhì)量濃度為1 000 mg/L），后續(xù)水驅(qū)至含水98%;最后注入氣液比1∶1的三相泡沫體系0.6VP，后續(xù)水驅(qū)至含水98%。計算不同階段采收率。
（6）剖面改善效果試驗。在驅(qū)油效果試驗過程中，記錄不同階段每支巖心的產(chǎn)液量，根據(jù)巖心厚度和產(chǎn)液量計算分流率。通過剖面改善率計算公式，得到3種滲透率剖面改善率計算公式:
式中，F(xiàn)HPR-MLPR為高滲層相對中低滲層剖面改善率;FHMPR-LPR為高中滲層相對低滲層剖面改善率;QHW、QMW、QLW分別為高、中、低滲層注水壓力平穩(wěn)時分流率;QHF、QMF、QLF分別為高、中、低滲層注三相泡沫體系后注水壓力平穩(wěn)時分流率。