弱堿三元體系對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)影響研究

夏惠芬，孫艷宇

（東北石油大學(xué) 教育部提高油氣采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318）

弱堿三元體系對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)影響研究

夏惠芬，孫艷宇

（東北石油大學(xué) 教育部提高油氣采收率重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318）

ASP 三元復(fù)合驅(qū)能擴(kuò)大波及體積并且提高驅(qū)油效率，同時(shí)能極大的降低表面活性劑用量，使具有極其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。通過(guò)常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)及掃描電鏡實(shí)驗(yàn)分析研究了巖心在弱堿三元驅(qū)后的孔隙結(jié)構(gòu)特征，對(duì)比分析了弱堿三元體系滲流前后巖心的孔隙結(jié)構(gòu)特征變化。對(duì)其結(jié)果分析可知，由于弱堿三元體系對(duì)儲(chǔ)層巖石有一定的溶蝕作用，當(dāng)弱堿三元體系進(jìn)入小孔道時(shí)，對(duì)小孔道的溶蝕導(dǎo)致小孔道半徑變大，減少小孔道的數(shù)量，增多大孔道的數(shù)量，從而略微增大整體巖心的滲透率。弱堿三元復(fù)合驅(qū)前巖石致密，孔隙較小且比較均勻。弱堿三元復(fù)合驅(qū)后，出現(xiàn)斑駁狀凸起，孔隙發(fā)育比較明顯，巖石上有可動(dòng)碎屑附著。堿的濃度越高，三元體系對(duì)巖心的溶蝕作用強(qiáng)烈，對(duì)巖心傷害程度更大。

孔隙結(jié)構(gòu)特征；壓汞實(shí)驗(yàn)；溶蝕作用

弱堿三元復(fù)合驅(qū)在技術(shù)效果上與強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)相當(dāng)，能夠擴(kuò)大波及體積、提高驅(qū)油效率，而且能較大幅度地降低表面活性劑的用[1-7]，其乳化能力和注采能力都要優(yōu)于強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)。弱堿驅(qū)油體系可以解決堿對(duì)聚合物濃度降低以及粘彈性降低的一系列問(wèn)題，同時(shí)保持了堿對(duì)降低界面張力的作用。三元復(fù)合驅(qū)后儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)的變化研究有助于深入人們對(duì)于三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的認(rèn)識(shí)。李華斌，吳文祥[4]通過(guò)數(shù)值模擬和物理模擬相結(jié)合的方法,詳細(xì)研究了油層非均質(zhì)性和油層韻律對(duì)ASP驅(qū)油效果的影響[7]。結(jié)果表明,ASP 驅(qū)適合于油層相對(duì)均勻的油層,但只要油層非均質(zhì)變異系數(shù)不大于 0.85,都可通過(guò)提高 ASP 體系粘度來(lái)改善油水流度比、提高油層波及體積來(lái)保持其較高的驅(qū)油效果。黃志雙[8]通過(guò)利用室內(nèi)儀器檢測(cè)方法,對(duì)弱堿三元復(fù)合體系黏度、流變性、黏彈性和界面張力性質(zhì)及其影響因素進(jìn)行研究，得出了聚合物對(duì)三元復(fù)合體系黏彈性影響程度要大于堿和表面活性劑的影響程度.的結(jié)論。孫春柳[9]以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ),分析了弱堿對(duì)三元復(fù)合體系的作用規(guī)律,并與強(qiáng)堿三元復(fù)合體系進(jìn)行對(duì)比，得出了低界面張力對(duì)提高采收率有利,但不是決定因素,乳化是決定提高采收率幅度的關(guān)鍵因素。李朝霞，夏惠芬[10]通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)研究了聚合物驅(qū)后巖心的孔隙結(jié)構(gòu)特征，得出了聚合物驅(qū)后巖心的平均孔隙半徑、半徑均值、歪度、結(jié)構(gòu)系數(shù)、均值系數(shù)各參數(shù)降低的結(jié)論。趙長(zhǎng)久,趙 群,么世椿[11]對(duì)比研究了弱堿三元復(fù)合驅(qū)與強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)，得出了在三元復(fù)合驅(qū)推廣應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)選用弱堿三元復(fù)合驅(qū)。本文通過(guò)弱堿三元復(fù)合體系的滲流實(shí)驗(yàn)，采用常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡實(shí)驗(yàn)，分析探索了弱堿三元復(fù)合體系對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)改善弱堿三元復(fù)合驅(qū)油效果具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

（1）實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選用蒸餾水配制弱堿三元體系，所用聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為 1900 萬(wàn)，濃度為 1000 mg/L，固含量為 90%；使用的弱堿表面活性劑為石油磺酸鹽，有效成分占 40%，三元體系中加量 0.6%；堿為

Na2CO3，有效含量為 100%，三元體系中加量 1.2%。實(shí)驗(yàn)所用巖心為大慶油田某廠天然巖心，實(shí)驗(yàn)溫度為 45 ℃。

（2）實(shí)驗(yàn)方法

測(cè)定初始狀態(tài)下巖心各項(xiàng)參數(shù)：氣測(cè)滲透率、質(zhì)量、體積、密度，結(jié)果如表1所示；將所選用的每塊巖心處理切成3段，其中的2段巖心（簡(jiǎn)稱空白巖心）分別用于壓汞和掃描電鏡實(shí)驗(yàn)，再用弱堿三元體系及堿水對(duì)第三段巖心進(jìn)行滲流實(shí)驗(yàn)。將驅(qū)替后的巖心切下同樣長(zhǎng)度烘干，先測(cè)定其孔隙度和滲透率，再做滲流后的掃描電鏡及壓汞實(shí)驗(yàn)。

1）滲流實(shí)驗(yàn)：以 0.1mL/min 驅(qū)替速度水驅(qū)至平穩(wěn)壓力，以相同的速度進(jìn)行三元驅(qū)及堿水驅(qū)至平穩(wěn)壓力，之后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)。

2）壓汞實(shí)驗(yàn)：將空白巖心及滲流后的巖心烘干，進(jìn)行常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)，測(cè)定孔隙大小分布及特征參數(shù)，分析對(duì)比三元及堿水驅(qū)替前后的孔隙結(jié)構(gòu)變化。

3）掃描電鏡實(shí)驗(yàn)：將空白巖心及烘干的巖心進(jìn)行掃描電鏡實(shí)驗(yàn)，定性觀察孔隙結(jié)構(gòu)及顆粒表面的形貌變化。

圖1 各巖心驅(qū)替前后孔隙分布頻率對(duì)比圖Fig.1pore distribution frequency comparison before and after each core displacement diagram

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖1給出了各巖心驅(qū)替前后孔隙分布情況。從驅(qū)替前后孔隙分布頻率對(duì)比圖可以看出，驅(qū)替后的巖心大孔隙數(shù)量增多，小孔隙數(shù)量減少，而且堿濃度高的弱堿三元體系驅(qū)替之后的巖心中，孔隙分布頻率變大的孔隙區(qū)間更廣。堿濃度越高，三元體系對(duì)巖心的溶蝕作用越強(qiáng)，但總體來(lái)講，弱堿三元體系對(duì)巖心的溶蝕作用并不強(qiáng)烈。

圖2圖3分別為不同濃度弱堿三元溶液滲流前后前后放大的掃描電鏡圖片。通過(guò)對(duì)以上掃描電鏡圖片分析可知，三元驅(qū)前巖石顆粒緊密排列，孔隙較小且比較均勻。而在三元驅(qū)后，出現(xiàn)斑駁狀凸起，孔隙發(fā)育比較明顯，巖石上有可動(dòng)碎屑附著。

圖2 1.2%弱堿三元驅(qū)前后巖心掃描電鏡圖片F(xiàn)ig.2 The SEMpicture of rock core before and after flooded by ASP system with 1.2% weak alkali concentration

圖3 1.0%弱堿三元驅(qū)前后巖心掃描電鏡圖片F(xiàn)ig.3 The SEMpicture of rock core before and after flooded by ASP system with 1.0% weak alkali concentration

3 結(jié) 論

（1）弱堿三元體系對(duì)儲(chǔ)層巖石有一定的溶蝕作用，當(dāng)弱堿三元體系進(jìn)入小孔道時(shí)，對(duì)小孔道的溶蝕導(dǎo)致小孔道半徑變大，減少小孔道的數(shù)量，增多大孔道的數(shù)量，從而略微增大整體巖心的滲透率。

（2）弱堿三元復(fù)合驅(qū)前巖石致密，孔隙較小且比較均勻。弱堿三元復(fù)合驅(qū)后，出現(xiàn)斑駁狀凸起，孔隙發(fā)育比較明顯，巖石上有可動(dòng)碎屑附著。

（3）堿的濃度越高，三元體系對(duì)巖心的溶蝕作用強(qiáng)烈，對(duì)巖心傷害程度更大。

［1］王德民. 大慶油田“三元”“二元”“一元” 驅(qū)油研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，03：1-9+90.

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［3］程杰成，吳軍政，胡俊卿. 三元復(fù)合驅(qū)提高原油采收率關(guān)鍵理論與技術(shù)[J]. 石油學(xué)報(bào)，2014，02：310-318.

［4］李華斌，吳文祥. ASP 三元復(fù)合驅(qū)油層適應(yīng)性研究[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，04：48-51+2.3

［5］王克亮 ,閆義田 ,馬強(qiáng) 三元復(fù)合驅(qū)的走向[J]. 中國(guó)石油石化，2005-07-15

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［7］賈忠偉. 界面張力及乳化油滴對(duì)三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油效果的影響[D].大慶石油學(xué)院碩士論文,2008-05-10.

［8］黃志雙. 弱堿三元復(fù)合體系性質(zhì)及其影響因素[J]. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1000-1891(2008)03-0018-04.

［9］孫春柳. 弱堿對(duì)復(fù)合體系的影響研究[D]. 中國(guó)科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所，2010，05：6.

［10］李朝霞，夏惠芬. 聚合物溶液對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2012，03：479-483.

［11］趙長(zhǎng)久,趙 群,么世椿. 弱堿三元復(fù)合驅(qū)與強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)的對(duì)比[J]. 新疆石油地質(zhì)，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

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“二類油層高濃度聚合物驅(qū)油機(jī)理及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”（項(xiàng)目編號(hào) 51374076）。

2016-07-21

夏惠芬（1962-），女，黑龍江省大慶市人，教授，博士，主要從事提高采收率原理與技術(shù)方面的研究。 E-mail：xiahuifen1948@126.com。

孫艷宇（1992-），男，碩士研究生。E-mail：2296795605@qq.com。