三元復(fù)合體系乳化滲流規(guī)律研究

安會(huì)明，張壘壘，竇旭斌，鄧雪菲

（蘭州城市學(xué)院培黎石油工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

化學(xué)驅(qū)作為一種重要的強(qiáng)化采油方式[1]，提高采收率機(jī)理主要在于聚合物的增黏特性提高了驅(qū)替液的波及體積[2]，表面活性劑和堿的表面活性降低了油水界面張力提高了洗油效率[3]。三元驅(qū)替液在不同滲透儲(chǔ)層驅(qū)油過(guò)程中，不同位置油的分布、動(dòng)用程度以及油水的乳化狀態(tài)因?qū)嶋H巖石的不可視化一直模糊不清[4]。本次利用90 cm長(zhǎng)巖心，在30 cm、60 cm和90 cm處分置3個(gè)采出液接口[5]，觀察不同注入量下采出液的乳化程度及含油量，結(jié)合水驅(qū)采收率和化學(xué)驅(qū)采收率分析三元復(fù)合驅(qū)條件下的油水乳化滲流規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方案

人造均質(zhì)巖心模型，巖心尺寸為4.5 cm×4.5 cm×90 cm，滲透率分別為336 mD、1 384 mD、2 733 mD；水為油田污水；油為原油與煤油配制的模擬油，45℃條件下的黏度為 9.8 mPa·s。聚合物為HPAM，相對(duì)分子質(zhì)量2 500×104；表面活性劑為石油磺酸鹽；堿為Na2CO3。所有實(shí)驗(yàn)均在45℃條件下進(jìn)行。

水驅(qū)至出口端含水達(dá)60%～80%，注入0.3 PV三元主段塞（0.3%PS+1 650 mg/L HPAM+1.2%Na2CO3，黏度45.7 mPa·s），再注入0.15 PV三元副段塞（0.1%PS+1 650 mg/L HPAM+1.0%Na2CO3，黏度 46.0 mPa·s），0.20 PV 聚合物保護(hù)段塞（1 300 mg/L，黏度 50.2 mPa·s），后續(xù)水驅(qū)。

2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與討論

2.1 氣測(cè)滲透率為336 mD巖心中的乳化滲流規(guī)律

30 cm處采集樣品：0.3 PV～0.58 PV時(shí)采出液乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，含油量多，新注入的三元驅(qū)替液與水流變特性相差大[6]，引起注入端附近流場(chǎng)變化，部分非原液流路徑中的剩余油被動(dòng)用，很快匯入原液流路徑中，在流動(dòng)剪切作用下乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，并形成少量新液流路徑。0.58 PV～0.8 PV時(shí)采出液有乳化現(xiàn)象，含油量極少，驅(qū)替液在穩(wěn)定液流路徑中攜帶殘余油（見(jiàn)圖1）。

60 cm處采集樣品：0.4 PV～0.58 PV時(shí)采出液乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，含油量少，距離入口較遠(yuǎn)流場(chǎng)波動(dòng)較小，非原液流路徑中的剩余油動(dòng)用少，比較于30 cm處采集樣品含油量減少（見(jiàn)圖2）。

90 cm處采集樣品：0.84 PV～0.89 PV時(shí)采集樣品呈微乳化現(xiàn)象，采出液中的油為乳化油墻[7]前緣，一方面三元驅(qū)替液在巖心中的色譜分離現(xiàn)象[8]導(dǎo)致少量堿、表面活性劑超前移動(dòng)并產(chǎn)生微乳化現(xiàn)象，另一方面隨著前緣推進(jìn)，新鮮巖樣不斷吸附前緣中的表面活性劑和堿[9]，致使乳狀液破乳并呈現(xiàn)微乳化狀態(tài)。0.89 PV～0.99 PV時(shí)采集樣品乳化嚴(yán)重，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩(wěn)定液流路徑中的殘余油。三元驅(qū)替液剛流出巖心出口時(shí)，巖心中含驅(qū)替液0.89 PV（見(jiàn)圖3）。

2.2 氣測(cè)滲透率為1 384 mD巖心中的乳化滲流規(guī)律

圖1 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

圖2 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

30 cm處采集樣品：0.41 PV～0.8 PV時(shí)采出液乳化現(xiàn)象較嚴(yán)重，含油量較多，注入端附近流場(chǎng)變化較大，少部分非原液流路徑中的剩余油被動(dòng)用，在流動(dòng)剪切作用下出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，同時(shí)形成少量新液流路徑。0.8 PV～1.0 PV時(shí)采出液含油量極少，驅(qū)替液在穩(wěn)定液流路徑中攜帶殘余油（見(jiàn)圖4）。

圖3 巖心出口處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

圖4 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

60 cm處采集樣品：0.3 PV～0.5 PV時(shí)含油量較多，沒(méi)有乳化現(xiàn)象，由于增加的注入壓力在非原液流路徑中進(jìn)行了有效的傳遞。非原液流路徑中的剩余油動(dòng)用多，比較于30 cm處采集樣品含油量相當(dāng)（見(jiàn)圖5）。

90 cm處采集樣品：0.96 PV時(shí)采集樣品呈微乳化現(xiàn)象，采出液中的油為乳化油墻前緣。0.96 PV～1.23 PV時(shí)采集樣品乳化較嚴(yán)重，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩(wěn)定液流路徑中的殘余油。三元驅(qū)替液剛流出巖心出口時(shí)，巖心中含驅(qū)替液0.96 PV（見(jiàn)圖6）。

2.3 氣測(cè)滲透率為2 733 mD巖心中的乳化滲流規(guī)律

30 cm處采集樣品：0.42 PV～0.59 PV時(shí)采出液未乳化，含油量少，非原液流路徑中的油少量動(dòng)用。0.59PV～0.92 PV時(shí)采出液略有乳化現(xiàn)象，含油量較少，部分非原液流路徑中的剩余油被動(dòng)用，匯入原液流路徑中，并形成少量新液流路徑。0.92 PV～1.12 PV時(shí)采出液含油量極少，驅(qū)替液在穩(wěn)定液流路徑中攜帶殘余油（見(jiàn)圖7）。

60 cm處采集樣品：0.42 PV～0.59 PV時(shí)采出液未乳化，含油量多。0.59 PV～1.12 PV采出液略有乳化現(xiàn)象，含油量多。三元驅(qū)替液主要沿著原液流路徑流動(dòng)，比較于30 cm處采集樣品含油量多（見(jiàn)圖8）。

圖5 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

90 cm處采集樣品：0.79 PV～1.01 PV時(shí)采出液未乳化，含油量多，采出液中的油為乳化油墻前緣。1.01PV～1.30 PV時(shí)采集樣品有乳化現(xiàn)象，采出液中的油為乳化油墻后緣，主要為穩(wěn)定液流路徑中的殘余油。三元驅(qū)替液剛流出巖心出口時(shí)，巖心中含驅(qū)替液1.01 PV（見(jiàn)圖9）。

圖6 巖心出口處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

圖7 距巖心入口30 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

圖8 距巖心入口60 cm處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

圖9 巖心出口處不同注入量（PV）時(shí)取樣照片

隨滲透率增加，測(cè)壓點(diǎn)2、測(cè)壓點(diǎn)3及出口乳化現(xiàn)象出現(xiàn)依次推遲，驅(qū)替液波及體積依次增大。對(duì)于2 733 mD的巖心出口開(kāi)始乳化在1.01 PV以后，即使336 mD和1 384 mD的巖心出口開(kāi)始乳化也在0.89 PV和0.96 PV以后，顯然三元驅(qū)替液前緣中的表面活性劑和堿被巖心吸附，而沒(méi)有及時(shí)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。所以滲透率越大三元驅(qū)替液波及體積越大，采出液乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)越會(huì)延遲，乳化程度越會(huì)降低（見(jiàn)表1）。

表1 三元復(fù)合體系在不同滲透率巖心中的乳化情況統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

（1）隨滲透率升高，新注入的三元驅(qū)替液在巖心入口引起的流場(chǎng)變化趨勢(shì)降低，注入端剩余油動(dòng)用程度及靠近注入口處采出液乳化程度降低。

（2）隨滲透率升高，新增加的注入壓力在非原液流路徑中的有效傳遞程度升高，遠(yuǎn)離注入口的剩余油動(dòng)用程度升高，采出液乳化程度降低。

（3）隨滲透率升高，采出液乳化現(xiàn)象推遲，乳化程度降低，三元驅(qū)替液波及體積升高。