乳液在多孔介質(zhì)中的微觀賦存特征及調(diào)驅(qū)機(jī)理

蘇航 ，周福建 ，劉洋，高亞軍，成寶洋 ，董壬成，梁天博 ，李俊鍵

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2. 中國(guó)石油大學(xué)（北京）教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3. 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司，北京 100023；4. 中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028；5. 美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校，奧斯汀 TX78712，美國(guó)）

0 引言

乳液是表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)和堿-表面活性劑-聚合物三元復(fù)合驅(qū)等低界面張力驅(qū)油體系與油相在多孔介質(zhì)中相互作用后的主要產(chǎn)物[1-4]。Lu等[5]在透明填砂管中開展驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，直觀證明了超低界面張力化學(xué)體系驅(qū)油的實(shí)質(zhì)是化學(xué)試劑與原油相互作用形成的乳液驅(qū)動(dòng)殘余油形成油墻以及后續(xù)流體驅(qū)替乳液的過(guò)程。因此，研究乳液在多孔介質(zhì)中的滲流、賦存特征和調(diào)驅(qū)機(jī)理，對(duì)于改善以表面活性劑驅(qū)為代表的化學(xué)驅(qū)油體系性能有著重要意義。

Becher等[6]首次提出多孔介質(zhì)中乳液驅(qū)替的概念后，很多學(xué)者利用傳統(tǒng)的室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)方法，研究了乳液在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)壓降，采出液黏度、成分和含水率等參數(shù)變化，以及乳液驅(qū)替提高采收率的效果[7-10]。Kumar等[11]分析了水包油型（O/W）乳液和油包水型（W/O）乳液在巖心內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中的壓力響應(yīng)及應(yīng)用效果，并認(rèn)為低黏度的O/W型乳液能抑制黏性指進(jìn)，同時(shí)又可避免過(guò)高的注入壓力。但這些基于宏觀尺度上的研究難以深入認(rèn)識(shí)乳液的流動(dòng)和賦存特征。近年來(lái)，大量微觀可視化實(shí)驗(yàn)的開展使乳液的形成過(guò)程和流動(dòng)動(dòng)態(tài)得以直觀呈現(xiàn)[12-17]。Yu等[18]通過(guò)微流控模型系統(tǒng)性地介紹了強(qiáng)乳化體系和弱乳化體系與原油在多孔介質(zhì)中形成O/W型乳液和水包油包水型（W/O/W）復(fù)雜乳液的過(guò)程及機(jī)理。微流控模型大多為深度均一的2D模型，其孔喉結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，弱化了對(duì)乳液形成有重要影響的孔喉卡斷作用，難以呈現(xiàn)Lu等[5]觀察到的乳液條帶。Xu等[19]設(shè)計(jì)了深度連續(xù)變化的2.5 D微流控模型，強(qiáng)化了孔喉的卡斷作用，直觀呈現(xiàn)了乳液卡堵高滲區(qū)域使后續(xù)注入流體向低滲區(qū)域流動(dòng)的現(xiàn)象。但與真實(shí)巖心相比，這些研究仍存在微流控模型孔喉規(guī)則、制作材料表面光滑的缺陷[20-24]。微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（Micro-CT）作為一種能夠直觀呈現(xiàn)孔隙尺度下巖心內(nèi)多相流體賦存狀態(tài)的高精度監(jiān)測(cè)手段，被國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用于多相流體流動(dòng)機(jī)理的研究中，并在微觀剩余油賦存和二氧化碳埋存狀態(tài)等方面取得了更加深入的微觀尺度下的認(rèn)識(shí)成果[25-27]。因此，建立適用于Micro-CT掃描的乳液識(shí)別與監(jiān)測(cè)方法，并應(yīng)用于乳液提高采收率技術(shù)的研究，可以深入認(rèn)識(shí)乳液的微觀賦存特征及調(diào)驅(qū)機(jī)理。本文利用Micro-CT掃描同步巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)直觀呈現(xiàn)乳液在人造砂巖巖心中的賦存狀態(tài)，并通過(guò)一系列定量化圖像處理方法，對(duì)孔隙尺度下乳液的賦存特征以及調(diào)驅(qū)機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)與研究。

1 Micro-CT掃描同步巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)用油為礦物油，25 ℃下運(yùn)動(dòng)黏度為34.5 mm2/s，密度為0.84 g/cm3；分析純濃度的表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）、助溶劑正丁醇和 NaCl采購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。首先將 4%的 SDS、4%正丁醇和2%的NaCl加至去離子水中，攪拌至溶質(zhì)完全溶解配制水相；將水相與礦物油按照體積比1∶1混合，使用恒溫?cái)嚢杵髟?5 ℃下以6 000 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30 min進(jìn)行乳化。配制好的乳液與水相混溶，為O/W型乳液。驅(qū)替用模擬地層水為2%的NaCl溶液。油相中加入5%顯影劑CH2I2以增強(qiáng)油水兩相之間的灰度差異，更利于圖像分割[20]。

實(shí)驗(yàn)用巖心為人造砂巖巖心，巖心物性參數(shù)見表1。E-O組在配制乳液的油相中加入了顯影劑，識(shí)別乳液與油相，再通過(guò)數(shù)據(jù)分析方法區(qū)分乳液相；E-W 組乳液中未加顯影劑，僅對(duì)調(diào)驅(qū)剩余油進(jìn)行識(shí)別。本文預(yù)先使化學(xué)試劑與油相相互作用形成乳液再注入巖心，以便于區(qū)分乳液和油相，對(duì)比驗(yàn)證乳液的有效性并分析其提高采收率的效果。

表1 巖心參數(shù)與實(shí)驗(yàn)方案

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)用Micro-CT掃描儀器為天津三英精密儀器股份有限公司的nano Voxel-3502E，分辨率為2.1 μm。巖心豎直放置于樣品臺(tái)，流體自下而上流入巖心定義為正向。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，所有流體均以0.02 mL/min恒速注入巖心，具體實(shí)驗(yàn)流程為：①將巖心洗油、洗鹽并烘干后，放入碳纖維巖心夾持器中[25]，加圍壓至12 MPa，加回壓至孔隙壓力8 MPa，對(duì)干巖心進(jìn)行CT掃描；②巖心夾持器出口端連接真空泵，將巖心抽真空30 min，正向注入100倍巖心孔隙體積（PV）的模擬地層水后靜置12 h直至水相與巖心孔隙壁面之間達(dá)到離子交換平衡，反向注入礦物油50 PV，對(duì)飽和油后的巖心進(jìn)行CT掃描；③正向水驅(qū)油10 PV以上直至出液端沒有油相，CT掃描水驅(qū)后巖心；④正向乳液驅(qū)替2 PV，CT掃描乳液驅(qū)后巖心；⑤正向水驅(qū)10 PV，CT掃描后續(xù)水驅(qū)結(jié)束的巖心。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持巖心夾持器在CT掃描儀中位置不變，即原位掃描。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1.3 圖像處理

油相、水相及巖石骨架三相分割和油水相提取的方法參考李俊鍵等的研究[25,28]。為了降低計(jì)算難度，同時(shí)保證數(shù)據(jù)體能夠有效表征巖心，分割一系列不同體積（50×50×50體素至 1 300×1 300×1 300體素）的三維數(shù)據(jù)體，并計(jì)算不同掃描數(shù)據(jù)體的孔隙度和顯影相飽和度（見圖 2）。當(dāng)體素大于 1×108時(shí)，各參數(shù)的曲線變化逐漸趨于水平，即本文實(shí)驗(yàn)表征單元體積下限為 1×108[25]，本文選取大小為 1 200×1 200×1 000 體素的區(qū)域進(jìn)行研究。

圖2 顯影相飽和度和孔隙度隨數(shù)據(jù)體體積的變化

2 乳液在多孔介質(zhì)中的賦存特征

本研究重構(gòu)了 E-O組顯影相的賦存狀態(tài)（見圖3）。在飽和油階段，各孔隙中的油相互連接，以連續(xù)相的形式占據(jù)大多數(shù)孔隙（見圖3a、圖3e）；水驅(qū)后，剩余油主要以兩種形式存在，水驅(qū)波及區(qū)域的剩余油以不規(guī)則形態(tài)分布于孔隙體的邊緣，水驅(qū)未波及區(qū)域的剩余油占據(jù)整個(gè)孔隙體（見圖3b、圖3f）；乳液驅(qū)后，乳液進(jìn)入孔隙體內(nèi)，以球狀形式占據(jù)孔隙體中央（見圖 3c、圖 3g）；后續(xù)水驅(qū)注入水稀釋了乳液中的表面活性劑，導(dǎo)致乳液的“球形度”變差（見圖3d、圖3h）。由此可見，乳液以非連續(xù)相形式、近球形的形態(tài)賦存在多孔介質(zhì)的孔隙中。

圖3 E-O組顯影相二維和三維形態(tài)變化圖

定義“球形度”作為乳液的形態(tài)特征參數(shù)，如（1）式所示。液滴的球形度數(shù)值越接近于1，則液滴越接近球形。識(shí)別巖心中的顯影相并計(jì)算每一塊顯影相的球形度數(shù)據(jù)，篩選球形度為 0.9～1.1的顯影相，即為乳液，由此建立乳液識(shí)別方法與技術(shù)流程（見圖4）；根據(jù)技術(shù)流程，對(duì)乳液驅(qū)后滯留在巖心中的乳液進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果如圖5所示。

圖4 乳液識(shí)別提取技術(shù)流程圖

圖5 E-O組乳液驅(qū)后巖心中的乳液三維重構(gòu)圖

計(jì)算E-W和E-O組含油飽和度，并根據(jù)乳液提取結(jié)果分離E-O組乳液飽和度（見圖6）。在飽和油和水驅(qū)階段，兩組數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和平均值基本一致，說(shuō)明平行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理；分離乳液后的E-O組平均含油飽和度與E-W組相差不多，證明使用球形度參數(shù)可有效區(qū)分殘余油相和乳液。乳液滲流過(guò)程中，乳液液滴的賈敏效應(yīng)引起水相的局部繞流，大幅度動(dòng)用了水驅(qū)殘余油，巖心的平均含油飽和度從69.5%降至25.4%；后續(xù)水驅(qū)過(guò)程中，大部分乳液從巖心出口流出，滯留在孔隙中的平均乳液飽和度從31.5%降至11.9%。

圖6 不同實(shí)驗(yàn)階段的巖心含油飽和度和乳液飽和度分布（沿驅(qū)替方向取樣，切片位置為0表示取樣位置靠近驅(qū)替入口端）

2.1 乳液在孔隙中的賦存狀態(tài)

分割提取所有孔隙體和乳液以獲取其體積，按照球體體積計(jì)算公式，計(jì)算所有孔隙體和乳液的等效直徑。以5 μm等效直徑為步長(zhǎng)，將孔隙體劃分為22個(gè)統(tǒng)計(jì)區(qū)間（孔隙體等效直徑為0～110 μm），將乳液劃分為8個(gè)統(tǒng)計(jì)區(qū)間（乳液等效直徑為0～35 μm）。計(jì)算后續(xù)水驅(qū)后各乳液統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)乳液液滴數(shù)量占總?cè)橐阂旱螖?shù)量的比例，以及各孔隙統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)含有乳液的孔隙體數(shù)量占孔隙統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)孔隙體總數(shù)量的比例（見圖7）。可以看出，由于多孔介質(zhì)的孔隙分布不均勻，乳液在滲流過(guò)程中所受到的剪切作用不均勻，產(chǎn)生大小不同的乳液；后續(xù)水驅(qū)階段中能有效滯留在孔隙中并且產(chǎn)生微觀調(diào)驅(qū)作用的乳液，其粒徑相近，平均等效直徑為15～25 μm；含乳液的孔隙體比例在孔隙等效直徑為 30～35 μm時(shí)開始明顯上升，50～55 μm時(shí)占比達(dá)到 90%以上，因此對(duì)該乳液體系可發(fā)揮有效滯留效應(yīng)的孔隙等效直徑為30～55 μm。此結(jié)論為乳液深部調(diào)驅(qū)時(shí)乳液粒徑與孔喉匹配的理念提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，即通過(guò)控制乳液粒徑，使乳液與油藏巖石的孔隙結(jié)構(gòu)相匹配，可以促使部分乳液有效滯留在水淹區(qū)域發(fā)揮卡堵作用，使得后續(xù)注入流體進(jìn)入未波及區(qū)域，動(dòng)用未波及的剩余油。

圖7 乳液液滴數(shù)量占比和含乳液孔隙數(shù)量占比

定義孔隙占有率（見（2）式）作為表征參數(shù)以定量描述乳液在孔隙中的賦存狀態(tài)，數(shù)據(jù)處理過(guò)程中將水相和油相賦值為0，乳液賦值為1：

通過(guò)計(jì)算乳液在孔隙中的體積占比，明確發(fā)揮卡堵作用的乳液粒徑與孔隙尺寸的關(guān)系，進(jìn)而為乳液調(diào)驅(qū)提供參考。隨著孔隙等效直徑變大，孔隙中滯留乳液的孔隙占有率逐漸下降（見圖8）；對(duì)于有乳液賦存的孔隙體，滯留的乳液存在孔隙占有率下限（見圖 8藍(lán)色虛線），說(shuō)明乳液體積小于孔隙占有率下限與孔隙體積乘積的乳液將無(wú)法有效滯留在孔隙中發(fā)揮調(diào)剖作用。

圖8 乳液孔隙占有率與孔隙等效直徑的關(guān)系

根據(jù)孔隙占有率下限值擬合得到乳液-孔隙卡堵下限設(shè)計(jì)公式：

孔隙體積與乳液占有率的乘積等于乳液體積，則對(duì)應(yīng)的乳液粒徑下限值為：

根據(jù)上式可進(jìn)行乳液粒徑設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)驅(qū)的孔喉匹配。

2.2 乳液驅(qū)的滲流特征

每個(gè)驅(qū)替階段結(jié)束后，孔隙中滯留流體的形態(tài)與其在驅(qū)替過(guò)程中的流動(dòng)動(dòng)態(tài)有著緊密的聯(lián)系。Blunt等[29-31]通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)研究表明，滯留在孔隙體中的油相尺寸分布遵循冪律關(guān)系，表明滲流過(guò)程符合經(jīng)典逾滲理論[25-26]，為后續(xù)以逾滲理論為基礎(chǔ)進(jìn)行的數(shù)值模擬計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。兩組實(shí)驗(yàn)顯影相體積分布結(jié)果如圖9所示。選取高頻率數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)體積頻率分布的冪律關(guān)系進(jìn)行擬合，以減小低頻點(diǎn)的擾動(dòng)誤差，結(jié)果如表 2所示。對(duì)于E-W組，與水驅(qū)相比，乳液驅(qū)后大油簇的體積和數(shù)量急劇減少，小油簇的體積和數(shù)量急劇增加；后續(xù)水驅(qū)既動(dòng)用乳液驅(qū)未動(dòng)用的殘余油，也動(dòng)用乳液驅(qū)滯留在孔隙中的乳液，此階段動(dòng)用的乳液在流動(dòng)過(guò)程中可能被繼續(xù)剪切成更小的油簇，也可能與其他油簇發(fā)生聚并，因此，在圖中表現(xiàn)為小油簇的數(shù)量增加和部分小油簇的體積變大。根據(jù)表 2擬合結(jié)果，各個(gè)階段油簇的體積分布依然與經(jīng)典逾滲理論相吻合，兩組實(shí)驗(yàn)的擬合結(jié)果都顯示冪指數(shù)增加，這意味著殘余油動(dòng)用難度增加。經(jīng)典的逾滲理論模型不僅可以對(duì)多孔介質(zhì)中油水兩相滲流過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)，也可以對(duì)乳液滲流過(guò)程中油相及乳液的體積分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，但需選擇不同的指數(shù)。

圖9 顯影相體積分布頻率統(tǒng)計(jì)圖

表2 顯影相體積分布頻率冪律關(guān)系擬合公式參數(shù)表

繪制各驅(qū)替階段顯影相的表面積與體積的關(guān)系曲線（見圖10），以揭示剩余油拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。顯影相表面積與其體積呈冪律關(guān)系（見表3），擬合結(jié)果顯示各個(gè)階段的擬合冪指數(shù)和系數(shù)均相近，冪指數(shù)約為1.174，系數(shù)約為 0.265。因此可建立（5）式用于巖心中顯影相表面積與體積的估算：

圖10 顯影相表面積與體積的關(guān)系

表3 顯影相表面積與體積冪律關(guān)系擬合公式參數(shù)表

3 乳液的微觀驅(qū)油機(jī)理

三維重構(gòu)E-W組各驅(qū)替階段微觀剩余油圖像（見圖 11），直觀證實(shí)了乳液驅(qū)提高采收率的兩個(gè)機(jī)理：①乳液的卡堵作用使后續(xù)注入流體繞流，對(duì)未波及孔隙中的剩余油進(jìn)行動(dòng)用（藍(lán)色虛線區(qū)域）；②低界面張力體系下剝離巖石壁面殘余油（綠色虛線區(qū)域）。因此，乳液驅(qū)能夠同時(shí)擴(kuò)大孔隙波及范圍并提高孔隙驅(qū)油效率。進(jìn)一步定量分析乳液動(dòng)用剩余油的效果，圖像處理方法如下：掃描干巖心后，提取并對(duì)巖心中的孔隙進(jìn)行編號(hào)；將各階段提取的顯影相數(shù)據(jù)體與孔隙體疊加并計(jì)算不同階段孔隙的顯影相飽和度；將含油飽和度未發(fā)生變化的孔隙定義為未波及孔隙，將含油飽和度發(fā)生變化的孔隙定義為已波及孔隙，進(jìn)而分析孔隙波及范圍與孔隙驅(qū)油效率。

圖11 E-W組各驅(qū)替階段微觀剩余油三維重構(gòu)圖

3.1 孔隙驅(qū)油效率與波及范圍

統(tǒng)計(jì)并計(jì)算各孔隙統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)孔隙體的平均含油飽和度（見（6）式），并通過(guò)分析各階段孔隙平均含油飽和度變化，區(qū)分已波及孔隙和未波及孔隙。

為了進(jìn)一步明確各個(gè)階段孔隙驅(qū)油效率與孔隙尺寸的關(guān)系，定義孔隙驅(qū)油效率為某一直徑范圍的平均孔隙驅(qū)油效率計(jì)算公式：

同樣地，以5 μm為步長(zhǎng)劃分統(tǒng)計(jì)區(qū)間，計(jì)算E-W組各統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)上述兩參數(shù)隨孔隙等效直徑的變化（見圖12）。在飽和油階段，孔隙含油飽和度與孔隙等效直徑呈正相關(guān)關(guān)系，即油相在飽和油階段更傾向于進(jìn)入大孔隙中，而束縛水主要賦存在小孔隙中，這與巖心本身水濕的性質(zhì)有關(guān)；水驅(qū)階段，對(duì)于等效直徑為30～110 μm的孔隙，水驅(qū)驅(qū)油效率與孔隙等效直徑成正相關(guān)關(guān)系，但對(duì)于等效直徑為0～25 μm的孔隙，水驅(qū)基本沒有波及，說(shuō)明水驅(qū)階段注入水主要沿大孔隙流動(dòng)，此階段平均孔隙驅(qū)油效率為22.9%；乳液驅(qū)階段，乳液的卡堵效應(yīng)有效提升了所有統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)的平均孔隙驅(qū)油效率，其中小于25 μm的孔隙的驅(qū)油效率呈較大的上升趨勢(shì)。乳液卡堵孔喉產(chǎn)生局部繞流，顯著提高了水相進(jìn)入小孔隙的能力，說(shuō)明乳液卡堵與孔隙尺寸匹配的重要性；而在后續(xù)水驅(qū)階段，由于注入的乳液在孔隙中有效滯留，后續(xù)注入水對(duì)殘余油進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)用，孔隙的驅(qū)油效率得到了提升，平均孔隙驅(qū)油效率從66.5%增至75.8%。

圖12 E-W組孔隙含油飽和度（a）和孔隙驅(qū)油效率（b）與孔隙等效直徑的關(guān)系

E-W組水驅(qū)波及孔隙的動(dòng)用情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖13所示。在水驅(qū)結(jié)束后，共動(dòng)用孔隙31 039個(gè)，占總孔隙（134 497個(gè)）的23.1%。水驅(qū)過(guò)程中由于微觀非均質(zhì)性導(dǎo)致的局部繞流現(xiàn)象嚴(yán)重，大部分孔隙中的油相未得到有效動(dòng)用，只有等效直徑在90～110 μm范圍內(nèi)的孔隙得到了100%動(dòng)用。乳液驅(qū)動(dòng)用了64 621個(gè)孔隙中的剩余油，占總孔隙的48.0%；后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后，動(dòng)用了79 709個(gè)孔隙的剩余油，占總孔隙的59.3%，顯著提升了所有統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)的動(dòng)用孔隙數(shù)量，等效直徑在20～110 μm區(qū)間的孔隙動(dòng)用程度均可達(dá)90%以上，乳液的卡堵作用提升了小孔隙的波及效率。但對(duì)于平均等效直徑小于20 μm的孔隙，乳液卡堵孔喉后繞流的驅(qū)動(dòng)力不足以克服毛管壓力，其波及效率較低，經(jīng)過(guò)后續(xù)水驅(qū)，動(dòng)用孔隙數(shù)量占比仍不足70%。

圖13 孔隙總數(shù)、動(dòng)用孔隙數(shù)量占比與孔隙等效直徑的關(guān)系

3.2 微觀剩余油演化規(guī)律

微觀剩余油的分類與統(tǒng)計(jì)明確了驅(qū)替過(guò)程中剩余油動(dòng)用的主要類型和后續(xù)提高采收率研究對(duì)象[32-33]。Li等[27]根據(jù)剩余油形狀因子、接觸比、歐拉數(shù)等特征參數(shù)將剩余油劃分成簇狀、多孔狀、柱狀、滴狀、膜狀5種類型，且動(dòng)用難度依次增加。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)顯影相進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。簇狀剩余油和滴狀剩余油相對(duì)含量占比大，而其他 3種類型剩余油在兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果中占比均不足10%，因此將其合并統(tǒng)稱為其他剩余油（見圖14）。

圖14 不同類型微觀剩余油的相對(duì)含量統(tǒng)計(jì)

飽和油和水驅(qū)階段，兩組數(shù)據(jù)剩余油形態(tài)差異極小，簇狀剩余油均達(dá)到 98%以上，說(shuō)明平行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有較好的合理性。E-O組顯影相為油相和乳液，其微觀剩余油形態(tài)統(tǒng)計(jì)中包含巖心中的殘余油相和滯留乳液中的油相，而E-W組顯影相僅為油相，則其僅統(tǒng)計(jì)了巖心中的殘余油。乳液驅(qū)過(guò)程中，微觀剩余油由連續(xù)型向非連續(xù)型轉(zhuǎn)變，簇狀剩余油的相對(duì)含量下降，而“滴狀剩余油”的相對(duì)含量上升（圖14b）；對(duì)比E-O組“滴狀剩余油”和 E-W 組滴狀剩余油占比分別為52.3%和1.0%，證明E-O組“滴狀剩余油”主要為滯留乳液中的油相，由于乳液在多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中發(fā)揮卡堵作用時(shí)呈球狀特征被識(shí)別，這與之前對(duì)乳液在多孔介質(zhì)中賦存狀態(tài)的認(rèn)識(shí)是一致的[34]。在非均質(zhì)巖心中，乳液驅(qū)后，局部未波及的簇狀剩余油和滯留在乳液中的油相為主要剩余油類型。在后續(xù)水驅(qū)的作用下，部分乳液會(huì)變形、流動(dòng)、聚并，卡堵孔喉的能力下降，被不斷采出，滯留乳液中的油相相對(duì)含量下降。后續(xù)水驅(qū)后簇狀剩余油占整個(gè)巖心中剩余油含量的47.0%，滯留乳液中的油相占比40.2%，其他剩余油占比12.8%。從油田現(xiàn)場(chǎng)表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等提高采收率工程實(shí)踐來(lái)看，在地層中原位形成的乳液中的油相是產(chǎn)出物的重要組成部分[35-37]。因此，對(duì)于乳液驅(qū)后的油藏，后繼提高采收率的主要?jiǎng)佑媚繕?biāo)為未波及的簇狀剩余油和滯留乳液中的油相。

4 結(jié)論

乳液在真實(shí)巖心中呈球形分布，其球形度與其他類型的剩余油有著顯著差異，可憑球形度作為特征參數(shù)對(duì)乳液進(jìn)行識(shí)別與分析。

在本文實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)于等效直徑為 30～55 μm的孔隙而言，能夠有效滯留并發(fā)揮卡堵調(diào)驅(qū)作用的乳液平均粒徑約為15～25 μm，即特定尺寸的乳液更傾向于在特定尺寸的孔隙中賦存；當(dāng)乳液體積小于孔隙占有率下限與對(duì)應(yīng)孔隙體積乘積時(shí)將無(wú)法有效滯留在孔隙中發(fā)揮調(diào)剖作用，在進(jìn)行乳液調(diào)驅(qū)時(shí)，需要根據(jù)儲(chǔ)集層孔隙分布設(shè)計(jì)合理的乳液粒徑。

乳液驅(qū)對(duì)于提高孔隙驅(qū)油效率和擴(kuò)大孔隙波及范圍均有重要作用。本文實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)乳液的調(diào)驅(qū)作用，后續(xù)水驅(qū)結(jié)束后可以將動(dòng)用孔隙數(shù)量占比從水驅(qū)后的23.1%提高至59.3%，并將平均孔隙驅(qū)油效率從22.9%提升至75.8%，顯著改善因孔喉非均質(zhì)導(dǎo)致的微觀繞流現(xiàn)象，提高采收率。乳液調(diào)驅(qū)后，滯留在乳液中的油相占整個(gè)巖心中剩余油含量的40.2%，而簇狀剩余油占整個(gè)巖心中剩余油相對(duì)含量的47.0%。因此，乳液調(diào)驅(qū)后簇狀剩余油和滯留乳液中的油相是后繼提高采收率主要?jiǎng)佑媚繕?biāo)。

符號(hào)注釋：

dlim——乳液直徑下限值，μm；D——孔隙直徑，μm；Ei——第i個(gè)等效直徑區(qū)間孔隙驅(qū)油效率，%；i——孔隙等效直徑區(qū)間編號(hào)，無(wú)因次；Ni——第i個(gè)等效直徑區(qū)間內(nèi)孔隙的編號(hào)，無(wú)因次；R——相關(guān)系數(shù)，無(wú)因次；S——顯影相的表面積，像素；Sep——孔隙占有率，%；Sep,lim——孔隙占有率下限，%；So——單塊顯影相的表面積，像素；So,i——第i個(gè)等效直徑區(qū)間內(nèi)的平均孔隙含油飽和度，無(wú)因次；So,I——初始時(shí)，第i個(gè)等效直徑區(qū)間內(nèi)的平均孔隙含油飽和度，無(wú)因次；So,Ni——第i個(gè)等效直徑區(qū)間第Ni個(gè)孔隙的含油飽和度，無(wú)因次；V——顯影相的體積，體素；VNi——第i個(gè)等效直徑區(qū)間第Ni個(gè)孔隙的孔隙體積，μm3；Ve——孔隙中灰度數(shù)據(jù)體素之和，體素；Ve,3d——孔隙中乳液的體素之和，體素；Vo——單塊顯影相的體積，體素；Vo,3d——孔隙中油相的體素之和，體素；Vw,3d——孔隙中水相的體素之和，體素；V3d——孔隙體素之和，體素；θ——球形度，無(wú)因次。