交联聚合物在岩心孔隙中长期滞留性能研究——以双河油田Eh3Ⅳ5-11岩心为例

钟玉龙，张连锋，李洪生，卢 军，王建军，满 强

（1．中国石化河南油田分公司油气开发管理部，河南南阳 473132；2．中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048；3．中国石化河南油田分公司采油气服务中心，河南南阳 473132）

河南油田自从聚合物驱油技术实现工业化应用以来[1-4]，全过程调剖技术已经成为聚合物驱重要的配套工艺技术之一[5-7]。使用交联聚合物作为调剖剂，需要在注聚前及聚合物驱转后续水驱前进行区块整体调剖，还要在注聚过程中进行单井调剖，从而达到最佳开发效果。但交联聚合物作为调剖剂，在选择性进入高渗透水洗层位的同时，也有可能进入中、低渗层或因交联聚合物强度过大而对油藏产生伤害。本文选取双河油田核三段Ⅳ油组 5-11（Eh3Ⅳ5-11）小层岩心开展室内实验，对交联聚合物在岩心孔隙中长期滞留的性能变化进行了深入研究。

1 研究区概况

双河油田Eh3Ⅳ5-11层系位于泌阳凹陷西南双河油田鼻状构造带上，储层为平氏扇三角洲沉积，含油面积4.75 km2，地质储量445.7×104t[8]。储层孔隙度为20.3%，空气渗透率为543×10-3μm2，具有大孔道、高渗透、非均质性强的特点[9]；地层水为NaHCO3型，矿化度为7 947 mg/L，地层温度为81 ℃，地下原油黏度3.3 mPa·s。

研究区于1977年12月投入开发，经历了稀井网注水、细分层系、井网加密调整等开发阶段，2010年12月由水驱转为复合驱开发，历经6年注入，于2016年 10月转入后续水驱阶段，采收率提高了12.3%。该层系在复合驱前及转后续水驱前均进行了区块整体交联聚合物调剖。

2 实验材料与方法

2.1 实验材料和设备

实验用岩心为双河油田Eh3Ⅳ5-11层系天然岩心，直径2.5 cm，长度10 cm。实验用油为双河油田Eh3Ⅳ5-11层系的脱水脱气原油配制的模拟油，经滤纸过滤，在81 ℃条件下黏度为3.3 mPa·s。实验用水是双河油田污水配制的模拟注入水，矿化度为5 540 mg/L，离子组成如表1所示。实验用聚合物为恒聚公司生产的ZL-II型，水解度17.9%，相对分子量1 760.3×104。实验用交联剂为河南油田研制生产的有机醛交联剂，有效含量15%。

表1 实验用水离子组成 （mg·L-1）

实验过程中使用的主要仪器： CT扫描仪（国产ProSpeeD CT/e型），RV系列旋转黏度计（美国Brook-field公司），ZEISS光学显微镜（蔡司光学仪器（上海）国际贸易有限公司）以及Xtream数据处理系统。

2.2 实验步骤及方案

实验步骤：①将天然岩心洗油，烘干；②把岩心放入夹持器后做好位置标记，CT扫描测干岩心渗透率；③将岩心抽真空40 min，饱和水；④用微量泵饱和原油，造成束缚水；⑤以0.03 mL/h的速度水驱至出口端不含油为止；⑥水驱后以同样的注入速度注入交联聚合物3 PV；⑦岩心充分候凝5 d，然后放入盛满地层水的中间容器中，对中间容器内部加压至16 MPa，放入81 ℃恒温烘箱中静置，模拟地层环境；⑧6个月后把岩心取出，对模型进行CT扫描，测定渗透率；⑨12个月后对岩心再次进行 CT扫描，测定渗透率。

实验方案：选择代表油藏的高、中、低三种不同渗透率的天然岩心，编号分别为K7-2、K27-1、K11-3，气测渗透率分别为 1 267×10-3，667×10-3，311×10-3μm2。利用CT描述技术[10-11]分析岩心在注入交联聚合物溶液前、后的微观孔隙分布及其变化情况，分析注交联聚合物后岩心渗透率恢复情况。调剖体系配方为1 500 mg/L聚合物＋400 mg/L交联剂。

3 实验结果分析

3.1 不同渗透率的岩心孔隙分布特征

将交联聚合物注入岩心K7-2、K27-1、K11-3后，从CT扫描的孔隙特征分布图（图1）可以看出，三种渗透率岩心在注入交联聚合物结束后，岩心中的大孔隙减少；岩心在模拟地层条件下静置6个月后，交联聚合物在岩心中产生降解，岩心孔隙部分恢复；12个月后，岩心孔隙度进一步得到恢复，其中，高渗岩心的孔隙度分布接近原始孔隙度。

对比分析不同时段岩心孔隙度变化（图 2、图3），各岩心注交联聚合物结束时孔隙度均急剧降低。6个月后进行CT实验测定孔隙度，此时孔隙度已大部分恢复，高渗岩心K7-2恢复率为85.0%，中渗岩心K27-1恢复率为81.1%，低渗岩心K11-3恢复率为67.4%。12个月后，高渗岩心K7-2、中渗岩心 K27-1孔隙度恢复情况已接近岩心原始孔隙度，低渗岩心K11-3恢复率最低，其中，岩心K7-2最高为 95.1%，岩心 K27-1最高为 90.6%；岩心K11-3最高仅为77.4%。

3.2 不同渗透率岩心渗透率变化情况

岩心在模拟地层条件6个月和12个月后，分别测定岩心渗透率，并与岩心原始渗透率、注入3 PV交联聚合物结束后的岩心渗透率进行对比，分析注交联聚合物一定时间后在岩心中的降解情况和岩心渗透率的恢复情况（表2）。

图1 岩心在不同时间段的孔隙分布特征对比

图2 岩心孔隙度恢复变化对比

图3 岩心K11-3孔隙度恢复变化对比

在注交联聚合物结束后，由于岩心孔隙和喉道中充满交联聚合物，岩心渗透率降低幅度较大；模拟地层条件，6个月后测定岩心渗透率，不同岩心的渗透率均得到一定程度的恢复，其中，高、中渗岩心渗透率恢复率均在80%以上；12个月后岩心渗透率得到进一步恢复，高、中渗岩心渗透率恢复率均在90%以上，但低渗岩心渗透恢复较低，恢复率仅为78.1%。

表2 不同时间段后岩心渗透率对比

4 结论

（1）高、中渗岩心在注入交联聚合物12个月后孔隙度恢复较好，恢复率分布为95.1%和88.6%；但低渗岩心12个月后孔隙度恢复程度仅为77.4%，说明低渗条件下注入交联聚合物在地层中会产生一定滞留，对地层存在伤害。

（2）天然岩心在注交联聚合物结束后，由于岩心孔隙和喉道中充满交联聚合物，岩心渗透率降低幅度较大。在地层条件下静置12个月后，交联聚合物在岩心中产生降解，岩心渗透率得到恢复，其中，高渗岩心恢复最好，达到 95.8%，中渗岩心恢复率为92.0%，低渗岩心恢复率仅为78.1%。

（3）建议矿场进行交联聚合物调剖时，要综合考虑地质情况、储层非均质性以及现场井位分布情况，对于渗透率较低的地层尤其是渗透率低于 300×10-3μm2的地层尽量避免采用交联聚合物进行调剖。