聚合物驱油技术以其操作简单、采收率增幅大和技术经济效益好而受到了广泛重视[1-3]。尽管聚合物驱油技术日趋完善和成熟，但在现场实践中，也存在不少的问题。近年来，随着聚驱规模扩大，按原有清水配制聚合物溶液做法，大量生产污水难以就地回注地层，给油田生产带来极大困难。随着抗盐聚合物产品出现，生产污水成为配制聚合物溶液的首选[4-6]，但污水中存在的一些微生物如硫酸还原菌等[7-8]会在配注系统中大量繁殖，并吸附在过滤器和管壁上，形成所谓的胶状物。胶状物会脱落并随聚合物溶液进入地层，从而对聚驱开发效果造成影响。有关微生物对聚合物降解机理和驱油影响等方面研究已有文献报道[9-12]，但有关聚合物配注系统滋生胶状物对聚驱渗流特性影响方面的文献还没有。为满足现场技术决策需求，本实验采集了杏树岗油田聚合物配注系统内滋生胶状物，与聚合物溶液混合形成含胶状物聚合物溶液，开展了胶状物对聚合物驱开发效果影响实验研究，这对于现场采取积极应对措施具有重要参考价值。
实验用聚合物为中国石油大庆炼化公司生产的部分水解聚丙烯酰胺，相对分子质量1 900×104(简称“高分”聚合物)，固含量88%。胶状物取自大庆油田第四采油厂聚合物溶液注入站泵口过滤器。
实验用水取自大庆油田第四采油厂，包括清水、污水和地层水。其中，地层水用于饱和岩心，清水用于配制聚合物母液，污水将其稀释为目的液。3种水的离子组成分析见表 1。
实验岩心为石英砂环氧树脂胶结人造岩心[13]，包括普通均质和多测压点均质两种类型。普通均质岩心用于并联(分流率)实验，渗透率分别为100×10-3 μm2、200×10-3 μm2、500×10-3 μm2和1 000×10-3 μm2，外观几何尺寸：高×宽×长=4.5 cm×4.5 cm×30 cm。多测压点均质岩心用于聚合物溶液传输运移能力实验，几何尺寸：高×宽×长=4.5 cm×4.5 cm×30 cm，渗透率分别为100×10-3 μm2、200×10-3 μm2、500×10-3 μm2和1 000×10-3 μm2。
采用驱替实验装置进行聚合物溶液分流率和传输运移能力评价，该装置主要包括平流泵、压力传感器、岩心夹持器、手摇泵和中间容器等。除平流泵和手摇泵外，其他部分置于45 ℃恒温箱(虚线)内。实验设备及流程见图 1。
“恒速实验”注液速度为0.6 mL/min，“恒压实验”注液压力为0.3 MPa，数据记录时间间隔均为30 min。
(1) 聚合物溶液传输运移能力及其影响因素。采用现场注入水配制聚合物溶液(CP=1 000 mg/L)和含胶状物(含量4%(w))聚合物溶液(CP=1 000 mg/L)，进行预剪切，然后将其注入不同渗透率多测压点均质岩心，记录各测压点压力，绘制各个区间压差与注入PV数关系，以评价胶状物和岩心渗透率对聚合物溶液传输运移能力的影响。
(2) 聚合物驱增油效果和分流率及其影响因素。采用现场注入水配制聚合物溶液(CP=1 000 mg/L)和含胶状物4%(w)的聚合物溶液(CP=1 000 mg/L)，进行预剪切(黏度保留率60%)，然后采用“恒速实验”和“恒压实验”方法，将其注入不同渗透率岩心组合成的并联模型，记录实验注入压力，收集各个岩心采出液，以评价岩心渗透率级差和注入方式对聚合物溶液和含胶状物聚合物溶液分流率的影响。
(1) 胶状物的影响。在两种聚合物溶液注入岩心过程和后续水驱过程中，岩心前、后半部分压差实验数据见表 2，实验过程中压力与注入PV数关系见图 2。
从表 2可以看出，与聚合物溶液相比较，含胶状物聚合物溶液岩心前半部分和后半部分压差都较大，并且前半部分压差也远大于后半部分的值。后续水驱结束时，两种聚合物溶液岩心后半部分压差几乎相同，但前半部分却存在较大差异(见图 2)。由此可见，胶状物导致聚合物溶液注入压力明显升高，胶状物主要滞留在岩心前半部分(端面附近区域)，采取近井解堵措施就可以消除堵塞物的影响。
(2) 岩心渗透率的影响。在不同的岩心渗透率条件下，含胶状物聚合物溶液注入和后续水驱阶段结束时，岩心前半部分和后半部分压差实验数据见表 3，实验过程中压力与注入PV数关系见图 3。
从表 3可看出，在聚合物溶液注入阶段，随岩心渗透率减小，岩心各部分压差增加，其前半部分压差要远大于后半部分的值。当渗透率低于500×10-3 μm2时，胶状物引起的渗流阻力明显增大(见图 3)。在后续水驱阶段结束时，岩心各部分压差减小。其中，前半部分压差减小幅度小于后半部分，二者压差差异幅度增大。由此可见，当渗透率低于500×10-3 μm2时，胶状物主要滞留在岩心端面及其附近区域。
(1) 胶状物和渗透率级差的影响。在“恒速实验”条件下，采用2块不同渗透率岩心组合成3种渗透率级差并联模型，模型和各小层水驱的聚驱采收率实验，结果见表 4。
从表 4可看出，当模型渗透率极差相同时，含胶状物聚合物驱采收率增幅低于聚合物驱的值，但它们驱替后低渗透层采收率增幅都大于高渗透层。随渗透率极差增大，水驱采收率呈下降趋势。其中，高渗透层逐渐增加，低渗透层逐渐下降。随渗透率极差增大，两种聚驱采收率增幅逐渐减小，且它们采收率增幅差异逐渐减小。由此可见，胶状物对聚合物驱增油效果存在不利影响，但随渗透率级差增加，影响程度逐渐减弱。
实验过程中各小层分流率与PV数的关系见图 4，注入压力、含水率和采收率与PV数关系见图 5。
从图 4可看出，随岩心组合渗透率极差增大，2种聚合物溶液驱替过程中高渗透层与低渗透层分流率差异增加。随渗透率极差增大，与聚合物驱相比较，含胶状物聚合物驱高渗透层分流率较高，低渗透层较低，表明液流转向效果变差。在水驱阶段，高渗透层分流率增加，低渗透层分流率减小；在聚驱阶段初期和中期，高渗透层分流率降低，低渗层分流率提高。在聚驱阶段后期，低渗透层分流率降低，出现所谓“剖面反转”现象。在后续水驱阶段，高渗透层分流率增加，低渗透层减小。当渗透率极差为2倍时，低渗层上含胶状物聚合物溶液分流率大于聚合物溶液的值。但当渗透率极差增加到5倍和10倍(高渗透层渗透率增加)时，情况发生反转，且随渗透率极差增大，2种聚合物溶液在分流率方面的差异增大。当岩心组合渗透率级差较小时，因岩心平均渗透率较低、注入压力较高(见图 5)，含胶状物聚合物溶液的液流转向效果较好，但这也会造成低渗层伤害，导致后续水驱阶段吸水量大幅度降低(见图 4)。从图 5还可看出，随岩心组合渗透率级差增加，水驱阶段含水率达到98%时所需PV数减小，聚驱阶段达到最低含水率所需PV数也减小，但最终采收率却减小。由此可见，随储层非均质性增加，水驱开发效果变差，聚驱采收率增幅增加，但最终开发效果仍然变差。
(2) 驱替方式的影响。水驱阶段采用“恒速实验”方式，含胶状物聚合物驱和后续水驱阶段采用“恒压实验”方式。模型和各小层水驱的聚驱采收率实验结果见表 5。
从表 5可看出，当渗透率级差为2倍时，“恒速实验”采收率增幅(11.0%)高于“恒压实验”采收率增幅(9.0%)。当渗透率级差为5倍时，“恒速实验”采收率增幅(7.6%)低于“恒压实验”采收率增幅(10.8%)。当渗透率级差为10倍时，“恒速实验”采收率增幅(6.2%)低于“恒压实验”采收率增幅(9.6%)。由此可见，2种驱替方式对聚驱增油效果影响主要取决于岩心渗透率级差。当渗透率级差较小时，“恒速实验”增油效果较好，反之，“恒压实验”增油效果较好。造成这种状况的原因在于，当渗透率级差较大(5和10)时，其“恒压实验”注入压力要高于“恒速实验”时的注入压力(见图 6)，进而造成低渗透层吸液压差增加，波及体积增大。
(1) 与聚合物溶液相比较，胶状物在多孔介质内传输运移能力较差。当储层岩心渗透率较低(Kg<500×10-3 μm2)时，聚合物溶液中胶状物主要滞留在岩心端面附近区域。胶状物会对聚合物驱增油效果造成不利影响，但随储层渗透率级差增加，其影响程度逐渐减小。
(2) 并联模型实验表明，水驱过程中分流率呈现“高渗透层增加，低渗透层减小”趋势，注聚初期和中期分流率呈现“高渗透层减小、低渗透层增加”趋势，后期分流率呈现相反趋势，即出现“剖面反转”现象。
(3) 岩心实验表明，当采用不同注入方式(恒速和恒压)注入相同(类型和段塞尺寸)聚合物溶液时，聚驱采收率会存在差异。现场聚驱注入方式通常是“恒速”或“恒速”到“恒压”方式。因此，岩心实验时聚合物溶液注入方式选择必须考虑现场储层破裂压力的影响，否则，现场按照室内推荐方案执行就会遇到注入井注入困难问题。
2015, Vol. 44 Issue (6): 76-81
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