纳米聚合物微球在中渗高含水油田的模拟研究

大庆油田矿场实际应用表明，由于大孔道的影 响，高含水后期，水驱效果不明显，水沿大孔道呈连 续流流入生产井，导致生产井水淹加剧，即发生“水 窜”； 聚合物驱后期，聚合物在小孔道附近窜聚严重， 大量聚合物和水经由大孔道流入生产井［1］，导致聚 合物 驱 失 效，聚 驱 后 仍 有 约 50% 原 油 残 留 在 地 下［2］。解决窜 流 和 绕 流 现 象 必 须 进 行 油 藏 深 部 调 堵，一般要求调堵剂强度较高，对大孔道具有较强的 封堵能力［3 － 7］。其中，纳米聚合物微球是地层深部 调堵的重要材料［8 － 14］。
年份 2009
年产油量 / （ × 104 m3 ）
0． 88
年产水量 / （ × 104 m3 ）
6． 87
含水率 / 采出程度 /
%
%
88． 65
26． 08
2010
0． 93
9． 10
90． 73
26． 62
2011
0． 95
10． 85
91． 95
27． 16
2012
0． 87
13． 88
94． 10
为了更好地预知纳米聚合物微球驱和水驱的各 种开发指标，指导油田未来开发，本次研究对水驱和 纳米聚合物微球驱做了细致的预测开发指标比较， 为油田开发方式的选择提供了更有力的证据。预测 结果见表 3 和表 4。
结合现场试验和模拟结果，注纳米聚合物微球
后的一年（ 2008 年） 中，与水驱（ 预测结果） 相比，纳 米聚合物微球驱产油量增加了 0． 21 × 104 m3 ，降低 产水 0． 57 × 104 m3 ，含水率下降 1． 2% ，盈利200． 91
图 2 区块含水率拟合图
Fig． 2 Block water cut match chart
图 3 区块日产液量拟合图
Fig． 3 Block daily liquid production match chart
4 纳米聚合物微球驱效果分析
该油藏储层非均质性严重，水驱含水上升快，井 区层间、平面矛盾突出，水驱潜力不大，储层温度不
第 32 卷 第 5 期 2010 年 10 月
西南石油大学学报（ 自然科学版）
Journal of Southwest Petroleum University（ Science ＆ Technology Edition）
文章编号： 1674 － 5086（ 2010） 05 － 0105 － 04
利用油田模拟污水配制纳米聚合物微球溶液， 在未预膨胀条件下，进行通过不同渗透率填砂管（ 分 别用 P1，P2，P3 和 P4 来标记） 试验，检验其进入油
藏孔隙的能力和调堵、突破、多次封堵的能力。 为了使实验更贴合油田实际，采用油田采出砂
填充砂管。砂管实验时保持其温度为油田温度，待 注水到压力稳定后，测出砂管初始渗透率。接着注 入纳米聚合物微球，然后转入后续注水。
90． 14
25． 60
2009
0． 63
7． 44
92． 54
25． 99
2010

0． 59
9． 20
94． 26
26． 31
2011
0． 51
9． 81
95． 34
26． 59
2012
0． 44
10． 27
96． 16
26． 82
2013
0． 36
10． 53
96． 96
27． 01
2014
0． 26
* 收稿日期： 2009 － 11 － 11 作者简介： 王鸣川（ 1985 － ） ，男（ 汉族） ，湖北孝感人，博士研究生，主要从事渗流力学、油气田开发方面研究。
106
西南石油大学学报（ 自然科学版）
2010 年
大孔喉，改变了填砂管的渗透率，而且，纳米聚合物微 球在压力下发生突破和运移，对后续的高渗区段形成 封堵，其改变渗透率的能力与初始渗透率的大小成正 比，初始渗透率越大，渗透率的变化率也越大。
注纳米聚合物微球可以有效提高产油量和采出
108
西南石油大学学报（ 自然科学版）
2010 年
程度，降低含水率。模拟区水淹程度很高，如果能利 用纳米微球适时、适地对模拟区内不同区块进行调 堵，对模拟区的稳产、控水、提高采出程度等均有明 显效果。
5结论
（ 1） 纳米聚合物微球可以实现深部逐级调剖， 实现地层深部液流转向，大大提高了储层原油的波 及系数和波及体积。和一般聚合物相比，可以分级 逐次封堵不同大小的吼道，增强了驱油效果，提高了 原油采收率。
纳米聚合物微球深部调堵的主要作用机理是： 将纳米聚合物微球注入油层深部后，堵塞高渗层水 流通道，使注入水在油藏中流向低渗层，后期注入的 纳米聚合物微球又将堵塞低渗层，使注入水流入更 低的低渗层，形成多级调堵，提高波及系数，增大波 及体积，从而提高原油采收率。
1 纳米聚合物微球调堵实验
本次研究采用反相微乳液聚合技术合成纳米聚 合物微球，其尺寸分布在 10 ～ 200 nm。
（ g / cm3 ）
（ g / cm3 ）
（ × 10 －4 MPa －1 ） （ × 10 －4 MPa －1 ） （ × 10 －4 MPa －1 ）
无因次
无因次
（ mPa·s） （ mPa·s）
1． 0
0． 838
3． 13
11． 2
6． 48
1． 207
1． 029
0． 31
15
水驱拟合结果表明，地质模型可以很好地反映 油田的地质特征。含水率拟合平均相对误差不超过 5% （ 如图 2 所示） ，日产液量拟合平均相对误差不 超过 3% （ 如图 3 所示） 。为纳米聚合物微球驱提供 了客观正确的地质模型。
第5 期
王鸣川，等： 纳米聚合物微球在中渗高含水油田的模拟研究
107
高，在经济技术上更适合进行纳米聚合物微球调堵。 4． 1 纳米聚合物微球驱历史拟合
在前期水驱拟合的基础上，选用三维三相（ 油、 气、水） 聚合物驱模型，采用 eclipse 聚合物模拟器， 对纳米聚合物微球驱一年间含水率和产液量进行了 拟合，拟合结果见图 4 和图 5。
网格； 纵向上，根据测井解释资料，将 L 油田划分为 9 个模拟层。用地质建模软件 petrel 建立如下精细 地质模型（ 图 1） 。
2 建立地质模型
2． 1 油田地质特征 L 油田埋藏深度在 1 425 ～ 1 740 m，油层厚度
140 ～ 190 m。主要的含油层是 S、P 油层。其岩性组 合主要是灰色、灰黑色泥质岩与浅棕色含油细粉砂 岩的间互层，为一套浅湖 － 三角洲相沉积。L 油田 共分出 4 个油层组，11 个砂岩组和 37 个小层。根据 17 口探井、评价井钻遇油层资料统计，共钻遇砂岩 厚度 123． 6 m，有效厚度 68． 9 m，平均单井钻遇砂岩 厚度 7． 3 m /8． 7 层，有效厚度 4． 1 m /5． 8 层。 2． 2 地质模型
14． 22
97． 73
29． 48
模拟结果表明，在相同含水率的条件下，例如含 水率为 97． 73% 时，纳米聚合物微球驱比水驱采油 约多 4． 07 × 104 m3 ，采出程度提高了 2． 34% 。同期 产油量均有不同程度的增加，同期含水率都有不同 程度的下降，同期油水比不断增大。
增油的高峰期主要集中在注入纳米段塞及以后 的 1． 0 ～ 4． 0 a 间。增油有效期约在 0． 5 ～ 8． 0 a，且 有效性不断减弱。
（ 2） 普通聚合物一般增油高峰期只有 0． 5 ～ 1． 5 a，有效期约在 1． 5 ～ 4． 0 a 左右。纳米聚合物微 球的增油高峰期有 1． 0 ～ 4． 0 a，有效期长达 8． 0 a， 与普通聚合物相比，纳米聚合物微球延长了增油时 间和有效期。
（ 3） 在注纳米聚合物微球一年（ 2008 年） 中，纳 米聚合物驱产油量比水驱增加 0． 21 × 104 m3 ，降低 产水 0． 57 × 104 m3 ，盈利 200． 91 万元。在相同含水 率的条件下，纳米聚合物微球驱比水驱采出程度提 高了 2． 34% 。
表 1 渗透率变化数据
Table 1 Permeability variation data
初始渗透率 / mD
注纳米聚合物 微球后渗透率 / mD
渗透率 变化率 /%
P1
100
60
40
P2
200
104
48
P3
350
140
60
P4
600
144
76
实验结果表明： 纳米聚合物微球在注入初期由于 未膨胀，初始尺寸小于地层孔喉直径，能顺利注入填 砂管； 在注入一段时间后发生膨胀，封堵填砂管中的
结合油藏地质特征、储层性质、流体类型，建立 地质模 型。 模 型 网 格 为 笛 卡 儿 坐 标 系 下 的 角 点 网 格 ； 尽量适应井的位置，保证两口井之间至少有3个
图 1 油藏三维精细地质模型图
Fig． 1 3D fine reservoir geological model
3 水驱历史拟合
27． 67
2013
0． 76
15． 81
95． 41
28． 10
2014
0． 65
16． 09
96． 12
28． 48
2015
0． 55
17． 28
96． 92
28． 80
2016
0． 46
18． 64
97． 59
29． 06
2017
0． 40
16． 53
97． 64
29． 29
2018
0． 33
Vol． 32 No． 5 Oct． 2010
纳米聚合物微球在中渗高含水油田的模拟研究*