一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法

摘要

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法。1、聚合物微球粒径分布统计方法：（1）统计在此区域内的微球数目和粒径，给出最大粒径和最小粒径；（2）将数据分成若干组，计算组距宽度；（3）计算各组界限位；（4）统计各组数据出现频数，计算各组频率；（5）作微球粒径分布曲线图；2、聚合物微球油藏适应性评价方法：聚合物微球油藏适应性用微球与孔隙尺寸匹配关系来评价，选用不同渗透率岩心测试微球通过岩心的阻力系数和残余阻力系数，若微球能够进入岩心孔隙和发生传输运移，并且注入压力呈现“升高‑稳定”态势，则它们彼此间几何尺寸是匹配的，此时岩心渗透率称之为微球渗透率极限值。

权利要求

1.一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法，其特征在于：该评价方法包括以下步骤：步骤一：聚合物微球粒径分布统计方法

（1）、将配制的聚合物微球溶液放置于45℃烘箱中，间隔一定时间后取出部分样品，采用三目金相显微镜观测微球形态，在载玻片上划定一个正方形区域，统计该区域内的微球数目和粒径，得出最大粒径和最小粒径的数据；

（2）、将上述数据分成5～12组，每组两个端点差值为组距，用最大粒径和最小粒径的差除以组数，得到组距宽度；

（3）、计算各组界限位，从第一组开始依次计算，最小粒径值为第一组下界，下界值加上组距为第一组上界；第一组上界限值作为第二组的下界，该下界值再加上组距为第二组上界，依此类推；

（4）、统计各组数据出现频数，计算各组频率；

（5）、作微球粒径分布曲线图，以组距为底长，以频率为高，绘制各组微球粒径分布曲线图；

步骤二：聚合物微球油藏适应性评价方法

聚合物微球油藏适应性用微球与孔隙尺寸匹配关系进行评价，微球在多孔介质内滞留能力用阻力系数（FR）和残余阻力系数（FRR）进行评价，选用不同渗透率岩心测试微球通过岩心的阻力系数和残余阻力系数，若微球注入岩心过程中压力呈现持续升高态势，则说明微球在岩心孔隙处发生聚并和滞留，最终形成桥堵，当岩心发生堵塞时，增大岩心渗透率继续测试，若微球能够进入岩心孔隙和发生传输运移，并且注入压力呈现“升高-稳定”态势，则它们彼此间几何尺寸是匹配的，此时岩心渗透率称之为微球渗透率极限值；

所述的岩心为石英砂环氧树脂胶结人造均质柱状岩心，几何尺寸为Ø2.5´10cm。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法，其特征在于：所述聚合物微球溶液的制备方法为：在配制聚合物微球溶液前，摇动聚合物微球试剂瓶，或用玻璃棒搅拌，使微球分散均匀，按照设计浓度抽取聚合物微球原液，与一定量溶剂水混合，混合均匀后用搅拌器匀速搅拌15min。

说明书

一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法。

[0003] 背景技术：

[0004] 聚合物驱油技术以其技术相对简单、设备投入较小和采收率增幅较大而成为石油开发的重要技术手段。但在聚合物驱中后期，由于储层非均质性和聚合物滞留特性引起的“吸液剖面返转”现象，严重影响了聚驱开发效果。聚合物微球具有变形能力较强和微球颗粒分布范围较窄等特点，进入多孔介质内后具有“堵大不堵小”封堵特性和“捕集-变形-运移-再捕集-再变形-再运移……”运动特征，可以减缓剖面返转进程，实现深部液流转向和扩大波及体积目的。近年来，聚合物微球调驱技术在国内尤其是渤海油田进行了一系列矿场试验，增油降水效果十分明显。

[0005] 但对聚合物微球粒径分布及其油藏适应性评价方法研究还处于起步探索阶段，相关问题研究文献报道还不多。同时，传统粒径测试方法是基于光散射原理，应用马尔文或库尔特激光粒度分析仪，但是由于聚合物微球相互粘结聚并形成聚集体，无法准确测量出其粒径大小。而聚合物微球粒径过小不能产生有效封堵作用，粒径太大则较易在端面造成堵塞，难以到达储层深部。因此，只有准确得到聚合物微球粒径分布，并当聚合物微球与岩石孔隙相匹配时，微球才能达到最佳调剖效果。

[0006] 发明内容：

[0007] 本发明在于克服背景技术中存在的现有实验研究方法难以准确反映聚合物微球粒径分布，以及微球粒径与孔隙适应性的问题，提供一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法，可为聚合物微球深部调驱技术提供重要的技术支持，是一种流程简单、技术经济效果十分明显的评价方法。

[0008] 本发明采用的技术方案为：1、一种聚合物微球粒径分布及其油藏适应性的评价方法，其特征在于：该评价方法包括以下步骤：

[0009] 步骤一：聚合物微球粒径分布统计方法

[0010] （1）、将配制的聚合物微球溶液放置于45℃烘箱中，间隔一定时间后取出部分样品，采用三目金相显微镜观测微球形态，在载玻片上划定一个正方形区域，统计该区域内的微球数目和粒径，得出最大粒径和最小粒径的数据；

[0011] （2）、将上述数据分成5～12组，每组两个端点差值为组距，用最大粒径和最小粒径的差除以组数，得到组距宽度；

[0012] （3）、计算各组界限位，从第一组开始依次计算，最小粒径值为第一组下界，下界值加上组距为第一组上界；第一组上界限值作为第二组的下界，该下界值再加上组距为第二组上界，依此类推；

[0013] （4）、统计各组数据出现频数，计算各组频率（频率=频数/微球总数）；

[0014] （5）、作微球粒径分布曲线图，以组距为底长，以频率为高，绘制各组微球粒径分布曲线图；

[0015] 步骤二：聚合物微球油藏适应性评价方法

[0016] 聚合物微球油藏适应性用微球与孔隙尺寸匹配关系进行评价，微球在多孔介质内滞留能力用阻力系数（FR）和残余阻力系数（FRR）进行评价，选用不同渗透率岩心测试微球通过岩心的阻力系数和残余阻力系数，若微球注入岩心过程中压力呈现持续升高态势，则说明微球在岩心孔隙处发生聚并和滞留，最终形成桥堵，当岩心发生堵塞时，增大岩心渗透率继续测试，若微球能够进入岩心孔隙和发生传输运移，并且注入压力呈现“升高-稳定”态势，则它们彼此间几何尺寸是匹配的，此时岩心渗透率称之为微球渗透率极限值。

[0017] 所述聚合物微球溶液的制备方法为：在配制聚合物微球溶液前，摇动聚合物微球试剂瓶，或用玻璃棒搅拌，使微球分散均匀，按照设计浓度抽取聚合物微球原液，与一定量溶剂水混合，混合均匀后用Waring搅拌器匀速搅拌15min。

[0018] 所述的岩心为石英砂环氧树脂胶结人造均质柱状岩心，几何尺寸为Ø2.5´10cm。

[0019] 所述油藏适应性评价的实验装置包括平流泵、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，其它部分置于45℃恒温箱内。

[0020] 本发明的有益效果：与现有技术方法比较，本发明具有以下优点：（1）、能准确反映聚合物微球的颗粒粒径，基于统计学原理绘制聚合物微球膨胀前后粒径分布曲线图版；（2）、通过聚合物微球油藏适应性的评价方法，确定微球粒径与岩心渗透率间匹配关系，使微球达到最佳调剖效果，从而进一步提高原油采收率。

[0021] 附图说明：

[0022] 图1是本发明中SMG(W)微球初始粒径分布曲线图。

[0023] 图2是本发明中SMG(W)微球膨胀后粒径分布曲线图。

[0024] 图3是本发明中SMG(Y)微球初始粒径分布曲线图。

[0025] 图4是本发明中SMG(Y)微球膨胀后粒径分布曲线图。

[0026] 图5是本发明中SMG(W)微球注入压力与PV数关系图。

[0027] 图6是本发明中SMG(Y)微球注入压力与PV数关系图。

[0028] 具体实施方式：

[0029] 参照各图，实施方案如下：

[0030] 一、实验条件：

[0031] 1、聚合物微球包括SMG(W)和SMG(Y)两种，有效含量100%，由中国石油勘探开发研究院采油所提供。实验用水为大庆油田第一采油厂注入污水，水质分析见表1。

[0032] 水质分析列表1

[0033]

[0034] 2、实验岩心为石英砂环氧树脂胶结人造均质柱状岩心，几何尺寸为Ø2.5´10cm。SMG（W）微球实验用岩心Kg=170×10-3μm2、185×10-3μm2、218×10-3μm2、237×10-3μm2、302×10-3μm2和489×10-3μm2，SMG（Y）微球实验用岩心Kg=585×10-3μm2、600×10-3μm2、701×10-3μm2、
712×10-3μm2、903×10-3μm2和1005×10-3μm2。

[0035] 3、在配制聚合物微球溶液前，摇动聚合物微球试剂瓶，或用玻璃棒搅拌，使微球分散均匀；按照设计浓度（3000mg/L）抽取聚合物微球原液，与一定量溶剂水混合，混合均匀后用Waring搅拌器匀速搅拌15min；将聚合物微球溶液转入带搅拌装置的活塞容器中，启动搅拌器，以避免微球颗粒聚并和沉降以及由此对实验结果造成的不利影响。

[0036] 4、聚合物微球与孔隙适应性可以用微球与孔隙尺寸匹配关系来评价。若水化前微球能够进入岩心孔隙和发生传输运移，并且注入压力呈现“升高-稳定”态势，就认为它们彼此间几何尺寸是匹配的，此时岩心渗透率称之为微球渗透率极限值。否则，微球颗粒就会在岩心孔隙处发生聚并和滞留，最终形成桥堵，造成注入压力持续升高。

[0037] 聚合物微球在多孔介质内滞留量大小可以用阻力系数和残余阻力系数（FR和FRR）来评价，其定义为：

[0038]

[0039] 其中，dP1为岩心水驱压差，dP2为微球注入压差，dP3为后续水驱压差。上述注入过程必须保持注液速度相同，注入量4PV～6PV。

[0040] 5、实验仪器设备主要包括平流泵、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，其它部分置于45℃恒温箱内。其实验步骤为：

[0041] 1）、岩心抽空饱和模拟地层水，注模拟注入水，记录压差dP1；

[0042] 2）、注聚合物微球溶液5PV，记录压差dP2；

[0043] 3）、注后续水，记录压差dP3；

[0044] 上述实验过程注入速度为0.3mL/min，压力记录间隔为30min。

[0045] 二、具体实施方案：

[0046] 方案1、统计SMG(W)微球、SMG(Y)微球初始粒径和膨胀后的粒径分布

[0047] （1）采用大庆油田第一采油厂注入污水配制微球溶液（浓度为3000mg/L），混合均匀后用Waring搅拌器匀速搅拌15min，放置于烘箱中，调整烘箱温度为45℃。

[0048] （2）间隔一定时间后取出少量样品，采用三目金相显微镜观测微球形态，在载玻片上划定一个正方形区域，统计在此区域内的微球数目和粒径，给出最大粒径和最小粒径。

[0049] （3）将数据分成若干组，组数在5－12之间较为适宜，本次测量为9组。每组两个端点差值称为组距，将最大粒径和最小粒径之差去除组数，可得组距宽度。

[0050] （4）计算各组界限位：从第一组开始依次计算，最小粒径值为第一组下界，下界值加上组距为第一组上界；第一组上界限值作为第二组下界，下界值再加上组距为第二组上界，依此类推。

[0051] （5）统计各组数据出现频数，计算各组频率（频率=频数/微球总数）。

[0052] （6）作微球粒径分布曲线图。以组距为底长，以频率为高，绘制各组微球粒径分布曲线图，结果见图1 图4。~

[0053] 方案2、聚合物微球SMG（W）与SMG（Y）油藏适应性评价

[0054] 方案及工艺条件列表2

[0055]

[0056] 记录实验过程中的压力，结果见图5 图6。~

[0057] 三、实验结果分析：

[0058] 1、统计SMG(W)微球、SMG(Y)微球初始粒径和膨胀后的粒径分布

[0059] 图1 图4分别为SMG(W)、SMG(Y)微球初始粒径和膨胀后粒径分布曲线图。由图可知，~与聚合物溶液中聚合物分子聚集体尺寸分布相比较，SMG(W)和SMG(Y)微球粒径分布集中，范围较窄。统计计算表明，SMG(W)微球初始粒径中值为7.12μm左右，SMG(W)微球膨胀后粒径中值为36.01μm左右，膨胀倍数为5.06。SMG(Y)微球初始粒径中值为26.23μm左右，SMG(Y)微球膨胀后粒径中值为122.13μm左右，膨胀倍数为4.66。与SMG(Y)微球相比较，SMG(W)微球初始粒径较小，但膨胀倍数增长速率较快，而且最终膨胀倍数较大。

[0060] 2、聚合物微球SMG（W）与SMG（Y）油藏适应性评价

[0061] 阻力系数和残余阻力系数列表3

[0062]

[0063] 表3为SMG（W）和SMG（Y）微球注入岩心后阻力系数（FR）和残余阻力系数（FRR）实验数据。由表可知，在聚合物微球类型和浓度相同条件下，随岩心渗透率增加，阻力系数和残余阻力系数减小。由此可见，随岩心渗透率增加，孔喉尺寸增大，微球与岩心孔喉间配伍性变好，滞留量减小，渗流阻力降低，液流转向效果变差。在后续水驱过程中，部分聚合物微球随注入水流出岩心，孔隙内滞留量减小，渗流阻力降低。与微球SMG（W）相比较，微球SMG（Y）粒径较大，岩心渗透率相同条件下滞留量较大。

[0064] 图5 图6分别为SMG(W)、SMG(Y)微球注入压力与PV数关系图。由图可知，在聚合物微~球溶液注入过程中，随岩心渗透率减小，注入压力升高速度加快，压力达到稳定值较高。当渗透率低于某个值（通常称之为渗透率极限值）时，注入压力持续升高，甚至造成堵塞，表明微球与岩心孔喉尺寸间不匹配。依据上述渗透率极限值定义和注入压力曲线，确定聚合物微球SMG（W）和SMG（Y）渗透率极限值为237×10-3μm2和712×10-3μm2。