劉傳平

（大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

0 引 言

大慶油田聚合物驅油技術成為實現技術接替穩(wěn)產、提高采收率的重要手段，為保持油田高產穩(wěn)產起到重大作用[1－3]。聚合物驅技術已經形成了油藏、工程、工藝系列配套技術，實現了從室內研究到先導性礦場試驗、工業(yè)性礦場試驗、大規(guī)模工業(yè)化推廣階段[4]。然而，開發(fā)過程中聚合物溶液的注入勢必引起儲層電性、物性、潤濕性等較大變化，使得污水驅儲層測井評價方法對聚合物驅后的儲層不再適應。為認清聚合物驅后儲層測井響應的變化規(guī)律，有必要從室內巖石物理實驗入手，深入系統(tǒng)地研究聚合物驅儲層巖石物理響應變化機理，從而建立有效的聚合物驅儲層測井評價方法。這對特高含水期聚合物驅后儲層的剩余油挖潛、評價有著重要意義。注聚后的儲層巖石物理實驗研究內容多集中在2個方面：注聚儲層電阻率的變化規(guī)律研究[5－6]；注聚后儲層巖電參數變化規(guī)律研究[7－8]。關于注聚后的巖石物理實驗往往只關注一個方面，對儲層巖石其他物理特性變化研究不夠系統(tǒng)全面，并且缺少與水驅儲層的對比。本文開展的儲層巖石物理實驗，通過室內模擬，研究聚合物溶液本身的導電特性，研究注入聚合物后含油砂巖巖心的電學性質、電化學、聲學特性以及核磁共振物理性質等變化規(guī)律，并且和水驅巖心規(guī)律進行對比。

1 實驗設計與準備

實驗過程主要包括巖樣預處理、飽和水溶液、油驅水、聚合物驅替等。實驗巖心采用大慶長垣儲層巖心，預處理時將巖樣加工成直徑2.5cm、長8cm的柱塞，按常規(guī)方法洗油、洗鹽、烘干后，測量巖心孔隙度、滲透率；在飽和過程中選取相應巖樣飽和不同礦化度的模擬原始地層水；在模擬原油運移過程即油驅水過程中，用密度為0.837g／cm3、黏度9.18 mPa·s的模擬油將飽和模擬地層水的巖心驅替至束縛水狀態(tài)；在模擬油田三次采油即聚合物溶液驅替原油過程中或某一狀態(tài)下記錄巖樣電阻抗、聲波速度、自然電位、核磁共振弛豫譜等參數的變化。

2 聚合物驅巖心電阻率實驗

2.1 聚合物溶液導電特性實驗

首先研究聚合物溶液本身的導電特性。在室溫20℃的條件下分別測量不同分子量（0.95、1.4、1.9、2.5）×108、不同濃度（1000、2000mg／L）、不同水溶液礦化度（500、1000、3000、5000、7000 mg／L）的聚合物溶液電阻率，并與同礦化度的NaCl溶液對比見圖1、圖2。從實驗結果可以看出，①各種溶液均隨著溶液礦化度的增大，電阻率逐漸減小，礦化度大于3000mg／L后各溶液電阻率趨近一致；②同礦化度條件下的NaCl溶液電阻率要略高于聚合物溶液電阻率；③隨著聚合物溶液濃度增加，溶液電阻率略有減??；④聚合物分子量對聚合物溶液電阻率影響很小。實驗結果可得出結論：聚合物溶液具有一般稀電解質溶液的導電特征，礦化度是影響聚合物溶液導電特性的主要因素。

2.2 聚合物驅巖心電阻率實驗

選取長垣北2－21－檢P51取心井樣品中孔隙度、滲透率相近的2塊巖樣，飽和7000mg／L的NaCl溶液，溶液電阻率0.75Ω·m，油驅至束縛水狀態(tài)（見表1）；再分別用配置好的清水聚合物和污水聚合物溶液驅替至殘余油狀態(tài)，驅替過程中測量飽和度與巖心電阻率變化。實驗結果（見圖3）表明，污水聚合物驅巖樣電阻率隨含水飽和度的增加單調下降，而清水聚合物驅巖樣的電阻率隨飽和度的變化比較復雜。在清水聚合物注入巖心后，電阻率值開始下降，當含水飽和度超過一定值后，電阻率值隨含水飽和度值的增大先升后降，形成“S”形曲線。將清水聚驅“S”形變化曲線劃分為3個階段：①電阻率下降階段、②電阻率上升階段、③電阻率下降階段。在①階段，含水飽和度的增大對電阻率的影響居主導地位，巖樣電阻率隨含水飽和度的增大，電阻率逐漸降低；在②階段，注入聚合物溶液的淡化作用增強，混合液電阻率一直處于增大的趨勢，其對巖心電阻率的影響作用大于含水飽和度的影響，因此，隨著含水飽和度的增大，巖心電阻率出現了上升趨勢；在③階段，注入聚合物液和原始水離子交換趨于平衡，混合液電阻率接近于注入水電阻率，含水飽和度的增大對電阻率的變化居主導地位，因此，巖心電阻率出現了下降的趨勢。聚合物驅巖心電阻率變化趨勢類似于水驅過程的巖心電阻率變化[9－10]。

表1 聚合物驅巖樣物性及溶液參數表

圖3 巖樣飽含NaCl溶液和聚合物溶液擴散吸附電位對比

3 聚和物驅巖心自然電位實驗

配置礦化度為7000mg／L的NaCl溶液，同樣配制聚合物溶液的污水礦化度為7000mg／L，模擬泥漿濾液的礦化度為1300mg／L（電阻率3.8Ω·m左右）（見表2）；測量巖心擴散吸附電位應用的是電化學方法，采用電極電位穩(wěn)定、精度高的甘汞電極，2個測量電極間的電位差很小，一致性較好。巖心兩端溶液的體積大于500mL，且通過排液孔閥門控制溶液以2mL／min的流速流動，保持原始濃度。實驗中用高輸入阻抗的電壓表進行測量，當記錄儀表的電位值穩(wěn)定不變，即認為巖心內部的擴散吸附作用達到了平衡，記錄該電位值。采用上述實驗方法測量得到不同孔隙度巖樣在飽和NaCl溶液和飽和聚合物溶液擴散吸附電位值見圖4。巖樣飽含水溶液的擴散吸附電位明顯高于巖樣飽含聚合物溶液的擴散吸附電位，其原因在于聚合物溶液黏度增加，溶液中離子活度降低；聚合物分子鏈吸附溶液中部分鈉離子，減少鈉離子擴散數量，從而使巖樣擴散吸附電位降低，所以對于相同條件下的儲層（鉆井泥漿液也相同），聚合物驅后儲層自然電位測井值要比水驅后的儲層自然電位測井值低。

測井中自然電位SP值由式（1）轉化

式中，Eda－E′da為擴散吸附電位（或電動勢），mV；rm為泥漿電阻，Ω；rsd為砂巖電阻，Ω；rsh為泥巖電阻，Ω。

表2 聚合物驅自然電位實驗巖樣物性及溶液參數表

4 聚合物驅巖心聲波實驗

為研究聚合物溶液對聲速的影響，實驗首先研究聚合物溶液的質量濃度變化對溶液聲速影響，設計聚合物溶液濃度從200mg／L變化到5000mg／L，通過測量縱波速度，轉換為時差。實驗結果表明，隨著聚合物濃度增大，聲速減小，時差增大；其變化規(guī)律見圖4。

圖4 不同質量濃度聚合物溶液聲波時差變化

聲波測井能反映儲層的巖性、物性等信息，實驗目的是考察注聚合物驅儲層和水驅儲層聲波曲線差異。實驗選取研究區(qū)9塊不同物性巖樣，分成3組，分別飽和3000、5000、7000mg／L的地層水，將巖樣用油驅替至束縛水，再將巖樣用淡水驅替至殘余油；最后用配制的聚合物驅溶液驅替到不出油為止。實驗采用美國新英格蘭公司生產的多功能巖石聲波參數自動測量系統(tǒng)（AUTOLAB1000）在一定溫度和壓力下測量巖石縱波速度，并換算為不同狀態(tài)下的巖樣聲波時差，對比聚合物驅后殘余油巖樣和淡水驅替殘余油巖樣聲波時差的變化（見表3）。

表3 2000mg／L聚合物溶液驅后與淡水驅后聲波巖樣時差對比

表3中，Δt1為淡水驅替殘余油巖樣的聲波時差，Δt2為聚合物驅巖樣的聲波時差，Δt＝Δt2－Δt1為2個聲波時差之差。從實驗結果看，聚合物驅后殘余油巖樣和淡水驅替殘余油巖樣聲波時差的差別很小，平均絕對差值為5.1μs／m，聚合物驅巖石較水驅巖石的聲學特性變化不大，聚合物驅后儲層聲波測井解釋與水驅儲層基本一致。

5 聚合物驅巖心核磁共振實驗

實驗采用英國共振儀器公司生產的MARAN-2M型核磁共振巖心分析儀。實驗中選擇聚合物分子量為1.9×108，聚合物溶液質量濃度為1000 mg／L，配制聚合物溶液的水的礦化度為1000mg／L。巖樣首先飽和礦化度為7000mg／L的模擬原始地層水；用模擬油驅水至束縛水；用聚合物驅油至殘余油。制備了飽含水巖樣、束縛水巖樣、殘余油巖樣，分別測量不同飽和狀態(tài)下巖樣的弛豫譜，得到巖樣在飽含水、束縛水及聚合物驅后殘余油下的核磁共振T2譜（見圖5）。從圖5中可以看出，含油飽和度大，T2譜略有左移，但從T2譜的分布區(qū)間來看，聚合物驅殘余油巖樣與束縛水狀態(tài)下巖樣的T2譜差異較小。因此，單純利用核磁共振測井資料評價儲層聚合物驅受效與否存在較大的困難。

6 結 論

圖5 聚合物驅巖樣核磁共振T2譜分布圖

（1）聚合物溶液具有稀電解質特性，在聚合物驅儲層所用的聚合物驅替液與水驅所用污水礦化度相同的情況下，注入聚合物溶液不會使儲層電阻率升高。

（2）清水配注聚合物驅巖樣同比物性相當的污水驅巖樣電阻率高；在地層原始水礦化度與污水礦化度比值小于經驗值2.5左右的情況下，污水聚合物驅和污水驅巖樣均隨水飽和度的增大電阻率單調下降。聚合物溶液會導致擴散吸附電動勢降低，從而使自然電位幅度減小。

（3）與水驅相比，聚合物驅巖樣的聲波時差變化不明顯，這為水驅與聚合物驅后儲層聲波孔隙度測井解釋模型的統(tǒng)一建立奠定了基礎。

（4）單純利用核磁共振測井弛豫信息評價儲層聚合物驅受效與否存在較大困難。

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