龍運(yùn)前，朱維耀，韓宏彥，王 明，徐 洋

（1.浙江海洋學(xué)院創(chuàng)新應(yīng)用研究院，浙江舟山316022；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；3.中國石化中原油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南濮陽457001；4.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000）

低滲透儲層納微米聚合物顆粒分散體系的流動機(jī)制

龍運(yùn)前1，朱維耀2，韓宏彥2，王 明3，徐 洋4

（1.浙江海洋學(xué)院創(chuàng)新應(yīng)用研究院，浙江舟山316022；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；3.中國石化中原油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南濮陽457001；4.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊065000）

利用微孔濾膜模擬低滲透儲層的喉道，將微孔濾膜過濾實(shí)驗(yàn)和激光粒度儀相結(jié)合，對納微米聚合物顆粒分散體系在微孔濾膜過濾前后的粒徑分布規(guī)律進(jìn)行研究，并分析水化時(shí)間、注入壓力、核孔膜尺寸、顆粒尺寸和顆粒濃度對粒徑分布的影響。結(jié)果表明：保持其他條件為恒定值，存在一個最佳水化時(shí)間范圍為大于240 h，在該水化時(shí)間范圍內(nèi)，聚合物顆粒彈性變形能力逐步增強(qiáng)，使得更大粒徑的聚合物顆粒得以通過1.2 μm的喉道；增大注入壓力，有助于更大粒徑的聚合物顆粒通過1.2 μm的喉道；增大聚合物顆粒濃度，會增強(qiáng)聚合物顆粒在1.2 μm喉道處的封堵效果；不同尺寸分布的聚合物顆粒分散體系與一定大小的喉道相適應(yīng)；聚合物顆粒粒徑與喉道直徑比值δ≥3.0的范圍為聚合物顆粒直接封堵流動區(qū)域，1.0≤δ＜3.0的范圍為聚合物顆粒彈性流動區(qū)域，δ＜1.0的范圍為架橋封堵流動區(qū)域。

低滲透儲層；納微米聚合物顆粒；微孔濾膜過濾法；流動機(jī)制

低滲透儲層滲透率小、流體受約束力大、流動性差，且非均質(zhì)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中高滲透性油藏，致使開采效果差。納微米聚合物顆粒調(diào)驅(qū)技術(shù)成為提高低滲透儲層開發(fā)效果的重要手段［1-2］。通過納微米材料合成方法，由聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和活性劑等聚合，制備得到與喉道直徑匹配的納微米聚合物微球［3-6］。其調(diào)驅(qū)機(jī)制是納微米聚合物微球隨注入水進(jìn)入油層后，在多孔介質(zhì)中可自由移動，在喉道處堆積產(chǎn)生封堵，對水流產(chǎn)生阻力，使后續(xù)水流轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生繞流。因納微米聚合物微球具有一定的黏彈性，封堵壓差增大到一定的程度時(shí)，微球會發(fā)生彈性變形，使其可通過喉道繼續(xù)向深部進(jìn)行運(yùn)移，從而實(shí)現(xiàn)逐級深度調(diào)驅(qū)［7-8］。鄭曉宇等［9］使用微孔濾膜過濾法研究了HPAM/AlCit交聯(lián)聚合物溶液封堵特征，Zhao等［10-13］研究了交聯(lián)聚合物微球體系封堵特性，趙永鴻等［14］對新型柔性樹脂調(diào)驅(qū)體系的封堵特性進(jìn)行了研究。筆者用微孔濾膜模擬低滲透儲層的喉道，將微孔濾膜過濾實(shí)驗(yàn)和激光粒度儀相結(jié)合，對納微米聚合物顆粒分散體系在微孔濾膜過濾前后的粒徑分布規(guī)律進(jìn)行研究，并分析水化時(shí)間、注入壓力、核孔膜尺寸、顆粒尺寸和顆粒濃度對粒徑分布的影響。在對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析基礎(chǔ)上，分析納微米聚合物顆粒分散體系在喉道處的流動機(jī)制。

1 儲層孔喉特征

實(shí)驗(yàn)所采用的是美國Coretest公司制造的ASPE-730恒速壓汞儀，進(jìn)汞壓力0～1000 psi（約為7 MPa），進(jìn)汞速度為0.000 05 mL/min，汞與巖心接觸角140°，界面張力485 mN/m。對62塊巖心進(jìn)行孔喉尺寸分布測定，巖心滲透率為（0.04～1 776）× 10-3μm2，其中6塊代表性巖心的喉道半徑和孔道半徑分布曲線見圖1和圖2?？梢钥闯觯S著巖心滲透率增大，喉道半徑分布曲線整體右移，占最大分布頻率的喉道半徑也逐漸增大。不同滲透率巖心的喉道半徑分布曲線相差較大，而孔隙半徑分布曲線相差不大。這說明巖心的滲透率由喉道決定，跟孔隙大小無關(guān)，則聚合物顆粒在儲層中的流動由喉道決定。

圖1 喉道半徑分布曲線Fig.1 Distribution curves of throat radius

圖2 孔隙半徑分布曲線Fig.2 Distribution curves of pore radius

62塊巖心的喉道半徑平均值與巖心滲透率的關(guān)系見圖3。由圖3可知，隨著巖心滲透率增大，平均喉道半徑大致呈增大趨勢，基本滿足冪律關(guān)系。擬合得到平均喉道半徑與滲透率的關(guān)系式為

式中，r為喉道半徑平均值，μm；k為滲透率，10-3μm2。低滲透儲層按滲透率為標(biāo)準(zhǔn)可分為3類，第1類為常規(guī)低滲透儲層，平均滲透率在（10～50）×10-3μm2；第2類為特低滲透儲層，平均滲透率在（1～10）×10-3μm2；第3類為超低滲透儲層，平均滲透率在（0.1～1）×10-3μm2。則超低滲透儲層喉道平均半徑小于1 μm，特低滲透儲層喉道平均半徑在1～2 μm，常規(guī)低滲透儲層喉道平均半徑在2～5 μm。

圖3 平均喉道半徑隨滲透率變化曲線Fig.3 Variation of average throat radius with permeability

2 流動模擬實(shí)驗(yàn)

2.1 試劑與儀器

試劑：丙烯酰胺/丙烯酸/N，N-亞甲基雙丙烯酰胺聚合物顆粒；氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、氯化鈣、氫氧化鈉、鹽酸，均為分析純試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；地層水礦化度為0.5 g/L；模擬油，室溫下黏度為2.52 mPa ·s；醋酸纖維素微孔濾膜，上海興亞凈化材料廠生產(chǎn)；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制，去離子水經(jīng)0.22 μm的醋酸纖維素微孔濾膜過濾。

儀器：恒溫水浴振蕩箱；MasterSizer2000型激光粒度分析儀，英國Malvern公司生產(chǎn)，采用He-Ne光源，激光電源的功率為10 mW，測定波長為633 nm，儀器測試范圍0.02～2000 μm，測定溫度為25℃；微孔濾膜過濾裝置；直徑為0.45、0.8、1.2、2.0和3.0 μm的聚碳酸酯核孔膜，孔密度為5×106個/ cm2，膜直徑為48 mm，膜厚為10 μm，北京北化膜分離技術(shù)有限公司生產(chǎn)；恒壓泵，江蘇海安縣石油科研儀器有限公司生產(chǎn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

低滲透儲層巖心喉道長度位于0～50μm，主要集中分布在5～10 μm，平均喉道長度約為10 μm［15］。核孔膜幾何形狀規(guī)則，孔徑均勻，基本是圓柱形的直通孔，厚度與喉道長度基本相當(dāng)［16］。利用不同孔徑的單層聚碳酸酯核孔膜來模擬低滲透儲層喉道，分析聚合物顆粒通過喉道的能力，微孔濾膜實(shí)驗(yàn)流程見圖4。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖4實(shí)驗(yàn)流程，連接實(shí)驗(yàn)裝置；②將核孔膜用過濾水潤濕，小心地平鋪在多孔介質(zhì)裝置中，要求沒有卷曲、折疊；③旋緊容器下面的出水閥門，在容器中加入一定體積的納微米聚合物分散體系溶液；④打開恒壓泵和出水閥門，在一定的壓力下，緩慢過濾納微米聚合物分散體系溶液，通過電子天平連續(xù)稱量過濾出來的溶液體系，計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)自動記錄數(shù)據(jù)；⑤分別取一定體積過濾前后的納微米聚合物顆粒分散體系，為了防止顆粒團(tuán)聚，使用超聲波儀進(jìn)行超聲分散；⑥利用英國Malvern公司MasterSizer2000型激光粒度分析儀測定過濾前后納微米聚合物顆粒分散體系粒徑分布，在不同水化時(shí)間、注入壓力、核孔膜尺寸、顆粒尺寸和顆粒濃度下重復(fù)該實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中用NaCl來調(diào)節(jié)聚合物顆粒分散體系溶液的礦化度，質(zhì)量濃度均為5 g/L。

圖4 微孔濾膜流動模擬裝置示意圖Fig.4 Experimental devices diagram of microporous membrane

3 結(jié)果分析

3.1 水化時(shí)間對粒徑分布的影響

注入壓力為0.1 MPa時(shí)，將質(zhì)量濃度為1.5 g/L的聚合物顆粒分散體系在60℃下水化不同時(shí)間，經(jīng)1.2 μm核孔膜過濾前后的粒徑分布見圖5。

由圖5可知，過濾前，隨著水化時(shí)間增加，聚合物顆粒水化膨脹尺寸逐漸增大，粒徑分布曲線逐漸右移，體系中分布頻率最多的聚合物顆粒粒徑逐漸增大，但所占比例逐漸降低；過濾后，小粒徑顆粒分布頻率增大，而大粒徑顆粒分布頻率降低，且粒徑分布范圍更為集中。水化時(shí)間24、72、120 h的聚合物顆粒分散體系均集中在1.26 μm處，且分布頻率隨水化時(shí)間增加而增大。隨著水化時(shí)間進(jìn)一步增大，聚合物顆粒變形能力變強(qiáng)，水化時(shí)間240、360 h的聚合物顆粒分散體系中占最大分布頻率的顆粒粒徑逐漸增大，分別為1.42 μm和1.58 μm，而分布頻率逐漸降低。這說明對于水化時(shí)間小于240 h的聚合物顆粒，尺寸小于1.26 μm的顆粒容易通過1.2 μm喉道，而當(dāng)水化時(shí)間大于240 h時(shí)，由于顆粒變形能力變強(qiáng)，粒徑在1.26～1.58 μm的顆粒也較容易通過1.2 μm喉道。

把δ定義為聚合物顆粒粒徑跟喉道直徑的比值。按δ不同區(qū)間統(tǒng)計(jì)分析見圖6?？梢钥闯觯讦摹?范圍，無論水化多長時(shí)間，過濾后粒徑所占比例均增大，水化時(shí)間小于120 h尤為明顯，水化120和360 h，所占比例分別增加了40.73%和15.13%；過濾后隨著水化時(shí)間的增加，所占比例逐漸減小，當(dāng)水化時(shí)間由24 h增至360 h時(shí)，比例值減小了69.74%。在1＜δ≤1.5，水化時(shí)間小于120 h時(shí)，過濾后顆粒所占比例下降，但水化時(shí)間大于120 h后，顆粒所占比例高于過濾前，水化120 h，所占比例減小了10.24%，而水化時(shí)間增至360 h時(shí)，所占比例則增加了28.03%。說明隨著顆粒變形能力變強(qiáng)，顆粒通過喉道能力增強(qiáng)。在1.5＜δ≤3.0范圍，無論水化多長時(shí)間，過濾后粒徑所占比例均降低，說明該范圍只有少數(shù)的聚合物顆粒依靠變形能力通過喉道；在δ＞3范圍，基本上可以認(rèn)為聚合物顆粒不通過1.2 μm的喉道。

圖5 不同水化時(shí)間的聚合物顆粒分散體系粒徑分布Fig.5 Distribution curves of polymer particles size at different hydration time

圖6 不同水化時(shí)間下δ分布變化特征Fig.6 Distribution characteristics of δ at different hydration times

圖7 不同注入壓力下顆粒分散體系粒徑分布Fig.7 Distribution curves of polymer particles size at different injection pressure

3.2 注入壓力對粒徑分布的影響

溫度為60℃時(shí)，水化72 h，質(zhì)量濃度為1.5 g/L的聚合物顆粒分散體系在不同壓差下經(jīng)1.2 μm核孔膜過濾前后的粒徑分布見圖7。由圖7可知，過濾后隨著注入壓力增大，過濾后聚合物顆粒分散體系粒徑分布曲線整體右移，體系中所占最大比例顆粒的粒徑逐漸增大，但比例值逐漸減少，注入壓力由0.01 MPa增大至0.2 MPa，粒徑由1.0 μm增至1.42 μm，比值由29.64%降至17.45%。說明大粒徑聚合物顆粒必須在一定的壓力下依靠變形通過喉道，注入壓力增大有利于較大粒徑的聚合物顆粒通過喉道，曲線上表現(xiàn)為大粒徑顆粒分布頻率升高。此外，增大注入壓力可以破壞小粒徑顆粒間的架橋作用，使得小粒徑聚合物顆粒通過喉道。

聚合物顆粒分散體系過濾前后粒徑分布統(tǒng)計(jì)分析見圖8。由圖8可知，在δ≤1范圍，隨著注入壓力增大，聚合物顆粒所占比例逐漸減少，注入壓力由0.01 MPa增至0.2 MPa，比例值減少了43.79%。說明低壓差下，小粒徑聚合物顆粒的架橋作用比較強(qiáng)，直接能通過顆粒數(shù)量較少；而高壓差下，大壓差對架橋的破壞作用使得更多不同粒徑的聚合物小顆粒通過喉道。在1＜δ≤1.5范圍，聚合物顆粒所占比例隨著注入壓力增大而增加，注入壓力由0.01 MPa增至0.2 MPa，比例值增大了32.84%。說明由于粒徑增大，聚合物顆粒只能依靠變形通過喉道，而注入壓力對聚合物顆粒通過喉道起著至關(guān)重要的作用，在更大的注入壓力下，在1.2 μm的喉道處通過的聚合物顆粒粒徑越大。同時(shí)，對小顆粒的架橋作用破壞力更強(qiáng)，也使更多不同粒徑的顆粒通過。在1.5＜δ≤3.0范圍，隨著注入壓力增大，聚合物顆粒所占比例逐漸增加，注入壓力由0.01 MPa增至0.2 MPa，比例值由1.1%增至12.05%，說明聚合物顆粒需要更大的注入壓力才能通過喉道，可以認(rèn)為當(dāng)注入壓力小于0.05 MPa時(shí)，聚合物顆粒很難通過直徑為1.2 μm的喉道。

圖8 不同注入壓力下δ分布變化特征Fig.8 Distribution characteristics of δ at different injection pressure

3.3 核孔膜尺寸對粒徑分布的影響

注入壓力為0.1 MPa時(shí)，水化72 h，質(zhì)量濃度為1.5 g/L的聚合物顆粒分散體系在60℃下經(jīng)不同尺寸的核孔膜過濾前后的粒徑分布見圖9。

由圖9可知，過濾后隨著核孔膜尺寸變小，小粒徑聚合物顆粒所占比例急劇增大，且分布范圍大幅度變窄，在通過小于0.8 μm的核孔膜現(xiàn)象尤為明顯，核孔膜尺寸由3.0 μm降低至0.45 μm，體系中所占比例最多的顆粒粒徑由1.6 μm減少至0.8 μm，比值由16.81%增大至23.62%。說明隨著喉道減小，對聚合物顆粒分散體系的通過能力變差，大部分的聚合物顆粒在喉道處形成了堵塞，而通過大于2.0 μm核孔膜的聚合物分散體系顆粒粒徑分布，跟過濾前相比變化不大。說明尺寸大于2.0 μm喉道對該分散體系中的聚合物顆粒封堵效果較弱。

圖9 不同核孔膜尺寸下顆粒分散體系粒徑分布Fig.9 Distribution curves of polymer particles size at different pore size

聚合物顆粒分散體系過濾前后粒徑分布統(tǒng)計(jì)分析見圖10。

圖10 不同核孔膜尺寸下δ分布變化特征Fig.10 Distribution characteristics of δ at different pore size

3.4 顆粒尺寸對粒徑分布的影響

改變聚合物顆粒合成條件，得到不同初始粒徑分布的聚合物顆粒，分別配制質(zhì)量濃度為1.5 g/L的聚合物顆粒分散體系。在60℃下水化72 h后，平均粒徑分別為1.13、1.24、1.68、1.83和1.97 μm。在注入壓力0.1 MPa下，將這些聚合物顆粒分散體系經(jīng)1.2 μm核孔膜過濾前后的粒徑分布見圖11。

圖11 不同平均粒徑的顆粒分散體系粒徑分布Fig.11 Distribution curves of polymer particles size at different average particles size

由圖11可知，過濾前隨著顆粒平均粒徑增大，粒徑分布曲線整體明顯右移。過濾后隨著聚合物顆粒平均粒徑增大，聚合物顆粒分散體系粒徑分布范圍逐漸變窄，體系中所占比例最大的顆粒粒徑趨于一致，比值逐漸增大，顆粒平均粒徑由1.13 μm增大到1.97 μm，粒徑由1.0 μm增大到1.26 μm，比值由15.64%增大到25.04%。說明水化時(shí)間相同的聚合物顆粒，其變形通過能力基本一致，顆粒粒徑越大，在喉道處的封堵能力越強(qiáng)，通過喉道的能力越差。

聚合物顆粒分散體系過濾前后粒徑分布統(tǒng)計(jì)分析見圖12。

由圖12可知，在δ≤1范圍，過濾后，平均粒徑較小的顆粒所占比例增幅較小，平均粒徑較大的顆粒所占比例增幅較大，平均粒徑為1.13 μm的顆粒增幅為9.93%，平均粒徑為1.97 μm的顆粒增幅達(dá)到46.18%。在1＜δ≤1.5范圍，過濾后顆粒所占比例減少，隨著平均粒徑增大，降幅逐漸降低，平均粒徑為1.13 μm的顆粒降幅為8.07%，平均粒徑為1.97 μm的顆粒降幅減小至2.74%。在1.5＜δ≤3.0范圍，過濾后顆粒所占比例急劇減小，隨著平均粒徑增大降幅逐漸增大，平均粒徑為1.13 μm的顆粒降幅為1.86%，而平均粒徑為1.97 μm的顆粒降幅增大至42.06%。在δ＞3范圍，含有該范圍內(nèi)顆粒的分散體系中在過濾后均沒有檢測到。這說明1.2 μm核孔膜主要對1.5＜δ≤3.0范圍內(nèi)的顆粒產(chǎn)生較強(qiáng)的封堵效果，而對1＜δ≤1.5范圍內(nèi)的顆粒具有一定的封堵效果，對δ≤1范圍內(nèi)的顆粒封堵效果較弱。

圖12 不同平均粒徑下δ分布變化特征Fig.12 Distribution characteristics of δ at different average particles sizes

3.5 顆粒濃度對粒徑分布的影響

分別配制不同濃度的聚合物顆粒分散體系，在60℃下水化72 h，在注入壓力0.1 MPa下，將這些聚合物顆粒分散體系經(jīng)1.2 μm核孔膜過濾前后的粒徑分布見圖13。

由圖13可知，隨著顆粒濃度增加，核孔膜封堵能力增強(qiáng)，導(dǎo)致過濾后粒徑分布曲線整體左移，大顆粒所占比例減少，小顆粒所占比例增大。過濾后體系中所占比例最多的顆粒其粒徑隨著顆粒濃度增加而減小，比值逐漸增大；顆粒質(zhì)量濃度由0.5 g·L-1增至2.5 g·L-1，顆粒的粒徑由1.59 μm減小到1.0 μm，比值由17.82%增大到25.98%。說明隨著顆粒質(zhì)量濃度增大，1.2 μm核孔膜對聚合物顆粒的封堵能力增強(qiáng)，體系中顆粒數(shù)量的增多更有利于發(fā)生架橋作用，導(dǎo)致更多顆粒被滯留。

圖13 不同顆粒濃度下顆粒分散體系粒徑分布Fig.13 Distribution curves of polymer particles size at different particles concentration

聚合物顆粒分散體系過濾前后不同區(qū)間粒徑分布統(tǒng)計(jì)分析見圖14。

圖14 不同顆粒濃度下δ分布變化特征Fig.14 Distribution characteristics of δ at different particles concentration

由圖14可知，在δ≤1范圍，隨著顆粒質(zhì)量濃度增大，顆粒所占比例逐漸增大，顆粒質(zhì)量濃度由0.5 g/L增至2.5 g/L，顆粒所占比例增大了42.29%；在1＜δ≤1.5范圍，隨著顆粒質(zhì)量濃度增大，顆粒所占比例急劇減小，減小了33.94%；在1.5＜δ≤3.0范圍，隨著顆粒質(zhì)量濃度增大，顆粒所占比例也逐漸減小，減小了8.35%。說明隨著體系中顆粒數(shù)量增多，顆粒間的架橋加重了封堵作用，導(dǎo)致大部分較大粒徑的顆粒沒有能通過1.2 μm核孔膜，使得較大粒徑的顆粒所占比例急劇下降，同時(shí)使得小粒徑的顆粒所占比例顯著增大。

4 流動機(jī)制分析

當(dāng)聚合物顆粒分散體系注入儲層后，聚合物顆粒廣泛分布于儲層的喉道和孔道處，在儲層喉道和孔道中運(yùn)移、封堵、變形、再運(yùn)移、再封堵，不斷改變儲層中注入流體的流動方向，有效增大儲層深部的波及體積。不同尺寸的聚合物顆粒在儲層中流動時(shí)存在不同的運(yùn)移和封堵模式。聚合物顆粒在儲層中運(yùn)移包括在喉道處和孔道處的運(yùn)移，在多孔介質(zhì)喉道處的運(yùn)移方式主要為彈性變形通過，而在孔道處主要發(fā)生聚合物顆粒滯流。聚合物顆粒對多孔介質(zhì)的封堵發(fā)生在喉道處，封堵方式分為直接封堵、架橋封堵。通過分析微孔濾膜流動特征實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到如下認(rèn)識：

（1）在聚合物顆粒粒徑與喉道直徑比值δ≥3范圍，聚合物顆粒的變形能力不足以使顆?？朔枇νㄟ^喉道而發(fā)生直接封堵，見圖15（a）。

（2）在1.0≤δ＜3.0范圍，聚合物顆粒在喉道處發(fā)生彈性變形，通過喉道，顆粒能夠部分恢復(fù)，彈性變形有利于顆粒深部調(diào)剖，見圖15（b）。

（3）在δ＜1.0范圍，聚合物顆粒在喉道處發(fā)生架橋封堵。該范圍尺寸的聚合物顆粒，顆粒粒徑不同會發(fā)生不同類型的封堵［17］。根據(jù)架橋封堵原理認(rèn)為，當(dāng)0.468＜δ＜1.0時(shí)，喉道處主要發(fā)生2個聚合物顆粒的架橋封堵，見圖15（c）；當(dāng)0.292＜δ≤0.468時(shí)，喉道處主要發(fā)生3個聚合物顆粒的架橋封堵，見圖15（d）；當(dāng)0.157＜δ≤0.292時(shí)，喉道處主要發(fā)生4個以上聚合物顆粒的架橋封堵，見圖15（e）；當(dāng)δ≤0.157時(shí)，聚合物顆粒直接通過喉道，不形成固相封堵，見圖15（f）。

（4）在孔道處，由于孔道尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于喉道，在孔道處聚合物顆粒主要以顆粒的聚集引起滯流的方式來改變注入流體的流度，見圖15（g）。

圖15 聚合物顆粒在喉道處的流動機(jī)制Fig.15 Flow mechanism of polymer particles in throat

5 結(jié) 論

（1）保持其他條件為恒定值，存在一個最佳水化時(shí)間范圍為大于240 h，在該水化時(shí)間范圍，聚合物顆粒彈性變形能力逐步增強(qiáng)，使得更大粒徑的聚合物顆粒得以通過1.2 μm的喉道。

（2）注入壓力增大，有助于更大顆粒的聚合物顆粒通過1.2 μm的喉道；聚合物顆粒質(zhì)量濃度增大，則會增強(qiáng)聚合物顆粒在1.2 μm的喉道處的封堵效果。

（3）不同尺寸分布的聚合物顆粒分散體系與一定大小的喉道相適應(yīng)。

（4）聚合物顆粒粒徑與喉道直徑比值δ≥3的區(qū)域?yàn)榫酆衔镱w粒直接封堵流動區(qū)域；1.0≤δ＜3.0的區(qū)域?yàn)榫酆衔镱w粒彈性流動區(qū)域；δ＜1.0的區(qū)域?yàn)榧軜蚍舛铝鲃訁^(qū)域。

［1］ 黎曉茸，張營，賈玉琴，等.聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)在長慶油田的應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，2012，29（4）：419-422. LI Xiaorong，ZHANG Ying，JIA Yuqin，et al.Application of polymer microspheres profile cotrolling technology in Changqing Oilfield［J］.Oilfield Chemistry，2012，29（4）：419-422.

［2］ 鄭明科，沈煥文，王碧濤，等.聚合物納米微球調(diào)驅(qū)技術(shù)在低滲透油田的應(yīng)用及效果［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（12）：32-35. ZHENG Mingke，SHEN Huanwen，WANG Bitao，et al. Polymer nanospheres control and flooding in low permeability oil fields and effects［J］.Petrochemical Industry Application，2012，31（12）：32-35.

［3］ 曾慶橋，孟慶春，劉媛，等.聚合物微球深部調(diào)驅(qū)技術(shù)在復(fù)雜斷塊油藏的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：91-94. ZENG Qingqiao，MENG Qingchun，LIU Yuan，et al. Application of polymeric microspheres deep profile control technique in complex fault block reservoir［J］.Oil Drilling&Production Technology，2012，34（5）：91-94.

［4］ WANG Xinyan，ZHANG Yihe，Lü Fengzhu，et al. Cross-linked polystyrene microspheres as density reducing agent in drilling fluid［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2011，78：529-533.

［5］ 林偉民，陳永浩，曹敏，等.深部調(diào)剖劑YG聚合物微球性能評價(jià)與應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，2011，28（3）：327-330. LIN Weimin，CHEN Yonghao，CAO Min，et al.Evaluation and application of YG polymer microspheres as deep profile control agent［J］.Oilfield Chemistry，2011，28（3）：327-330.

［6］ 宋岱鋒，賈艷平，于麗，等.孤島油田聚驅(qū)后聚合物微球調(diào)驅(qū)提高采收率研究［J］.油田化學(xué)，2008，25（2）：165-169. SONG Daifeng，JIA Yanping，YU Li，et al.Further enhanced oil recovery by using polymer minispheres at Gudao OilField after polymer flood［J］.Oilfield Chemistry，2008，25（2）：165-169.

［7］ 周元龍，姜漢橋，王川，等.核磁共振研究聚合物微球調(diào)驅(qū)微觀滲流機(jī)制［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，28（1）：70-75. ZHOU Yuanlong，JIANG Hanqiao，WANG Chuan，et al. Experimental study on microscopic percolation mechanism of polymer microsphere profile control and flooding by nuclear magnetic resonance［J］.Journal of Xi'an Shiyou U-niversity（Natural Science Edition），2013，28（1）：70-75.

［8］ CHAUVETEAU G，DENYS K，ZAITOUN A，et al.New insight on polymer adsorption under high flow rates［R］.SPE 75183，2002.

［9］ 鄭曉宇，王濤，佟倩倩，等.HPAM/AlCit交聯(lián)聚合物溶液微孔膜過濾行為研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，27（6）：87-90. ZHENG Xiaoyu，WANG Tao，TONG Qianqian，et al. Filtration behaviors of HPAM-Aluminum Citrate linked polymer solution using microporous filtering membrane［J］.Journal of the University of Petroleum，China（Edition of Natural Science），2003，27（6）：87-90.

［10］ HUA Zhao，LIN Meiqin，GUO Jinru，et al.Study on plugging performance of cross-linked polymer microspheres with reservoir pores［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2013，105：70-75.

［11］ LAKSHMI D S，SENTHILMURUGAN B，DRIOLI E，et al.Application of ionic liquid polymeric microsphere in oil field scale control process［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2013，112：69-77.

［12］ 馬海霞，林梅欽，李明遠(yuǎn)，等.交聯(lián)聚合物微球體系性質(zhì)研究［J］.應(yīng)用化工，2006，35（6）：453-457. MA Haixia，LIN Meiqin，LI Mingyuan，et al.Study of property of linked polymer micro-ball［J］.Applied Chemical Industry，2006，35（6）：453-457.

［13］ 林梅欽，董朝霞，彭勃，等.交聯(lián)聚丙烯酰胺微球的形狀與大小及封堵特性研究［J］.高分子學(xué)報(bào)，2011（1）：48-53. LIN Meiqin，DONG Zhaoxia，PENG Bo，et al.Size and plugging properties of crosslinked polyacrylamide microspheres［J］.Acta Polymercia Sinica，2011（1）：48-53.

［14］ 趙永鴻.新型柔性樹脂調(diào)驅(qū)體系的封堵特性研究［J］.應(yīng)用化工，2010，39（3）：323-328. ZHAO Yonghong.The plugging property of flexible neoresin compound system［J］.Applied Chemical Industry，2010，39（3）：323-328.

［15］ 任奕明.微觀水驅(qū)油網(wǎng)絡(luò)模擬研究［D］.成都：西南石油大學(xué)，2014. REN Yiming.Study on microcosmic network modelling of water displacing oil［D］.Chengdu：Southwest Petroleum University，2014.

［16］ 劉振宇，許元澤.聚丙烯酰胺溶液微觀流變特性的研究［J］.油田化學(xué)，1996，13（2）：145-148. LIU Zhenyu，XU Yuanze.Studies on rheological properties of HPAM solutions through porous media［J］.Oilfield Chemistry，1996，13（2）：145-148.

［17］ 王濤，肖建洪，孫煥泉，等.聚合物微球的粒徑影響因素及封堵特性［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（4）：80-82. WANG Tao，XIAO Jianhong，SUN Huanquan，et al. Study on the size influence factors and the plugging properties of polymer microspheres［J］.PGRE，2006，13（4）：80-82.

（編輯 劉為清）

Flow mechanism of aqueous dispersion system of nano/ micron-sized polymer particles in low permeability reservoir

LONG Yunqian1，ZHU Weiyao2，HAN Hongyan2，WANG Ming3，XU Yang4
（1.Innovation Application Institute，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316022，China；2.School of Civil&Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；3.Research Institute of Petroleum Exploration&Production，SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company，Puyang 457001，China；4.China Petroleum Pipeline Engineering Corporation，Langfang 065000，China）

The distribution characteristics of nano/micron-sized polymer particles size before and after filtering with microporous membranes were studied by the laser particle size analyzer，which were used to simulate the throat of low permeability reservoir.The influences of hydration time，injection pressure，microporous membrane size，polymer particle size and concentration on distribution characteristics were also analyzed.The results show that there exists an optimal hydration time range with more than 240 h on the condition of fixing other parameters，during which the gradually increasing elastic deformation of polymer particles makes larger polymer particles to flow the 1.2 μm throat.It is also found that increasing injection pressure contributes to larger polymer particles flowing through the 1.2 μm throat.However increasing polymer particles concentration can enhance the plugging effect of polymer particles in the 1.2 μm throat.The different distributions of polymerparticles size are appropriate to certain throat sizes.The range with more than or equal 3.0 of δ，which is the ratio of polymer particle size to throat diameter，is the region of polymer particles directly plugging，the range with more than or equal 1.0 and less than 3.0 of δ is the region of elastic flow，and the range with less than 1.0 of δ is the region of bridging plugging.

low permeability reservoir；nano/micron-sized polymer particles；microporous membrane filtration method；flow mechanism

TE 357.4

A

龍運(yùn)前，朱維耀，韓宏彥，等.低滲透儲層納微米聚合物顆粒分散體系的流動機(jī)制［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，39（6）：178-186.

LONG Yunqian，ZHU Weiyao，HAN Hongyan，et al.Flow mechanism of aqueous dispersion system of nano/micron-sized polymer particles in low permeability reservoir［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（6）：178-186.

1673-5005（2015）06-0178-09

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.06.024

2015-04-12

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50934003，11372033）；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2013CB228002）；浙江海洋學(xué)院科研啟動項(xiàng)目

龍運(yùn)前（1978-），男，博士，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)與提高采收率。E-mail：longyunqian@163.com。