摘要
“微球调驱提高采收率技术”于“十三五”期间在长庆油田投入规模化应用，前人研究发现微球调驱的主要作用机理是:大量小粒径微球滞留在孔喉内，增大高渗层的渗流阻力，降低高渗层渗透率，使后续注入流体转向，波及体积扩大。显然，微球在孔喉中的滞留与吸附作用具有相关性，以往研究考虑微球与地层岩石矿物间相互作用者甚少。此外，“纳米微球+表活剂”调驱机制中“混注式”与“段塞式”孰优孰劣，未能形成统一性认识。 基于此，本文以反相微乳液聚合法制成的JCP-1纳米微球为主要研究对象。首先，通过理化性能测试发现其陈化膨胀过程中具有聚集特性，粒径分布曲线呈现高斯分布形态，粒径膨胀倍数为25倍。浓度小于3000mg·L-1时，Weissenberg效应相对较弱。有利于微球向地层深部运移。耐温性能优异，热重分析过程显示300℃以下微球质量稳定。微球溶液触变性强，且矿化度对微球溶液黏度影响有限;其次，采用淀粉-碘化镉法实现对该型微球溶液体系浓度的标定，运用两种测量路径测定其在岩石矿物表面的吸附量，并明确岩石矿物表面吸附作用的强弱程度，结果显示:黏土矿物对微球的吸附能力整体比其它矿物强，吸附能力最强是高岭石，最弱的是石英，二者吸附量变化值相差14.75倍，钾长石对微球吸附量变化值分别是钠长石和石英的1.96倍和8.42倍，矿物含量、微球初始浓度、温度是岩石矿物对微球吸附能力的主要因素。并基于Kozeny-Carman公式和微球与矿物间的吸附作用，提出在“不完全封堵”条件下实现“部分液流转向”的作用机理;然后，基于微球与矿物间的吸附性认识，建立考虑微球与岩石矿物相互作用的微球运移解析模型，借助算例对比验证了解析模型。通过讨论浓度边界问题和微球扩散范围问题，认为微球与矿物间的相互作用可使微球溶液浓度显著降低，微球向基质扩散过程对微球运移起限制作用，不利于深部调驱;最后，针对纳米微球调驱机制，对比了“纳米微球+表活剂混注式驱油”与“纳米微球+表活剂段塞式驱油”两种调驱机制的提采效果，确定了最佳调驱方案和相关参数。认为“混注式驱油”效果差的原因是二者混合后黏度增大，对表活剂界面活性和形成胶束的能力具有屏蔽作用，油水界面张力降幅缩小，从而不利于驱油。 论文重点围绕微球与岩石矿物间的相互作用、调驱机制的优化展开研究，进一步明确了微球在储层吸附、运移与调驱作用机理，并为微球调驱技术的进一步推广与应用提供依据。
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