纳米聚合物微球在裂缝型碳酸盐岩储层油/水选择性封堵性能评价（英文）

摘要

目的:对聚合物微球（PM）在碳酸盐岩基质岩心与裂缝型岩心中封堵效果和油/水选择性进行综合评价。创新点:1.制作裂缝型碳酸盐岩模型并进行等效缝宽度计算;2.显微评价PM的水化膨胀特性;3.进行聚合物微球深层封堵性能评价;4.进行聚合物微球油/水选择性封堵评估。方法:采用纳米级聚合物微球溶液,并以哈萨克斯坦北特鲁瓦裂缝型碳酸盐岩油藏储层温度（54°C）和碳酸盐岩天然裂缝尺寸（0.02～0.03 mm）为实验条件;通过碳酸盐岩裂缝型岩心模型制作、PM基本性能测试、岩心流动实验以及扫描式电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）等微观手段,对PM在碳酸盐岩基质岩心与裂缝型岩心中封堵效果和油/水选择性进行综合评价。结论:1. PM在水中具有良好的分散性和溶胀能力,3 d溶胀率高达300%以上,且对高矿化度盐水具有较强的耐受性。2.PM在基质岩心和裂缝型岩心均具有较好的深部封堵效果;30cm长岩心模型封堵实验表明,封堵后的分段压降均匀分布,岩心基质和裂缝型岩心封堵后的残余阻力系数介于3.29～5.88,封堵率介于69.58%～83.01%,且残余阻力系数越大,封堵率越高;PM在岩心中水化膨胀后可形成有效封堵,且平均封堵率高达70%以上。3.PM封堵的油/水选择系数Rw/o均小于1.0且接近于0,说明PM具有较强的油/水选择性封堵效果;这主要是因为油/水与PM作用机理不同;PM遇水后溶胀且表面粘性增加而粘连在碳酸盐岩壁面,并且不同微球之间相互团聚形成较大体积的颗粒,因此增加了对注入水的封堵效果;PM在煤油中则性能稳定,不产生溶胀和粘连效果,因此对反向注入煤油具有较低的封堵效果。4. SEM成像结果分析认为,PM在岩心喉道或天然微裂缝中的封堵机理主要包括三个方面:（1）PM单体在岩石颗粒表面吸附,降低喉道的尺寸,同时多个单颗粒小球增大了层内比表面积、降低了层内渗透率;（2）PM溶胀后在小尺寸孔道形成了机械捕集;（3）多个PM单体颗粒团聚成网状结构堵塞了大孔道。EDS元素分析技术进一步验证了其作用机理。