施雷庭，李 尧，叶仲斌，张言亮，张晓芹，石京平

（1.油气藏地质与开发工程国家重点实验室（西南石油大学），四川成都 610500；2.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司，陕西西安 710000；3.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

三元复合驱技术是20世纪80年代发展起来的提高采收率的方法［1-3］。该技术集中聚合物［4］、表面活性剂［5-7］、碱［8-10］的优势于一体，充分发挥三者之间的协同作用，利用三者的增黏、降低界面张力和乳化的性质［11-13］，可以较好地扩大波及体积和提高驱油效率［14-16］。目前，三元复合驱在大庆油田三类油层提高采收率的现场施工中已经得到广泛的应用。但由于大庆油田三类储层渗透率相近，且黏土矿物含量变化较大，三元复合驱后提高原油采收率的效果相差较大［17-18］。因此，有必要在渗透率相近的情况下，研究黏土矿物含量变化对三元复合驱提高原油采收率效果的影响因素，对大庆油田三类油层三元复合驱的高效开发提供理论指导。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

聚合物（DS800），相对分子质量950 万～1200万，大庆油田有限责任公司勘探开发研究院；表面活性剂（石油磺酸盐），大庆油田有限责任公司勘探开发研究院；碱（Na2CO3），四川科龙公司；大庆油田地层原油，45 ℃时的黏度为9.5 mPa·s；实验用注入水为模拟地层水，矿化度为1172 mg/L，离子组成（单位mg/L）为：Na+303、Ca2+24、Mg2+17、HCO3-511、SO42-211、Cl-106；6块天然岩心（表1），渗透率约0.3 μm2，取自大庆油田三类油层同一区块同一层位。

表1 岩心物性参数

ISCO恒压恒速驱替泵，美国ISCO公司；中间容器、全自动孔渗联测仪，海安县石油科研仪器有限公司；AniMR-150 核磁共振分析系统，上海纽迈电子科技有限公司；DX-2700X射线衍射仪，丹东浩元仪器有限公司；TGL-20M 台式高速冷冻离心机，长沙平凡仪器仪表有限公司；DiscoveryV20 蔡司体视显微镜，德国马尔公司；Bluem Electric恒温箱，美国OFPG公司。

1.2 实验方法

将岩心抽真空饱和地层水后放入岩心夹持器中，再将岩心夹持器整体放入恒温箱中，将恒温箱温度调节至45 ℃。按图1 装置流程图连接各仪器。参照国家标准GB/T 28912—2012《岩石中两相流体相对渗透率测定方法》，对岩心饱和油，并在45 ℃下老化24 h。用0.1 mL/min 的流速对岩心进行水驱油至含水率大于98%，转三元复合体系（2100 mg/L DS800+0.3%石油磺酸盐+1.2%碳酸钠）驱油，注入体积为0.3 PV，然后再水驱油至含水率超过98%时停止实验。实验过程中，每20 min更换5 mL试管接产出液，记录每根试管的出油量和出水量。

图1 驱油实验装置流程图

对实验前后的岩心进行核磁共振分析实验，获得T2图谱。用显微镜观察产出液的乳状液类型及粒径，然后放入高速冷冻离心机分离收集运移矿物，并进行X射线衍射（XRD）分析，确定矿物类型。

2 结果与讨论

2.1 产出液微观形貌特征及运移矿物XRD衍射分析

收集岩心产出液，用显微镜观察不同黏土矿物含量下的乳状液微观形貌。由图2 可见，随着黏土矿物含量增加，产出液类型由油包水型逐渐转变为水包油型，且乳状液粒径逐渐减小，直至最后（黏土矿物含量12.3%）无乳状液产出。随黏土矿物含量增加，表面活性剂的吸附量增加［19］，乳化效果变差，导致乳状液类型转变。将产出液离心后，收集滤液中的矿物烘干，由试管底部样品的XRD 分析结果（两组数据的平均值）确定运移矿物为高岭石（图3）。当黏土矿物含量大于11.1%时，才能在采集装置中明显看到运移矿物。

图2 不同黏土矿物含量的岩心产出油的乳状液微观形貌图

图3 产出液中矿物的XRD分析谱图

2.2 驱替前后的岩心孔径变化

取实验前后的岩心进行核磁共振实验。黏土矿物含量为2.3%～9.6%的实验结果类似，以9.6%含量为例。由T2谱图（图4）可见，在黏土矿物含量为9.6%时，实验前后岩心孔喉的变化较小；当黏土矿物含量大于9.6%时，黏土矿物开始运移，导致孔喉变大。在黏土矿物含量为9.6%时，实验前后岩心的孔隙度分别为21.86%、22.13%；黏土矿物含量为12.3%时，实验前后岩心的孔隙度为22.24%、23.90%。大量的黏土矿物运移导致孔喉增加。岩心孔渗变化使得驱油效果发生转变。

图4 不同黏土矿物含量的岩心实验前后的核磁共振分析T2图谱

2.3 黏土矿物含量对驱油效果的影响

黏土矿物含量对大庆油田三类油藏三元复合驱提高采收率具有较大影响。不同黏土矿物含量下，不同阶段的采收率及总采收率见表2。随着黏土矿物含量的增加，水驱采收率逐渐降低。这主要是由于黏土矿物含量增加，矿物运移明显，孔喉尺寸增大，形成了特定渗流通道，产生指进现象，导致采收率降低。注入0.3 PV三元复合驱后，提高采收率幅度先增加后降低。将数据进行拟合（图5）后，计算得到在黏土矿物含量为9.5%时，三元复合驱提高采收率幅度（15.7%）最大。这种现象的产生主要是由于（1）黏土矿物含量增加，矿物产生运移，孔喉变大。（2）黏土矿物吸附三元复合驱油体系中的表面活性剂增加，使得三元复合驱的乳化效果变差。（3）产出液中乳状液类型从油包水型转变为水包油型，且粒径变小，油滴无法被有效携带出来，洗油效率降低。当黏土矿物含量较小时，乳状液粒径大，岩心孔喉小，不利于乳状液的采出，导致采收率增幅先增加后降低。对比不同黏土矿物含量下的最终采收率可见，随着黏土矿物含量的增加，总采收率逐渐降低。

表2 不同黏土矿物含量下各驱油阶段的采收率及总采收率

图5 三元复合驱提高采收率幅度随黏土矿物含量的变化曲线

3 结论

黏土矿物含量对大庆油田三类油藏三元复合驱提高采收率具有较大影响。随黏土矿物含量的增加，矿物中的高岭石易发生运移，使岩心孔喉变大，形成特定渗流通道，导致水驱效果变差，总采收率降低。三元复合驱能有效提高该油层采收率（大于10%），采收率增幅随黏土矿物含量的增大表现出先增加后降低的趋势。在黏土矿物含量为9.5%时，采收率增幅（15.7%）最大。随着黏土矿物含量的增加，三元复合体系中表面活性剂被吸附的量增加，乳化效果变差，产出液中乳状液类型由油包水型转变为水包油型，乳状液粒径变小，油滴无法被有效携带，洗油效率降低。当黏土矿物含量较低时，岩心孔喉小，大颗粒的乳状液不利于运移。