协同特性控制与油驱方法在异质水库高效开发中的应用

《Geoenergy Science and Engineering》：Synergistic Profile Control and Oil-Displacement Method for Efficient Development of Heterogeneous Reservoirs

本研究提出采用双涂层微球（BCMS）与疏水改性纳米SiO2/MoS2复合驱油技术，通过均质和非均质岩心实验优化参数。在9000-12000mD储层中，BCMS封堵率达96.69%；纳米复合材料使4.93-19.87mD储层采收率提升15%-22%，复合模型采收率提高36.6%。揭示了“宏观封堵-微观驱油”协同机制，为异质储层高效开发提供技术支撑。

　　在石油工业中，特别是在开发复杂地质结构的非均质油藏时，面临着诸多技术难题。这些油藏通常具有多样的孔隙结构，包括细小的喉道和频繁的裂缝或大孔隙通道。由于这些结构的复杂性，常规的驱油方法在实际应用中常常无法达到理想的油藏开发效果。例如，水驱和化学驱等传统方法在提高油藏采收率方面存在一定的局限性，尤其是在处理非均质油藏中的残余油时，效率往往较低。因此，研究更有效的驱油技术成为提升非均质油藏开发水平的关键。

近年来，微尺度调剖技术和纳米驱油技术因其在改善油藏非均质性方面的潜力而受到广泛关注。微尺度调剖技术主要通过选择性堵塞高渗透性通道，优化流体流动路径，从而提高驱油效率。常用的调剖剂包括凝胶类调剖剂、颗粒类调剖剂以及微球类调剖剂。这些技术在提升宏观扫油效率方面表现出色，但在微观尺度上对残余油的驱替能力有限。相比之下，纳米驱油技术通过改变岩石润湿性、降低油水界面张力以及稳定乳化液等方式，显著提高了油藏的微观驱油效率。然而，其应用受到传播范围受限和流体流动性控制不足的影响，导致难以实现对整个油藏的高效利用。

鉴于单一技术在解决非均质油藏问题上的局限性，研究者们开始探索将微尺度调剖与纳米驱油技术相结合的协同作用机制。这种复合驱油系统能够兼顾宏观扫油效率和微观油驱效率，从而更全面地提高油藏的采收率。然而，目前在设计和评估这种协同系统方面仍存在诸多不足，例如对应用范围的界定不够清晰，对油驱效果的评估体系尚不完善。因此，本研究旨在通过开发一种新型的增强采收率（EOR）系统，结合双层包覆微球（BCMS）和部分疏水改性二氧化硅/二硫化钼纳米颗粒，以优化微-纳米粒子系统的注入参数，实现调剖与油驱的双重效果。

本研究的创新点在于提出了“宏观堵塞–微观油驱”的协同作用机制，并通过实验验证了该机制在非均质油藏中的有效性。实验采用均质和非均质岩心模型，系统研究了微球浓度、注入速度和注入体积等因素对系统性能的影响。结果显示，在渗透率为9000至12000毫达西（mD）的油藏中，BCMS-D调剖系统能够实现超过90%的堵塞率。而在渗透率梯度小于等于10的油藏中，采用5%的微球浓度和0.03孔隙体积（PV）的注入量，能够显著提升残余油的驱替效率。此外，在渗透率范围为4.93至19.87 mD的油藏中，纳米复合驱油系统能够将采收率提高22%以上；而在渗透率为1至100 mD的油藏中，采收率提升幅度约为15%。在矩阵-裂缝模型中，微-纳米复合驱油系统能够提高采收率36.6%。

通过实验研究，本研究不仅明确了BCMS-D调剖系统和纳米复合驱油系统的优化参数，还揭示了其协同作用的机理。研究发现，BCMS-D在达到临界油藏温度后，其内部结构开始熔化，促使微球之间形成较强的结合，同时外部涂层能够填充桥接微球的孔隙，增强堵塞效果。微球的平均粒径为119.4微米，其在高压条件（10 MPa）下表现出良好的结合稳定性。而纳米复合驱油系统则通过改善油水界面特性，提高油藏的微观驱油效率。研究进一步表明，微球与纳米颗粒的协同作用能够有效改善油藏的非均质性，提高整体的驱油效果。

此外，本研究还探讨了微球浓度对堵塞性能的影响。实验选择了纯HPAM溶液（不含颗粒，浓度为0.2 wt%）和三种含相同HPAM浓度但不同微球浓度的体系（2 wt%、3 wt%、5 wt%）。选择HPAM溶液的原因在于其能够满足微球的悬浮要求，同时还能提高整个体系的粘度。实验结果表明，随着微球浓度的增加，堵塞效果也随之提升。特别是在5 wt%的微球浓度下，堵塞率显著提高，达到最佳效果。这一发现为实际应用中如何选择合适的微球浓度提供了重要的参考依据。

在研究过程中，还对微球和纳米颗粒的协同作用机制进行了深入分析。研究发现，微球的堵塞作用能够有效改善流体的流动路径，从而提高宏观扫油效率；而纳米颗粒则通过降低油水界面张力和增强乳化稳定性，提高了微观油驱效率。这种协同作用不仅能够提高油藏的整体采收率，还能够减少化学剂的使用量，提高驱油过程的经济性。因此，微-纳米复合驱油系统在非均质油藏中的应用具有广阔的前景。

本研究还对微球和纳米颗粒的复合体系进行了系统的实验验证。实验结果表明，BCMS-D调剖系统和纳米复合驱油系统在非均质油藏中的协同作用显著，能够有效改善油藏的非均质性，并提高采收率。同时，研究还发现，微球和纳米颗粒的协同作用不仅体现在物理堵塞和油驱效果上，还可能涉及化学反应和界面调控等多个方面。这些发现为今后在非均质油藏中进一步优化复合驱油系统提供了理论依据和技术支持。

在实际应用中，如何有效设计和应用微-纳米复合驱油系统仍然是一个重要的研究课题。本研究通过实验分析，明确了该系统的优化参数，并揭示了其在不同渗透率油藏中的应用效果。研究结果表明，该系统在不同渗透率的油藏中均能发挥较好的作用，尤其是在高渗透率油藏中，堵塞效果显著；而在低渗透率油藏中，油驱效果则更为突出。因此，微-纳米复合驱油系统具有广泛的应用前景，能够为非均质油藏的高效开发提供重要的技术支持。

本研究还对微球和纳米颗粒的协同作用机制进行了深入探讨。研究发现，微球的堵塞作用能够有效改善流体的流动路径，提高宏观扫油效率；而纳米颗粒则通过改变油水界面特性，提高微观油驱效率。这种协同作用不仅能够提高油藏的整体采收率，还能够减少化学剂的使用量，提高驱油过程的经济性。因此，微-纳米复合驱油系统在非均质油藏中的应用具有广阔的前景。

通过本研究的系统分析，可以得出以下主要结论：首先，BCMS-D调剖系统在高渗透率油藏中表现出良好的堵塞效果，能够显著提高采收率；其次，纳米复合驱油系统在低渗透率油藏中具有较高的油驱效率，能够有效提高采收率；再次，微球与纳米颗粒的协同作用能够显著改善油藏的非均质性，提高整体的驱油效果；最后，通过优化微球浓度、注入速度和注入体积等参数，可以实现调剖与油驱的双重效果，从而提高非均质油藏的采收率。

此外，本研究还对微球和纳米颗粒的协同作用机制进行了深入探讨。研究发现，微球的堵塞作用能够有效改善流体的流动路径，提高宏观扫油效率；而纳米颗粒则通过改变油水界面特性，提高微观油驱效率。这种协同作用不仅能够提高油藏的整体采收率，还能够减少化学剂的使用量，提高驱油过程的经济性。因此，微-纳米复合驱油系统在非均质油藏中的应用具有广阔的前景。

本研究的实验结果表明，BCMS-D调剖系统和纳米复合驱油系统在非均质油藏中的协同作用显著，能够有效改善油藏的非均质性，并提高采收率。同时，研究还发现，微球和纳米颗粒的协同作用不仅体现在物理堵塞和油驱效果上，还可能涉及化学反应和界面调控等多个方面。这些发现为今后在非均质油藏中进一步优化复合驱油系统提供了理论依据和技术支持。

在实际应用中，如何有效设计和应用微-纳米复合驱油系统仍然是一个重要的研究课题。本研究通过实验分析，明确了该系统的优化参数，并揭示了其在不同渗透率油藏中的应用效果。研究结果表明，该系统在不同渗透率的油藏中均能发挥较好的作用，尤其是在高渗透率油藏中，堵塞效果显著；而在低渗透率油藏中，油驱效果则更为突出。因此，微-纳米复合驱油系统具有广泛的应用前景，能够为非均质油藏的高效开发提供重要的技术支持。

综上所述，本研究通过系统实验和理论分析，揭示了微-纳米复合驱油系统在非均质油藏中的优化参数和协同作用机制。研究结果表明，该系统能够有效提高油藏的采收率，并改善油藏的非均质性。同时，研究还发现，微球和纳米颗粒的协同作用不仅能够提高宏观扫油效率和微观油驱效率，还能够减少化学剂的使用量，提高驱油过程的经济性。这些发现为今后在非均质油藏中进一步优化复合驱油系统提供了重要的理论依据和技术支持。