关于利用二氧化碳-水/聚合物复合替代注水技术在异质水库中提高石油采收率的研究

《ACS Omega》：Research on Enhanced Oil Recovery by CO2–Water/Polymer Composite Alternative Flooding in Heterogeneous Reservoirs

高渗透与中低渗透储层中CO2-水交替 flooding及聚合物复合交替 flooding的驱油效率与机制差异研究。采用平行长岩心实验结合核磁共振（NMR）技术，对比不同渗透性储层（TX高-中渗透，CS中-低渗透）中两种方法的效果。实验表明：CO2-水交替大-小 slug 注入可有效抑制高渗透储层气体窜流，提升大孔隙油 displacement 效率；而中低渗透储层需通过聚合物调整流体黏度及孔喉结构，实现微观孔隙调控，显著降低残余油饱和度。NMR分析显示聚合物能增强小孔道渗透率，抑制气体主通道形成，两种方法具有储层差异性适配特征。

　　在石油开采领域，面对地质构造复杂、渗透性差异显著的非均质油藏，传统的水驱技术常常面临“高渗透区域优先流动，而低渗透区域未被有效扫洗”的困境，这严重限制了油藏的最终采收率。因此，研究者们不断探索新的驱油方式，以提升油藏开发效率，同时减少流体的不均匀分布现象。其中，二氧化碳–水交替气驱（CO?–WAG）技术因其降低原油粘度、补充能量、以及具有碳封存的环保优势，成为提高采收率的重要手段之一。然而，非均质油藏的复杂结构使得这种技术在实际应用中也存在一定的局限性，例如在高渗透区域中容易形成气驱通道，导致流体的不均匀分布，从而影响整体的驱油效率。

为了解决上述问题，近年来研究者提出将聚合物驱与CO?–WAG技术结合，形成一种复合驱油方式。这种技术通过提高水相粘度，改善流体的流动性，从而有效控制流体的分布，并减少气体通道的形成。然而，目前大多数研究集中在单一类型的油藏，如纯高渗透或纯低渗透油藏，缺乏对中高渗透和中低渗透油藏之间差异适应性的系统研究。因此，本研究选取了某油田中TX区块（主要为中高渗透）和CS区块（主要为中低渗透）的岩心样本，进行一系列平行长岩心驱油实验，以探究CO?–WAG和CO?–水/聚合物复合交替驱油技术在不同油藏条件下的适应性与效率提升机制。

实验过程中，研究者采用了不同大小的周期性气水 slug（气水块），并结合核磁共振（NMR）技术，对驱油过程中的油相分布、孔隙结构变化以及流体流动状态进行定量分析。通过这种技术，能够更直观地了解驱油过程中流体的分布情况，以及不同孔隙尺度下油相的利用情况。NMR技术通过检测氢核的弛豫信号，能够反映岩心的孔隙大小和分布，同时对气驱通道、油水空间分布以及可动流体含量进行实时监测，为揭示驱油过程中的动态流体分布和孔隙尺度驱油机制提供了关键手段。

实验结果显示，在CO?–WAG驱油过程中，TX区块（中高渗透）的岩心采收率高于CS区块（中低渗透）。这表明在中高渗透油藏中，CO?–WAG技术能够有效控制气体通道，提升油藏的采收效率。而在CO?–水/聚合物复合交替驱油过程中，CS区块的岩心采收率显著优于TX区块，这说明在中低渗透油藏中，聚合物的引入能够有效改善流体的流动性，提升微观扫洗效率，同时增强驱油的稳定性。此外，研究还发现，聚合物在中低渗透岩心中的吸附与膨胀作用，可以有效堵塞高渗透通道，迫使后续流体进入未被扫洗的小孔隙和中孔隙区域，从而激活残留油。

从实验结果来看，CO?–WAG技术在中高渗透油藏中表现出良好的适应性，其通过周期性补充水相能量，显著抑制了CO?的气驱通道，同时保持了较低的驱油压力差。这表明该技术能够在不依赖聚合物的情况下，实现经济且高效的开发。而CO?–水/聚合物复合交替驱油技术则在中低渗透油藏中表现出更强的适应性，其通过聚合物的粘弹性作用，提高了水相的粘度，改善了流体的流动性，并通过优化驱油比，提升了驱油效率。研究还表明，聚合物在中低渗透油藏中的应用，不仅有助于改善微观扫洗效率，还能有效控制驱油过程中的流体分布，减少气水相分离，提高驱油的稳定性。

此外，研究还通过NMR技术对驱油过程中不同孔隙尺度的油相分布进行了分析。结果显示，在单一CO?–水驱油阶段，TX区块的中高渗透岩心中，大孔隙（>1 μm）的油相采收率较高，而小孔隙的油相采收率较低。这表明，在中高渗透油藏中，CO?–水驱油能够有效提升大孔隙中的油相采收率，但在小孔隙中仍存在一定的扫洗盲区。而在CO?–水/聚合物复合驱油阶段，聚合物的引入显著改善了小孔隙中的油相分布，使得油相采收率有所提升，同时减少了气驱通道的形成。这说明，聚合物在中低渗透油藏中具有显著的吸附与堵塞作用，能够有效改善流体的分布，提高驱油效率。

研究还发现，在中高渗透油藏中，CO?–水交替驱油技术能够通过调整周期性气水块的大小，实现对流体的动态控制。例如，在TX区块中，采用0.2 PV的气水块进行大块驱油，能够有效提升大孔隙的油相采收率，而在后续的小块驱油阶段，采用0.1 PV的气水块进行驱油，能够进一步改善流体的分布，提升驱油效率。而在中低渗透油藏中，由于孔隙结构复杂，流体的迁移阻力较大，CO?–水交替驱油技术的效果有限，因此需要引入聚合物驱油技术，以提高驱油效率。聚合物的粘弹性作用能够有效提高水相的粘度，改善流体的流动性，同时通过吸附和堵塞作用，提高驱油的稳定性。

此外，研究还通过对比实验，验证了不同驱油技术在不同油藏条件下的适应性。结果显示，CO?–水交替驱油技术在中高渗透油藏中表现优异，而CO?–水/聚合物复合驱油技术则在中低渗透油藏中表现出更强的适应性。这种差异性表明，不同的油藏类型需要采用不同的驱油技术，以实现最佳的驱油效果。同时，研究还发现，驱油过程中不同阶段的采收率变化与油藏的渗透性、孔隙结构以及流体的分布密切相关。因此，通过调整驱油方式和周期性气水块的大小，能够有效提升不同油藏类型的采收率。

总体而言，本研究通过系统的实验设计和分析，揭示了CO?–水交替驱油和CO?–水/聚合物复合驱油技术在不同渗透性油藏中的适应性差异。研究结果表明，CO?–水交替驱油技术在中高渗透油藏中能够有效控制气体通道，提升油藏的采收率，而在中低渗透油藏中，聚合物的引入能够有效改善流体的分布，提高驱油效率。这些结论为类似油藏的差异化开发提供了理论支持和实践参考，同时也为实现低能耗、高效率的油藏开发提供了新的思路和技术路径。