黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)提高采收率的影響探究

摘 要：化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)是一種應(yīng)用價(jià)值比較高的新型采油技術(shù)，在我國(guó)大多數(shù)油田當(dāng)中都發(fā)揮了一定的作用，但是它的采收率很大程度上受到油田土壤成分的影響，為了進(jìn)一步提升化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)的采收效率，必須要充分了解黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)提高采收率的影響。在這種情況下，根據(jù)我國(guó)大部分油田的儲(chǔ)層礦物成分進(jìn)行分析，對(duì)常見(jiàn)的幾種黏土礦物（高嶺石、蒙脫石、綠泥石、伊利石）對(duì)化學(xué)驅(qū)采收效率的影響加以探究。

關(guān)鍵詞：黏土礦物;采收率;吸附;驅(qū)油效果;化學(xué)驅(qū)

分類號(hào)：TE357.46

引言

黏土礦物是十分常見(jiàn)的土壤成分，它的水膨脹性非常高，在油氣田土壤當(dāng)中大量存在，其中含有的一系列礦物成分可能會(huì)與化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)中的化學(xué)藥劑產(chǎn)生反應(yīng)并影響采收效率。部分專家學(xué)者對(duì)黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)提高采收率的影響進(jìn)行了研究，確實(shí)取得了一定的研究成果，比如綠泥石的聚合物吸附能力比較突出、高嶺石的表面活性劑吸附能力比較強(qiáng)，以此為基礎(chǔ)調(diào)整化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)方法，才能達(dá)到提升化學(xué)驅(qū)采收效率的目標(biāo)。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.材料與儀器

為了徹底了解黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)提高采收率的影響，利用KPS-2型石油磺酸鹽、水解聚丙烯酰胺、伊利石、綠泥石、石英、鈣基蒙脫石等材料模擬化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)在地層中與黏土礦物反應(yīng)的情況，實(shí)驗(yàn)巖心采用長(zhǎng)度20cm、直徑2cm的填砂管模型進(jìn)行模擬，其中填入80目粗石英砂與235目細(xì)石英砂材料，即可形成與油田開(kāi)采時(shí)相仿的巖心結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的水膨脹實(shí)驗(yàn)、填砂管模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn)等提供有效支持。

2.黏土礦物水膨脹性實(shí)驗(yàn)

將1g黏土礦物添加到10ml帶刻度的帶塞試管當(dāng)中，而后對(duì)此時(shí)試管的讀數(shù)進(jìn)行記錄，再向其中添加6ml左右的水，對(duì)試管進(jìn)行振蕩，經(jīng)三分鐘后再添加2ml水進(jìn)行振蕩，此時(shí)可明顯觀察到黏土礦物未產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象。為保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完整性，將此試管放置在水平臺(tái)面上靜置24小時(shí)，觀察此時(shí)試管的讀數(shù)，并對(duì)黏土礦物水膨脹倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

3.填砂管模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

將提前準(zhǔn)備好的填砂管抽成真空，三到四小時(shí)后添加足量模擬水，并確定此時(shí)填砂管內(nèi)部材料的孔隙度，并根據(jù)多次滲透率的測(cè)定和計(jì)算結(jié)果平均值，確定其最終結(jié)果。利用模擬油驅(qū)水飽和油，到填砂管模型出口處不再出水為止判定原始含油飽和度，再將飽和油狀態(tài)下的填砂管模型放置在40℃的條件下靜置24小時(shí)。利用恒速法實(shí)驗(yàn)確定水驅(qū)采收率，并向其中注入聚表二元體系，對(duì)其出液量進(jìn)行記錄，在二元體系注入量達(dá)到1 PV后改水驅(qū)，待出口含水率達(dá)到98%以后，計(jì)算化學(xué)驅(qū)提高采收率。

二、結(jié)果與討論

1.黏土礦物膨脹倍數(shù)

經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)可得出高嶺石、蒙脫石、綠泥石、伊利石這幾種黏土礦物的水膨脹率，除了伊利石沒(méi)有發(fā)生顯著膨脹以外，高嶺石、蒙脫石、綠泥石都出現(xiàn)了一定程度的膨脹變形，膨脹率從高到低分別為蒙脫石、高嶺石和綠泥石。之所以出現(xiàn)水膨脹率不同的情況，主要是因?yàn)椴煌ね恋V物離子結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而發(fā)生了晶格膨脹和滲透膨脹現(xiàn)象，比如蒙脫石的晶層結(jié)構(gòu)當(dāng)中含有二價(jià)鈣離子，因此靜電引力大于晶層斥力，遇水的情況下只發(fā)生晶格膨脹現(xiàn)象，遇水后每1g蒙脫石材料體積能夠增加一倍;再比如高嶺石當(dāng)中的陽(yáng)離子交換容量不穩(wěn)定，顆粒分散度越大、陽(yáng)離子交換容量越大，外露羥基吸收水中的氫離子，在宏觀上就出現(xiàn)了體積增加的現(xiàn)象。

2.黏土礦物及石英砂比表面積測(cè)定

利用BET多點(diǎn)法，對(duì)高嶺石、蒙脫石、綠泥石、伊利石等黏土礦物及石英砂的比表面積進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)看，不同黏土礦物的比表面積有比較大的差異，黏土礦物的比表面積遠(yuǎn)大于石英砂，因此黏土礦物將會(huì)對(duì)化學(xué)藥劑形成吸附效果，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，幾種黏土礦物比表面積從大到小分別為蒙脫石、高嶺石、綠泥石、伊利石。

3.含黏土礦物填砂管模型驅(qū)油效果

向填砂管模型當(dāng)中添加不同種類的、同等質(zhì)量的黏土礦物和石英砂，并對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)采收效率有一定的影響，但純石英砂的對(duì)照組采收率則沒(méi)有發(fā)生明顯變化，比黏土礦物組的采收效率高。不難發(fā)現(xiàn)，黏土礦物對(duì)化學(xué)驅(qū)提高采收率確實(shí)有一定的影響，因此工作人員在利用化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候，必須要充分考慮本地區(qū)土壤當(dāng)中黏土礦物的種類和含量，適當(dāng)調(diào)整化學(xué)藥劑的使用量，保證化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)能夠真正發(fā)揮作用。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，幾種黏土礦物的化學(xué)驅(qū)采收率由低到高為蒙脫石、綠泥石、高嶺石、伊利石，和上文中測(cè)定的比表面積順序完全相同，比如蒙脫石的比表面積比較大，因此它的表面活性劑吸附能力更強(qiáng)，再加上它還具有較大的水膨脹率，遇到水份的時(shí)候體積能快速膨脹到原本的一倍以上，會(huì)導(dǎo)致巖層縫隙堵塞等問(wèn)題，導(dǎo)致化學(xué)驅(qū)采收效率大幅度下降;再比如綠泥石的化學(xué)驅(qū)采收率也比較低，這主要是因?yàn)榫G泥石的結(jié)構(gòu)比較特殊，其中的二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子等具有增加聚合物驅(qū)替巖心的能力，會(huì)導(dǎo)致孔隙堵塞進(jìn)而影響到化學(xué)驅(qū)采收效率。

4.結(jié)論

黏土礦物確實(shí)會(huì)對(duì)化學(xué)驅(qū)采收率造成影響，幾種常見(jiàn)的黏土礦物水膨脹性各有不同，蒙脫石的水膨脹率最大、伊利石最小。在化學(xué)驅(qū)提高采收率程度方面，蒙脫石的程度遠(yuǎn)大于綠泥石等。

三、結(jié)論

黏土礦物通常指的是含有鋁元素、鎂元素的含水硅酸鹽礦物，是構(gòu)成土壤和黏土巖的主要成分，遇水后具有一定的可塑性，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，黏土礦物的存在可能會(huì)對(duì)采收效率產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)黏土礦物水膨脹性實(shí)驗(yàn)、填砂管模型驅(qū)油實(shí)驗(yàn)等一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高嶺石、蒙脫石、綠泥石、伊利石等幾種黏土礦物的水膨脹性、吸附能力各有不同，可以此為基礎(chǔ)對(duì)化學(xué)驅(qū)采油技術(shù)進(jìn)行一定的調(diào)整，保證石油開(kāi)采質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：孫安培（1986—），男，民族：漢，籍貫：遼寧遼中，本科畢業(yè)于西南石油大學(xué)，碩士畢業(yè)于西南石油大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：油藏跟蹤調(diào)整，現(xiàn)從事油藏開(kāi)發(fā)。

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