利用天然沸石颗粒具有比表面大、吸附能力强、密度小和成本低等特点,研究油藏特高渗透层封堵的效果。通过室内物理模拟,对天然沸石物化性能进行测定,分析其调驱机理,并进行调驱效果评价和矿场应用分析。

天然沸石颗粒具有不规则的外形结构,这使得它在岩石孔隙内运移时易与孔喉发生相互作用,甚至发生捕集,导致过流断面减小,流动阻力增加,产生较好的调剖效果。丝光天然沸石与斜发天然沸石在外形上也存在差异,丝光天然沸石晶形结构明显,呈条带状,这使得其在岩石孔道中运移时更容易发生捕集,进而产生较好的调剖效果。

天然沸石孔隙直径为0.3~1.1nm,聚合物分子链直径约为0.218nm,聚合物分子链直径小于天然沸石孔隙直径时,才可以在天然沸石孔道内,形成多层吸附,导致天然沸石聚合物吸附量远大于油藏砂岩的吸附量。聚合物在天然沸石颗粒表面的多层吸附,相当于在颗粒外表形成了一个由聚合物分子组成的包裹层,这使得天然沸石颗粒的视体积增大、被捕集的概率增大,但颗粒同时也表现出“黏弹性”,当其遇到孔隙喉道时发生形变,从而减少被捕集概率,这种“捕集-释放”过程会增大流动阻力。此外,吸附在天然沸石颗粒外表和孔隙内表面的聚合物分子链间会发生缠绕,这会增大天然沸石颗粒在孔隙内的流动阻力。

油田在经过长期高强度注水或注聚开发后,注入井和采出井附近区域岩石结构会遭到不同程度的破坏,破碎的岩石骨架和胶结物会随采出液流到地面,并在注采井间形成大孔道或高渗透条带。对于大孔道或高渗透条带的注入井,现有聚合物凝胶类调驱剂已不适应油藏非均质状况的实际需求。除依靠颗粒自身的封堵作用外,天然沸石优良吸附特性(见图2)也能发挥“天然沸石聚合物溶液”驱油剂良好的调驱作用。

总之,天然沸石具有比表面大、吸附能力强和密度小等特点,可以与聚合物溶液形成多层吸附,使天然沸石聚合物溶液吸附量大于天然油砂的吸附量;天然沸石颗粒具有不规则外形结构,有利于在多孔介质内被捕集,减小孔道的过流断面,产生更大的附加流动阻力,进而获得更好的调驱效果;天然沸石的段塞尺寸越大、注入时机越早、Zeolite质量分数越大,调驱效果越好。