利用天然沸石顆粒具有比表面大、吸附能力強、密度小和成本低等特點,研究油藏特高滲透層封堵的效果。通過室內物理模擬,對天然沸石物化性能進行測定,分析其調驅機理,并進行調驅效果評價和礦場應用分析。

天然沸石顆粒具有不規則的外形結構,這使得它在巖石孔隙內運移時易與孔喉發生相互作用,甚至發生捕集,導致過流斷面減小,流動阻力增加,產生較好的調剖效果。絲光天然沸石與斜發天然沸石在外形上也存在差異,絲光天然沸石晶形結構明顯,呈條帶狀,這使得其在巖石孔道中運移時更容易發生捕集,進而產生較好的調剖效果。

天然沸石孔隙直徑為0.3~1.1nm,聚合物分子鏈直徑約為0.218nm,聚合物分子鏈直徑小于天然沸石孔隙直徑時,才可以在天然沸石孔道內,形成多層吸附,導致天然沸石聚合物吸附量遠大于油藏砂巖的吸附量。聚合物在天然沸石顆粒表面的多層吸附,相當于在顆粒外表形成了一個由聚合物分子組成的包裹層,這使得天然沸石顆粒的視體積增大、被捕集的概率增大,但顆粒同時也表現出“黏彈性”,當其遇到孔隙喉道時發生形變,從而減少被捕集概率,這種“捕集-釋放”過程會增大流動阻力。此外,吸附在天然沸石顆粒外表和孔隙內表面的聚合物分子鏈間會發生纏繞,這會增大天然沸石顆粒在孔隙內的流動阻力。

油田在經過長期高強度注水或注聚開發后,注入井和采出井附近區域巖石結構會遭到不同程度的破壞,破碎的巖石骨架和膠結物會隨采出液流到地面,并在注采井間形成大孔道或高滲透條帶。對于大孔道或高滲透條帶的注入井,現有聚合物凝膠類調驅劑已不適應油藏非均質狀況的實際需求。除依靠顆粒自身的封堵作用外,天然沸石優良吸附特性(見圖2)也能發揮“天然沸石聚合物溶液”驅油劑良好的調驅作用。

總之,天然沸石具有比表面大、吸附能力強和密度小等特點,可以與聚合物溶液形成多層吸附,使天然沸石聚合物溶液吸附量大于天然油砂的吸附量;天然沸石顆粒具有不規則外形結構,有利于在多孔介質內被捕集,減小孔道的過流斷面,產生更大的附加流動阻力,進而獲得更好的調驅效果;天然沸石的段塞尺寸越大、注入時機越早、Zeolite質量分數越大,調驅效果越好。