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摘 要：化学驱采油技术是一种应用价值比较高的新型采油技术，在我国大多数油田当中都发挥了一定的作用，但是它的采收率很大程度上受到油田土壤成分的影响，为了进一步提升化学驱采油技术的采收效率，必须要充分了解黏土矿物对化学驱提高采收率的影响。在这种情况下，根据我国大部分油田的储层矿物成分进行分析，对常见的几种黏土矿物（高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石）对化学驱采收效率的影响加以探究。
关键词：黏土矿物;采收率;吸附;驱油效果;化学驱
中图分类号：TE357.46
文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.13.298
引言：黏土矿物是十分常见的土壤成分，它的水膨胀性非常高，在油气田土壤当中大量存在，其中含有的一系列矿物成分可能会与化学驱采油技术中的化学药剂产生反应并影响采收效率。部分专家学者对黏土矿物对化学驱提高采收率的影响进行了研究，确实取得了一定的研究成果，比如绿泥石的聚合物吸附能力比较突出、高岭石的表面活性剂吸附能力比较强，以此为基础调整化学驱采油技术方法，才能达到提升化学驱采收效率的目标。
一、实验部分
1.材料与仪器
为了彻底了解黏土矿物对化学驱提高采收率的影响，利用KPS-2型石油磺酸盐、水解聚丙烯酰胺、伊利石、绿泥石、石英、钙基蒙脱石等材料模拟化学驱采油技术在地层中与黏土矿物反应的情况，实验岩心采用长度20cm、直径2cm的填砂管模型进行模拟，其中填入80目粗石英砂与235目细石英砂材料，即可形成与油田开采时相仿的岩心结构，为后续的水膨胀实验、填砂管模型驱油实验等提供有效支持。
2.黏土矿物水膨胀性实验
将1g黏土矿物添加到10ml带刻度的带塞试管当中，而后对此时试管的读数进行记录，再向其中添加6ml左右的水，对试管进行振荡，经三分钟后再添加2ml水进行振荡，此时可明显观察到黏土矿物未产生结块现象。为保证实验现象完整性，将此试管放置在水平台面上静置24小时，观察此时试管的读数，并对黏土矿物水膨胀倍数进行计算。
3.填砂管模型驱油实验
将提前准备好的填砂管抽成真空，三到四小时后添加足量模拟水，并确定此时填砂管内部材料的孔隙度，并根据多次渗透率的测定和计算结果平均值，确定其最终结果。利用模拟油驱水饱和油，到填砂管模型出口处不再出水为止判定原始含油饱和度，再将饱和油状态下的填砂管模型放置在40℃的条件下静置24小时。利用恒速法实验确定水驱采收率，并向其中注入聚表二元体系，对其出液量进行记录，在二元体系注入量达到1 PV后改水驱，待出口含水率达到98%以后，计算化学驱提高采收率。
二、结果与讨论
1.黏土矿物膨胀倍数
经过一系列实验可得出高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石这几种黏土矿物的水膨胀率，除了伊利石没有发生显著膨胀以外，高岭石、蒙脱石、绿泥石都出现了一定程度的膨胀变形，膨胀率从高到低分别为蒙脱石、高岭石和绿泥石。之所以出现水膨胀率不同的情况，主要是因为不同黏土矿物离子结构不同，进而发生了晶格膨胀和渗透膨胀现象，比如蒙脱石的晶层结构当中含有二价钙离子，因此静电引力大于晶层斥力，遇水的情况下只发生晶格膨胀现象，遇水后每1g蒙脱石材料体积能够增加一倍;再比如高岭石当中的阳离子交换容量不稳定，颗粒分散度越大、阳离子交换容量越大，外露羟基吸收水中的氢离子，在宏观上就出现了体积增加的现象。
2.黏土矿物及石英砂比表面积测定
利用BET多点法，对高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石等黏土矿物及石英砂的比表面积进行测定，根据测定结果来看，不同黏土矿物的比表面积有比较大的差异，黏土矿物的比表面积远大于石英砂，因此黏土矿物将会对化学药剂形成吸附效果，根据实验结果来看，几种黏土矿物比表面积从大到小分别为蒙脱石、高岭石、绿泥石、伊利石。
3.含黏土礦物填砂管模型驱油效果
向填砂管模型当中添加不同种类的、同等质量的黏土矿物和石英砂，并对其实验结果进行分析，可以发现黏土矿物对化学驱采收效率有一定的影响，但纯石英砂的对照组采收率则没有发生明显变化，比黏土矿物组的采收效率高。不难发现，黏土矿物对化学驱提高采收率确实有一定的影响，因此工作人员在利用化学驱采油技术进行开采的时候，必须要充分考虑本地区土壤当中黏土矿物的种类和含量，适当调整化学药剂的使用量，保证化学驱采油技术能够真正发挥作用。经过实验发现，几种黏土矿物的化学驱采收率由低到高为蒙脱石、绿泥石、高岭石、伊利石，和上文中测定的比表面积顺序完全相同，比如蒙脱石的比表面积比较大，因此它的表面活性剂吸附能力更强，再加上它还具有较大的水膨胀率，遇到水份的时候体积能快速膨胀到原本的一倍以上，会导致岩层缝隙堵塞等问题，导致化学驱采收效率大幅度下降;再比如绿泥石的化学驱采收率也比较低，这主要是因为绿泥石的结构比较特殊，其中的二价铁离子、三价铁离子等具有增加聚合物驱替岩心的能力，会导致孔隙堵塞进而影响到化学驱采收效率。
4.结论
黏土矿物确实会对化学驱采收率造成影响，几种常见的黏土矿物水膨胀性各有不同，蒙脱石的水膨胀率最大、伊利石最小。在化学驱提高采收率程度方面，蒙脱石的程度远大于绿泥石等。
三、结语
黏土矿物通常指的是含有铝元素、镁元素的含水硅酸盐矿物，是构成土壤和黏土岩的主要成分，遇水后具有一定的可塑性，在油田开发过程中，黏土矿物的存在可能会对采收效率产生一定的影响。通过黏土矿物水膨胀性实验、填砂管模型驱油实验等一系列实验发现，高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石等几种黏土矿物的水膨胀性、吸附能力各有不同，可以此为基础对化学驱采油技术进行一定的调整，保证石油开采质量。
参考文献：
[1]粘土矿物碱耗动力学模型研究.四川省，西南石油大学，2001-01-01.
[2]王强，高明，刘朝霞，马德胜，刘皖露.化学驱提高采收率潜力评价方法研究[J].钻采工艺，2017，40（01）：41-43+7.
[3]杜春泽，刘卫东，孙灵辉，丛苏男，支联有，杨烨，王磊，曾利军.黏土矿物对化学驱提高采收率的影响[J].应用化工，2018，47（11）： 2314-2316.
[4]刘培松，李小红，赵梦云，张治军，蔡天聪.化学驱提高原油采收率的研究进展[J].化学研究，2019，30（01）：1-12.
作者简介：孙安培（1986—），男，民族：汉，籍贯：辽宁辽中，本科毕业于西南石油大学，硕士毕业于西南石油大学，职称：工程师，研究方向：油藏跟踪调整，现从事油藏开发。
关键词：黏土矿物;采收率;吸附;驱油效果;化学驱
中图分类号：TE357.46
文献标识码：A DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.13.298
引言：黏土矿物是十分常见的土壤成分，它的水膨胀性非常高，在油气田土壤当中大量存在，其中含有的一系列矿物成分可能会与化学驱采油技术中的化学药剂产生反应并影响采收效率。部分专家学者对黏土矿物对化学驱提高采收率的影响进行了研究，确实取得了一定的研究成果，比如绿泥石的聚合物吸附能力比较突出、高岭石的表面活性剂吸附能力比较强，以此为基础调整化学驱采油技术方法，才能达到提升化学驱采收效率的目标。
一、实验部分
1.材料与仪器
为了彻底了解黏土矿物对化学驱提高采收率的影响，利用KPS-2型石油磺酸盐、水解聚丙烯酰胺、伊利石、绿泥石、石英、钙基蒙脱石等材料模拟化学驱采油技术在地层中与黏土矿物反应的情况，实验岩心采用长度20cm、直径2cm的填砂管模型进行模拟，其中填入80目粗石英砂与235目细石英砂材料，即可形成与油田开采时相仿的岩心结构，为后续的水膨胀实验、填砂管模型驱油实验等提供有效支持。
2.黏土矿物水膨胀性实验
将1g黏土矿物添加到10ml带刻度的带塞试管当中，而后对此时试管的读数进行记录，再向其中添加6ml左右的水，对试管进行振荡，经三分钟后再添加2ml水进行振荡，此时可明显观察到黏土矿物未产生结块现象。为保证实验现象完整性，将此试管放置在水平台面上静置24小时，观察此时试管的读数，并对黏土矿物水膨胀倍数进行计算。
3.填砂管模型驱油实验
将提前准备好的填砂管抽成真空，三到四小时后添加足量模拟水，并确定此时填砂管内部材料的孔隙度，并根据多次渗透率的测定和计算结果平均值，确定其最终结果。利用模拟油驱水饱和油，到填砂管模型出口处不再出水为止判定原始含油饱和度，再将饱和油状态下的填砂管模型放置在40℃的条件下静置24小时。利用恒速法实验确定水驱采收率，并向其中注入聚表二元体系，对其出液量进行记录，在二元体系注入量达到1 PV后改水驱，待出口含水率达到98%以后，计算化学驱提高采收率。
二、结果与讨论
1.黏土矿物膨胀倍数
经过一系列实验可得出高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石这几种黏土矿物的水膨胀率，除了伊利石没有发生显著膨胀以外，高岭石、蒙脱石、绿泥石都出现了一定程度的膨胀变形，膨胀率从高到低分别为蒙脱石、高岭石和绿泥石。之所以出现水膨胀率不同的情况，主要是因为不同黏土矿物离子结构不同，进而发生了晶格膨胀和渗透膨胀现象，比如蒙脱石的晶层结构当中含有二价钙离子，因此静电引力大于晶层斥力，遇水的情况下只发生晶格膨胀现象，遇水后每1g蒙脱石材料体积能够增加一倍;再比如高岭石当中的阳离子交换容量不稳定，颗粒分散度越大、阳离子交换容量越大，外露羟基吸收水中的氢离子，在宏观上就出现了体积增加的现象。
2.黏土矿物及石英砂比表面积测定
利用BET多点法，对高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石等黏土矿物及石英砂的比表面积进行测定，根据测定结果来看，不同黏土矿物的比表面积有比较大的差异，黏土矿物的比表面积远大于石英砂，因此黏土矿物将会对化学药剂形成吸附效果，根据实验结果来看，几种黏土矿物比表面积从大到小分别为蒙脱石、高岭石、绿泥石、伊利石。
3.含黏土礦物填砂管模型驱油效果
向填砂管模型当中添加不同种类的、同等质量的黏土矿物和石英砂，并对其实验结果进行分析，可以发现黏土矿物对化学驱采收效率有一定的影响，但纯石英砂的对照组采收率则没有发生明显变化，比黏土矿物组的采收效率高。不难发现，黏土矿物对化学驱提高采收率确实有一定的影响，因此工作人员在利用化学驱采油技术进行开采的时候，必须要充分考虑本地区土壤当中黏土矿物的种类和含量，适当调整化学药剂的使用量，保证化学驱采油技术能够真正发挥作用。经过实验发现，几种黏土矿物的化学驱采收率由低到高为蒙脱石、绿泥石、高岭石、伊利石，和上文中测定的比表面积顺序完全相同，比如蒙脱石的比表面积比较大，因此它的表面活性剂吸附能力更强，再加上它还具有较大的水膨胀率，遇到水份的时候体积能快速膨胀到原本的一倍以上，会导致岩层缝隙堵塞等问题，导致化学驱采收效率大幅度下降;再比如绿泥石的化学驱采收率也比较低，这主要是因为绿泥石的结构比较特殊，其中的二价铁离子、三价铁离子等具有增加聚合物驱替岩心的能力，会导致孔隙堵塞进而影响到化学驱采收效率。
4.结论
黏土矿物确实会对化学驱采收率造成影响，几种常见的黏土矿物水膨胀性各有不同，蒙脱石的水膨胀率最大、伊利石最小。在化学驱提高采收率程度方面，蒙脱石的程度远大于绿泥石等。
三、结语
黏土矿物通常指的是含有铝元素、镁元素的含水硅酸盐矿物，是构成土壤和黏土岩的主要成分，遇水后具有一定的可塑性，在油田开发过程中，黏土矿物的存在可能会对采收效率产生一定的影响。通过黏土矿物水膨胀性实验、填砂管模型驱油实验等一系列实验发现，高岭石、蒙脱石、绿泥石、伊利石等几种黏土矿物的水膨胀性、吸附能力各有不同，可以此为基础对化学驱采油技术进行一定的调整，保证石油开采质量。
参考文献：
[1]粘土矿物碱耗动力学模型研究.四川省，西南石油大学，2001-01-01.
[2]王强，高明，刘朝霞，马德胜，刘皖露.化学驱提高采收率潜力评价方法研究[J].钻采工艺，2017，40（01）：41-43+7.
[3]杜春泽，刘卫东，孙灵辉，丛苏男，支联有，杨烨，王磊，曾利军.黏土矿物对化学驱提高采收率的影响[J].应用化工，2018，47（11）： 2314-2316.
[4]刘培松，李小红，赵梦云，张治军，蔡天聪.化学驱提高原油采收率的研究进展[J].化学研究，2019，30（01）：1-12.
作者简介：孙安培（1986—），男，民族：汉，籍贯：辽宁辽中，本科毕业于西南石油大学，硕士毕业于西南石油大学，职称：工程师，研究方向：油藏跟踪调整，现从事油藏开发。