在我国，陆相沉积的油田占据绝大多数，而这类油田的油层非均质性非常严重。在油田生产过程中，注入的水会顺着渗透率高、阻力小的地层向生产井移动，导致产出液的含水率大幅度上升。
因此，即使是那些开发程度较高的老油田，在开发后期仅能采出地下总储量的30%左右。为了应对这一问题，聚合物微球调驱技术在21世纪初期得到了发展。
聚合物微球具有容易注入、适用范围广、封堵强度高等优点。而聚合物本身则具有流度控制、降低水相渗透率及黏弹性驱油等特点。
本次研究使用反相乳液聚合法成功合成了微米级聚合物微球，并对微球、聚合物以及它们的复合体系进行了运移和封堵性能评价。
此外，还在强非均质条件下进行了不同体系的调驱实验研究，研究结果对于优化聚合物微球或者聚合物深部调驱技术有一定的借鉴意义。
使用Leica DMLB2光学显微镜和Mastersize APA2000激光粒度仪分析了聚合物微球在注入水中的初始粒度分布和微观形貌（见图1）。
从结果可以看出，这些微球呈现出圆球状，并且能够均匀地分散在注入水中。其粒径主要分布在2.364 μm（d10）到26.212 μm（d90）之间，其中，中值粒径d50为9.996 μm。
图1
使用MCR302流变仪对0.3 wt%的微球体系和0.3 wt%的聚合物进行了表观黏度测试，实验结果如图2所示。
在较高的剪切速率下，微球体系的表观黏度接近于水的黏度，远低于传统调驱颗粒体系的表观黏度，因此，可以直接使用原有的注水管线来注入微球体系。
而在相同的剪切速率下，聚合物的黏度远高于微球体系的黏度，这有利于发挥聚合物的流度控制作用。
图2
聚合物微球/聚合物运移与封堵性能评价实验1）根据图3的连接装置进行连接。
2）用注入水将微孔滤膜湿润，并平铺在滤膜支撑板上。
3）将化学体系（0.3 wt%聚合物、0.3 wt%微球体系或0.15 wt%聚合物 0.15 wt%微球复合体系，体积比为1∶1）填充在滤膜和活塞之间的空间中。
4）将氮气瓶的压力调节到恒定的0.06 MPa，打开装置下端的阀门，当液体开始流出时开始计时，并记录流出20 mL液体所需的时间。
图3
并联岩心驱替实验微球颗粒粒径与孔喉匹配关系的结果，选择渗透率约为500×10-3μm2和50×10-3μm2的高渗透率岩心和低渗透率岩心，进行并联岩心驱替实验。具体实验步骤如下：
1）按照之前的流程图连接实验设备，并测定岩心的渗透率和饱和油情况。
2）将实验进行水驱，直到高渗透率岩心的含水率达到98%。
3）接着，按照方案选择进行转注实验，可选方案包括：
- 方案①：使用0.3 wt%的聚合物。
- 方案②：使用0.3 wt%的聚合物微球体系。
- 方案③：使用0.15 wt%的微球和0.15 wt%的聚合物复合体系，两者体积比为1∶1。
4）继续进行后续的水驱，直到高渗透率岩心的含水率达到98%为止，此时停止实验。
实验条件为温度为75 ℃，驱替流量为0.5 mL/min。
聚合物微球/聚合物的运移与封堵性能根据图4所示，不同体系的过滤体积随过滤时间的变化曲线呈现如下情况：聚合物的过滤速率最快，流出20 mL液体所花的时间为10.05分钟；而聚合物微球体系和复合体系的过滤速率随着过滤时间的增加逐渐减小，流出20 mL液体所花的时间分别为41.56分钟和32.93分钟。这表明微球体系和复合体系能够更有效地封堵孔喉。
其中，原因如下：在后续注入流体的推动下，聚合物线团间的氢键和化学键易于破坏，使得聚合物能够像"蚯蚓"一样向微孔中运移，因此无法形成持久有效的封堵。
而微球颗粒的弹性明显高于聚合物，其形态变化受到较大的限制，因此微球比聚合物更容易停留在微孔中，对微孔进行有效封堵。
此外，与微球体系相比，复合体系表现出更优异的运移能力，这对于化学体系在油藏深部的运移具有重要影响。
图4
并联岩心实验与结果分析根据图5所示的方案①调驱情况说明如下：
当进行水驱时，压力逐渐下降，高渗透率岩心的含水率迅速上升至98%，而低渗透率岩心并没有液体流出，这反映了强非均质油藏在注水过程中的吸水剖面。
在注入聚合物的过程中，压力逐渐升高，高渗透率岩心的含水率下降而采收率上升，而低渗透率岩心并未被启动。
这表明聚合物能够有选择性地进入高渗透率岩心，有效提高其驱油效率。然而，在较大的渗透率差条件下，聚合物对孔喉的封堵能力有限，未能有效地实现液流的转向。随后，液流突破了聚合物部分的阻塞，沿着高渗透率岩心窜流，导致压力迅速下降。
图5
根据图6所示的方案②调驱情况说明如下：
在微球驱过程中，压力迅速增加，高渗透率岩心的采收率略微上升，含水率下降，而低渗透率岩心被启动。
这表明使用的微球能够有选择性地进入高渗透率岩心并对其进行有效的封堵，从而使后续的液流发生转向。
随后进行的水驱过程中，高渗透率岩心的含水率继续上升，但高、低渗透率岩心的采收率上升幅度有限，压力继续增加，直到达到一个峰值后突然大幅下降。
这说明注入的微球只是滞留在高渗透率岩心的前端，导致后续注入的微球转向并进入低渗透率岩心，对其造成了一定的伤害。
后续的水流不断堆积形成高压，使得高渗透率岩心的微球阻塞段瞬间被突破，再次形成优势水流通道，因此其深部的调驱作用有限。
图6
根据图7所示的方案③调驱情况说明如下：
在复合体系驱过程中，注入压力大幅上升，高渗透率岩心的含水率下降，采收率增幅比较明显。
在后续的水驱过程中，高渗透率岩心的采收率继续上升，低渗透率岩心的采收率迅速增加，压力呈现波动式变化。
这说明复合体系与高渗透率岩心的匹配程度较高，得益于聚合物的携带和润滑作用，使得微球在岩心中的运移和封堵效果更好。
微球既能够对高渗透率岩心实现弹性封堵，有效改善岩心的非均质性，又能够在高渗透率岩心中实现深部的运移，扩大其微观波及体积。
与此同时，聚合物能够改善油水两相的流动性比、降低水相的渗透率，以及产生黏弹性驱油的作用，这些都能够有效提高目标区域的采收率。
图七
方案①在较强非均质条件下将聚合物注入高渗透率岩心，这样可以进一步提高驱油效率，但无法有效地启动富含剩余油的低渗透率岩心，结果是整体采收率提高效果不理想。
方案②所采用的微球体系能够进入高渗透率岩心并有效封堵，但其深层运移能力受限，导致部分微球转向进入低渗透率岩心，对其造成一定的损害。这导致后续的水驱过程中，低渗透率岩心的增油幅度仅为9.83%。
方案③采用微球/聚合物复合体系调驱效果最佳，高渗透率和低渗透率岩心的总采收率分别增加了20.86%和36.89%。
这是因为：与聚合物驱（方案①）相比，复合体系中的微球能够改善岩心剖面，启动更广泛的低渗透区域。
与微球驱（方案②）相比，复合体系中的微球由于聚合物的携带和润滑作用，减少了微球的滞留并增强了其运移能力，这有利于有效实现深层的调驱。
此外，聚合物的流动性控制和黏弹性驱油作用能够有效地驱赶高渗透率岩心中的残余油。因此，在非均质性较强的油藏中，建议首选微球/聚合物复合体系调驱技术。
结语采用反相乳液聚合法制备的聚合物微球呈现出圆球状，并能够均匀地分散在注入水中。微球的粒径在微米级别，并且在较高剪切速率下，微球体系的表观黏度与水的黏度接近，远小于相同质量浓度的聚合物体系。
微孔膜过滤实验显示，三种体系的运移性能排序为：聚合物 > 复合体系 > 微球体系。在方案①～③中，高渗透率岩心和低渗透率岩心的采收率分别提高如下：
方案①：高渗岩心采收率提高为6.93%，低渗岩心未能被启动，采收率提升效果较差。
方案②：高渗岩心采收率提高为14.1%，低渗岩心的采收率提升为19.83%，微球体系在提高采收率方面表现出一定的限制性。
方案③：高渗岩心采收率提高为20.86%，低渗岩心的采收率提高为36.89%，复合体系在调驱效果上表现。
由于聚合物的携带和润滑作用，微球的滞留减少且运移性增强。微球能够运移至油藏的深部，并借助自身弹性对大孔道进行高效的封堵，使得深部液流发生转向，从而大幅提高采收率。
聚合物具有一定的流度控制和黏弹性驱油作用，进一步增加了复合体系的驱油效果。
在面对较强非均质油藏的条件下，建议优先考虑微球/聚合物复合体系调驱技术，因为该技术在调剖驱油中具有明显的优势和改进效果。
综合上述结果，复合体系中微球和聚合物的协同作用使得深部调驱效果明显改善，从而在非均质油藏条件下能够获得更好的采收率提升效果。
