2.2.3与岩石孔隙结构匹配关系
天然砂岩孔隙结构扫描电子显微镜图见图2-7，放大倍数分别为300和80。
放大倍数:300 放大倍数:80
图2-7 砂岩孔隙结构电子显微镜图
从图中可以看出，岩石孔隙结构极不规则，外观同样不规则的沸石颗粒在其中运移时极易发生捕集，进而产生“桥堵”效应。
2.2.4 沸石颗粒与孔隙尺寸配伍性 2.2.4.1 孔隙尺寸描述
油藏地层孔隙结构十分复杂，孔隙半径及其分布有差异。描述孔隙几何特征的参数有很多，常用的有孔隙半径中值r50、等效孔隙半径req和孔隙喉道半径rh等。
孔隙半径中值r50是累积水银饱和度与孔隙半径的关系曲线上，累积水银饱和度达到50%所对应的孔隙半径值。该参数通常用压汞测毛管压力曲线的方法来获取，测量操作繁琐，压汞后的岩心不能再用，所以应用范围受到限制。
等效孔隙半径req是基于与实际岩样具有相同渗流阻力的等效岩样假设而提出的描述孔隙几何特征的参数[22]，可以用Haagen Poiseuille（哈根—泊稷叶）公式和Darcy（达西）公式，由岩心渗透率K和孔隙度φ求得：
req=（8K/φ）0.5 （2-1）
孔隙喉道半径rh则常用Kozeny Carmen（科泽尼—卡门）公式计算：
rh=[K(1-φ)2/Cφ]0.5 （2-2）
式中 C——Kozeny常数，通常取C=0.2；
K——水测渗透率，?m2。
16
2.2.5 孔隙尺寸及其与颗粒尺寸配伍性
大庆地区主要油田渗透率与孔道半径中值统计规律见图2-8。
图2-8 渗透率与孔隙半径关系中值统计
图2-8中可以看出，孔隙半径中值随渗透率的增加而增大，但二者并非线性关系。当地层渗透率为10?m2时，孔隙直径可以达到50?m，适用粒径大于300目的沸石颗粒。
大庆肇州油田采出污泥粒径分布见表2-6。
表2-6 污泥颗粒粒径分布 采出污泥 颗粒尺寸范围 所占百分数 ＜40目 49.34 40-130目 27.03 130-180目 10.05 180-200目 1.93 ＞200目 11.64 从表2-6可以看出，采出污泥中粒径大于450?m即＜40目的颗粒占49.34%，这表明实际油藏中存在大孔道，它可以让粒径大于450?m即＜40目的颗粒顺利通过，并从油井采出。
由此可见，在大庆肇州油田，当油藏存在特高渗透层时，沸石调剖适宜的颗粒粒径范围应在40目～200目之间。
2.2.6沸石携带液优化设计
17
2.2.6.1聚合物浓度与颗粒匹配
1.实验原理
沸石粒径组成测试数据表明，它由不同直径的颗粒组成。为了将沸石输送到调剖目的层，必须使用携带液。由于沸石密度与携带液密度间存在较大差异，携带液中沸石颗粒势必要发生沉降。如果沉降速度过快，沸石会在井筒内堆积，影响后续注入过程的进行。所以，必须采取措施抑制沸石颗粒的沉降速度。
理论分析表明，单个固体颗粒在液体中的沉降速度与颗粒直径、固液密度差成正比，与液体黏度成反比。当液体中存在多个颗粒时，还必须考虑颗粒间相互干扰对沉降速度的影响。据此推理可知，沸石颗粒在携带液中沉降速度的大小主要受沸石含量和液体黏度的影响。当沸石粒径及其分布一定时，携带液中沸石含量与聚合物浓度间应存在一个匹配关系，以确保沸石能够顺利进入地层[23-25]。
2.实验方案
方案一：在携带液浓度一定时(聚合物分子量1700×104，CP=1000mg/L、1200mg/L和1400mg/L)，确定沸石颗粒沉降速度与颗粒大小和浓度关系；
方案二：在沸石颗粒大小和浓度一定条件下，确定沸石颗粒沉降速度与携带液浓度关系。
3.结果分析
沸石颗粒在携带液中的沉降速度见表2-7和2-8。
表2-7沉降实验数据（污水）
粒径范围 沸石浓度 （%） 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 聚合物浓度 （mg/L） 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1000 1200 1000 1200 1000 沉降速度 （mm/s） 3.20 2.30 6.00 3.40 6.30 5.40 9.70 7.30 1.90 0.70 2.20 1.00 2.90 1.60 3.70 3.10 0.90 0.72 1.20 0.78 1.40 <65目 65～160目 160～240目 18
续表（2-7） 粒径范围 沸石浓度 （%） 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8
聚合物浓度 （mg/L） 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 沉降速度 （mm/s） 0.83 1.90 0.95 0.70 0.40 0.90 0.60 1.10 0.80 1.24 0.90 1.27 1.19 2.56 2.13 2.97 2.56 3.45 3.08 160～240目 240～360目 〉360目 表2-8 沉降实验数据（清水）
粒径范围 沸石浓度 （%） 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 聚合物浓度 （mg/L） 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1200 1400 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 沉降速度 （mm/s） 1.56 1.11 1.69 1.15 1.82 1.22 2.12 1.87 0.52 0.26 0.62 0.33 0.91 0.87 1.03 0.92 0.19 0.17 0.29 0.26 0.41 0.33 0.93 0.87 <65目 65～160目 160～240目 19
续表（2-8）
粒径范围 沸石浓度 （%） 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 0.6 0.6 1.2 1.2 2.4 2.4 4.8 4.8 聚合物浓度 （mg/L） 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 1000 1200 沉降速度 （mm/s） 0.11 0.02 0.27 0.07 0.54 0.17 0.95 0.21 0.86 0.71 1.50 1.00 1.82 1.37 2.22 1.92 240～360目 〉360目 表中数据表明，沸石颗粒在污水聚合物溶液中的沉降速度要大于在清水中的沉降速度；颗粒直径愈大、浓度愈高，沉降速度愈大；聚合物浓度愈高，沉降速度愈小。
表2-7和表2-8中数据表明，浓度4.8%沸石颗粒在1200mg/L污水聚合物液体中的平均沉降速度最快为0.97cm/s。假设泵排量为0.4m3/min，则携带液在油管内的移动速度约为33.3cm/s。显然，携带液在油管中的运移速度要比颗粒沉降速度大得多。由此可见，表2-7和表2-8中聚合物与沸石颗粒浓度是匹配的，均可用于现场施工。但综合考虑携带液的经济性和悬浮能力，推荐0.10%?0.14%为携带液中聚合物浓度范围。
2.2.6.2 携带液稳定性和抗剪切性测试
1.实验原理
稳定性实验包括聚合物溶液黏度和沸石聚合物溶液黏度随时间变化关系。抗剪切实验是以清水聚合物溶液黏度损失50%所需剪切时间为标准，以此时间对污水聚合物溶液和沸石聚合物溶液进行剪切，并测量黏度与时间关系[26]。
聚合物浓度CP=1000mg/L，沸石浓度C沸石=2.0%。 2.结果及分析
聚合物溶液抗剪切和稳定性测试结果见表2-9，沸石聚合物溶液抗剪切和稳定性测试结果见表2-10。
20