崔传智等：低矿化度水驱中的微粒运移机理及其开发效果 ·727· 1.0 完全消失.当矿化度和离子价型较低时，随着微粒 0.9 =2 间距的减小，微粒间斥力逐渐增大且存在较高的势 垒，微粒在斥力作用下最终稳定在较大间距.同理， 0.6 当矿化度和离子价型较高时，随着微粒间距的减小， 05 微粒间引力逐渐增大，微粒在引力作用下最终稳定 04 在较小间距.黏土微粒层面间距介于0.96~4nm, 0.3 取1nm,利用式(9)计算静电力与矿化度的关系如 图9所示 3.75 20 30 40 扩散双电层厚度mm 3.70 一=2 图6不同离子价型下的Zta电势与表面电势比值分布曲线 3.65 Fig.6 Curves of Zeta potential to surface potential ratio at different ion valences 3.60 势能曲线，如图8所示 是一C=58.4mgL 3.50 ★一C=584mgL+ ◆-C=5840mg·L- 3.4 10 103 0 化度/mgL-少 图9不同离子价下静电力与矿化度关系曲线 Fig.9 Relationship between electrostatic force and salinity at differ- ent ion valences 可以看出随着矿化度的减小，静电力呈指数下 降，这是由于随着矿化度和离子价型的降低，扩散双 0.5 10 15 2.0 电层膨胀变厚，斥力势能增加，进而导致总静电力 粒子间臣/m 减小 图7不同离子矿化度下的势能变化曲线 3.3黏土微粒迁移体积分数及矿化度对渗透率的 Fig.7 Curves of potential energy at a different ion concentrations 影响 利用式(21)和(22)计算微粒的迁移体积分数 2 和对水相渗透率的影响，如图10和11所示.从图 3 10可以看出，随着矿化度和离子价的降低，黏土微 粒运移量增多，水驱矿化度在1000mgL-左右时， 微粒迁移量变化较大，可利用此矿化度作为调驱的 敏感值.从图11可以看出，随着矿化度和离子价的 降低，初始渗透率与渗透率比值增大，矿化度在 1000mg·L-1附近渗透率变化较快，便于控制和 调节. 0.5 1.0 3.4黏土颗粒直径对渗透率的影响 粒子间距hm 黏土微粒的粒径一般为0.5~38μm,微粒的不 图8不同离子价型下的势能变化曲线 同粒径大小、范围对孔隙的堵塞程度和渗透率下降 Fig.8 Curves of potential energy at different ion valences 速度的影响较大.2015年，王立民等回采用含不同 由图7、8中可以看出，随着离子矿化度和价型 粒径的微粒（超细碳酸钙）模拟地层水和不同渗透 的升高，势能曲线形状发生了渐变，黏土微粒间由斥 性的柱状原始结构岩心，分别进行单岩心和并联双 力占优逐渐变为引力占优，势垒高度逐渐降低直至 岩心的流动堵塞试验.对不同粒径、浓度的微粒对崔传智等: 低矿化度水驱中的微粒运移机理及其开发效果 图 6 不同离子价型下的 Zeta 电势与表面电势比值分布曲线 Fig． 6 Curves of Zeta potential to surface potential ratio at different ion valences 势能曲线，如图 8 所示． 图 7 不同离子矿化度下的势能变化曲线 Fig． 7 Curves of potential energy at a different ion concentrations 图 8 不同离子价型下的势能变化曲线 Fig． 8 Curves of potential energy at different ion valences 由图 7、8 中可以看出，随着离子矿化度和价型 的升高，势能曲线形状发生了渐变，黏土微粒间由斥 力占优逐渐变为引力占优，势垒高度逐渐降低直至 完全消失． 当矿化度和离子价型较低时，随着微粒 间距的减小，微粒间斥力逐渐增大且存在较高的势 垒，微粒在斥力作用下最终稳定在较大间距． 同理， 当矿化度和离子价型较高时，随着微粒间距的减小， 微粒间引力逐渐增大，微粒在引力作用下最终稳定 在较小间距． 黏土微粒层面间距介于 0. 96 ～ 4 nm， 取 1 nm，利用式( 9) 计算静电力与矿化度的关系如 图 9 所示． 图 9 不同离子价下静电力与矿化度关系曲线 Fig． 9 Ｒelationship between electrostatic force and salinity at differ￾ent ion valences 可以看出随着矿化度的减小，静电力呈指数下 降，这是由于随着矿化度和离子价型的降低，扩散双 电层膨胀变厚，斥力势能增加，进而导致总静电力 减小． 3. 3 黏土微粒迁移体积分数及矿化度对渗透率的 影响 利用式( 21) 和( 22) 计算微粒的迁移体积分数 和对水相渗透率的影响，如图 10 和 11 所示． 从图 10 可以看出，随着矿化度和离子价的降低，黏土微 粒运移量增多，水驱矿化度在 1000 mg·L － 1左右时， 微粒迁移量变化较大，可利用此矿化度作为调驱的 敏感值． 从图 11 可以看出，随着矿化度和离子价的 降低，初始渗透率与渗透率比值增大，矿 化 度 在 1000 mg·L － 1 附近渗透率变化较快，便于 控 制 和 调节． 3. 4 黏土颗粒直径对渗透率的影响 黏土微粒的粒径一般为 0. 5 ～ 38 μm，微粒的不 同粒径大小、范围对孔隙的堵塞程度和渗透率下降 速度的影响较大． 2015 年，王立民等［32］采用含不同 粒径的微粒( 超细碳酸钙) 模拟地层水和不同渗透 性的柱状原始结构岩心，分别进行单岩心和并联双 岩心的流动堵塞试验． 对不同粒径、浓度的微粒对 · 727 ·