海上油田化学驱用聚合物溶液过滤砂管剪切试验研究

田玉芹 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023 胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

李 敢，张冬会，陈 伟，李常友 张雪梅，郭林园，陈 雷 （胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

海上油田化学驱用聚合物溶液过滤砂管剪切试验研究

田玉芹 （长江大学石油工程学院，湖北荆州434023 胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

李 敢，张冬会，陈 伟，李常友 张雪梅，郭林园，陈 雷 （胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

针对胜利海上埕岛油田化学驱用的聚合物，开展了不同浓度聚合物溶液在不同注入流量下分别通过常规金属毡、憎水金属毡、绕丝等6种类型滤砂管后的聚合物溶液剪切粘度保留率试验。结果表明，在满足矿场挡砂精度要求的前提下，与常规金属毡、憎水金属毡滤砂管相比，精度为0.1mm的绕丝筛管的聚合物溶液剪切粘度保留率最高，平均可以达到96%以上；在同等精度下，表面为憎水材料的金属毡滤砂管的聚合物溶液剪切粘度保留率明显优于常规金属毡滤砂管；结合海上特殊的矿场条件，推荐采用涂覆憎水金属毡滤砂管。

聚合物溶液；剪切粘度保留率；滤砂管；防砂；海上油田

目前，胜利埕岛油田采收率低于20%，采油速度小于2.0%，平台、管线寿命仅为15～20年。需要寻求更快、更大幅度的提高采收率新技术。化学驱是一种有效的提高采收率方法，其中的聚合物驱油技术已经成熟配套，由于其驱油机理主要是扩大波及体积，提高采收率幅度有限，而在聚合物中加入活性剂形成的二元复合驱油技术具有更大的优势，在陆上油田取得了良好的降水增油效果。结合海上埕岛油田的整体调整开展二元复合驱，可以更快地提高采油速度和更大幅度地提高采收率，高效地开发埕岛油田。但由于海上大部分井都采用了防砂管柱［1］，防砂器材会对聚合物溶液造成剪切，使粘度下降，影响试验效果，为此必须开展聚合物溶液过滤砂管剪切试验研究。

聚合物溶液剪切粘度保留率试验方式主要以室内岩心管和毛细管的方式为主［2］，无法有效模拟聚合物溶液在现场注入流量下经滤砂管后的剪切粘度保留率情况。为此，模拟海上注入流程，设计加工了聚合物溶液过滤砂管剪切试验中试装置，装置主要由聚合物配制罐、聚合物回收罐、螺杆注入泵、流量计、井筒滤砂管等组成。应用该套装置，开展了不同浓度聚合物溶液过不同规格滤砂管剪切粘度保留率试验研究。

1 试验部分

1.1 原料及仪器

1）原料 清水、氯化钠、无水氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠、硫酸钠、8＃聚合物干粉等。

2）装置及仪器 聚合物溶液过滤砂管剪切试验中试装置 （见图1）、RS150流变仪、滤砂管等。

图1 聚合物溶液过滤砂管剪切试验中试装置图

1.2 试验方法

矿场用聚合物为胜利油田化学驱用8＃聚合物干粉，配制用水为胜利海洋采油厂污水∶水源井水＝1∶1，总矿化度11068mg/L，Ca2＋＋Mg2＋含量249mg/L，水矿化度分析见表1。为了消除试验误差，增加数据可对比性，因此采用配制模拟水的方式。

表1 胜利海上油田注入用水

1.2.1 模拟水配制方法

配制模拟水时，首先向配液罐中注入清水2m3，启动变频搅拌器，使溶液产生旋涡，旋涡深度控制在配液罐深度的2/3左右，然后从旋涡肩部按顺序依次加入氯化钠、无水氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠和硫酸钠，5种化学剂加入时间间隔为10min。5种化学剂加入完成后，适量降低搅拌速度，再搅拌20min，待溶液均匀后，模拟水配制完成。

1.2.2 聚合物溶液配制方法

模拟水配制完成后，调高搅拌速度，使溶液产生旋涡，旋涡深度控制在配液罐深度的2/3左右，然后从旋涡肩部缓慢、均匀撒入8＃聚合物干粉 （直接配制成试验用浓度），保证溶液中不产生聚合物干粉团状物或块状物，若存在上述状况，需重新配制聚合物溶液。干粉加入完成后再高速搅拌5min，然后调低搅拌速度，为避免聚合物剪切，搅拌速度不宜过快，使溶液上部和下部均保持在运动状态即可，并且此时开始计时，持续搅拌2h后再静置1～2h后可以使用。

1.2.3 聚合物溶液剪切试验取样及粘度检测方法

聚合物溶液配制质量的好坏是影响聚合物溶液过滤砂管剪切试验结果准确性的关键因素，为此，在试验前有必要在注入泵前首先进行取样，验证配液质量，若溶液均匀，继续开展后续试验；若溶液中存在鱼眼，则配液质量不合格，不能进行后续试验。泵前取样口设计为取样口1，滤砂管前、泵后取样口设计为取样口2，滤砂管后取样口设计为取样口3。

试验开始后，待回收罐出口开始出液、滤砂管前后压力表读数稳定后，开始分别对取样口1、2、3进行依次取样。取样时，需将取样口阀门开到最大，待出液稳定后用洁净取样瓶收集样品后密封，并标明溶液浓度、取样口及取样时间。粘度测试仪器采用RS150流变仪，测试温度为65℃。

2 结果与讨论

2.1 精度为150μm金属毡和100μm绕丝滤砂管对不同浓度聚合物溶液剪切试验研究

聚合物溶液浓度分别为2000、2200和2500mg/L在不同注入速度下通过精度为150μm金属毡和100μm绕丝滤砂管［3］剪切试验结果见表2，表中流量大小是根据矿场单位滤砂管长度的注入量确定的，注入量考察了低速、中速和高速3个注入流量梯度。

从表2中数据可以看出，在相同浓度和相当的注入流量下，金属毡滤砂管的聚合物溶液剪切粘度保留率小于绕丝筛管；在相同滤砂管类型的情况下，聚合物剪切粘度保留率随注入流量的增大而减小，随聚合物溶液本身浓度的增加而减小，聚合物浓度为2200mg/L时绕丝筛管最低剪切粘度保留率可达97.03%以上，常规金属毡剪切保留率最低可达91.00%以上；在相同情况下，金属毡滤砂管的注入压差也大于绕丝筛管。

表2 不同浓度聚合物溶液过150μm金属毡和100μm绕丝滤砂管剪切试验结果

2.2 精度均为150μm的常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管对不同浓度聚合物溶液剪切试验研究

聚合物溶液浓度分别为1500、1800mg/L，在不同注入速度下通过精度均为150μm常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管［4］剪切试验结果见表3，表中流量大小是根据矿场单位滤砂管长度的注入量确定的，注入量考察了低速、中速和高速3个注入流量梯度。

表3 不同浓度聚合物溶液过150μm常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管剪切试验结果

从表3中数据可以看出，不同浓度聚合物溶液过精度相同的滤砂管后，整体随浓度的增大聚合物溶液剪切保留率有所降低；在相同浓度聚合物溶液中，精度均为150μm的涂覆憎水金属毡滤砂管要比常规金属毡滤砂管剪切保留要高，聚合物浓度为1800mg/L时，涂覆憎水金属毡剪切保留率可达93.9%以上，常规金属毡可达92.2%以上。主要由于涂覆憎水材料后聚合物在滤砂管吸附降低，减小了滤砂管孔眼尺寸的剪切机率，致使聚合物溶液粘度保留率升高。

2.3 浓度为2200mg/L的聚合物溶液过不同精度的常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管剪切试验研究

浓度为2200mg/L的聚合物溶液在不同注入速度下通过精度分别为150、120μm的常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管剪切试验结果见表4，表中流量大小是根据矿场单位滤砂管长度的注入量确定的，注入量考察了低速、中速和高速3个注入流量梯度。

表4 2200mg/L聚合物溶液过150μm常规金属毡和涂覆憎水金属毡滤砂管剪切试验结果

从表4中数据可以看出，在聚合物溶液浓度均为2200mg/L时，精度为150μm的滤砂管整体要比120μm的剪切保留率要大；在相同滤砂管精度下，涂覆憎水金属毡聚合物剪切保留率要高于常规金属毡滤砂管，精度为120μm时，常规金属毡聚合物粘度剪切保留率为91%以上，而涂覆憎水金属毡可达92.22%以上。

3 结 论

1）在同浓度和同流量下，与常规金属毡、憎水金属毡滤砂管相比，精度为100μm的绕丝筛管的聚合物溶液粘度保留率最高，平均可以达到96%以上。

2）在相同滤砂管类型的情况下，聚合物溶液粘度剪切保留率随注入流量和聚合物浓度的增大而减小，滤砂管长度对聚合物溶液剪切保留率影响不大。

3）在同浓度和同精度下，表面为憎水材料的金属毡滤砂管的聚合物溶液粘度保留率明显优于常规金属毡滤砂管。

4）绕丝筛管防砂一般需配套砾石充填，结合海上特殊的矿场条件及过滤砂管聚合物剪切保留率试验结果，现场推荐采用涂覆憎水金属毡滤砂管防砂方式。

［1］刘永红，张建乔，洪能国.机械防砂技术研究的新进展 ［J］.石油机械，2005，33（9）：74～77.

［2］王亭沂，张娜，陶磊.驱油用聚合物剪切粘度保留率测试方法探讨 ［J］.中国科技信息，2008，（11）：36～37.

［3］刘正伟，裴柏林，魏立军，等.水平井防砂网合理孔径确定试验研究 ［J］.新疆石油天然气，2005，1（1）：65～67.

［4］曾庆辉，任闽燕，李资收，等.稠油水平井金属毡滤砂管防砂技术 ［J］.石油天然气学报，2005，27（3）：386～387.

Shear Test of Filter Sand Pipes of Polymer Solution for Chemical Displacement in Offshore Oilfield

TIAN Yu－qin，LI Gan，ZHANG Dong－hui，CHEN Wei，LI Chang－you，ZHANG Xue－mei，GUO Lin－yuan，CHEN Lei（First Author's Address：College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China；Institute of Production Technology，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257000，Shandong，China）

In order to study the polymer used for chemical displacement in Chengdao Oilfield of Shengli Oilfield，experiments were performed to study the shearing retention rate of different concentrations of polymer fluids flowing through ordinary metal felt，hydrophobic metal felt，wrapping wire and other three types of screens under different injecting flow rates.Experiments results show that based on precision of sand barrier，the field sand retention accuracy demand is satisfied with oilfield requirements compared with ordinary metal felt and hydrophobic metal felt，the shearing retention rate of polymer fluid flowing through wire wrapped screen with 0.1mm accuracy is the highest，average value is more than 96%.Under the same accuracy，the viscosity retention rate of hydrophobic metal felt screen is much higher than that of ordinary melt felt screen.In combination with special offshore oilfield conditions，coating hydrophobic metal felt screen is recommended.

polymer solution；shear viscosity retention rate；filter sand pipe；offshore oilfield

TE358.1

A

1000－9752（2011）06－0145－04

2010－11－26

国家 “863”计划项目 （2008AA092801）。

田玉芹 （1971－），女，1999年大学毕业，高级工程师，博士生，现主要从事三次采油、堵水调剖的研究工作。

［编辑］ 萧 雨