采出液配制二元复合体系可行性实验研究

穆 剑，武俊宪，姚振杰，郑晓松

(1.中油勘探与生产分公司，北京 100007;2.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010; 3.提高采收率教育部重点实验室 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318)

采出液配制二元复合体系可行性实验研究

穆 剑1，武俊宪2，姚振杰3，郑晓松2

(1.中油勘探与生产分公司，北京 100007;2.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010; 3.提高采收率教育部重点实验室 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318)

辽河油区锦16块实施二元复合驱时，产生大量采出液，同时要向油层注入大量水以保持油层压力。通过室内驱替实验模拟该区块实施复合驱后二元体系的采出液，测定采出液配制二元复合体系的界面张力、黏度稳定性及流变性，研究采出液配制二元复合体系的可行性。结果表明:不同注入阶段采出液配制的二元复合体系所需的聚合物用量均比深部处理污水配制相同黏度的聚合物干粉用量少;采出液配制的二元复合体系界面张力可达10－3mN/m;采出液配制的二元复合体系的黏度具有较好的稳定性;采出液配制的二元复合体系具有较好的黏弹性。因此，采出液配制二元复合体系是可行的。

采出液;二元复合体系;界面张力;稳定性;流变性;辽河油区锦16块

1 实验条件

1.1 实验方案

通过室内驱替实验模拟锦16块实施二元复合驱后不同注入阶段的采出液，再测定采出液配制二元复合体系的黏度、流变性、界面张力、稳定性［1－4］，研究采出液配制二元复合体系的可行性。

1.2 实验仪器

实验仪器包括Brookfield－Ⅱ型黏度计、Model TX500C界面张力仪、HAAKE－150型流变仪以及恒温箱等。

1.3 实验用液

(1)通过室内岩心驱替实验，岩心出口端收集不同注入阶段的采出液，不同注入阶段采出液的参数见表1。

表1 不同注入阶段采出液的性质参数

(2)实验用污水为锦州采油厂欢三联深度处理污水，使用前经0.22 μm微孔过滤，除去杂质，其矿化度为2 935.3 mg/L。

2 实验结果及分析

2.1 采出液配制二元复合体系的聚合物干粉用量

当配制相同黏度的二元复合体系时，不同注入阶段采出液与深部处理污水所需的聚合物用量见表2。

表2 配制相同黏度二元复合体系聚合物干粉用量

可以看出，当二元复合体系的黏度是63.2 mPa·s时，用不同阶段的采出液配制二元复合体系，所需聚合物干粉的用量均比深部处理污水的少。这是因为采出液中含有聚合物，使得采出液配制相同黏度的聚合物溶液比深部处理污水所需的聚合物浓度低［5］。因此，用采出液配制二元复合体系可以减少聚合物干粉的用量。

2.2 采出液配制二元复合体系的界面张力

采出液配制的二元复合体系，界面张力随时间变化实验结果见图1。

图1 采出液配制二元复合体系界面张力动态变化曲线

随着时间延长，界面张力趋于稳定。90 min后，5种复配体系测得的界面张力都达到稳态。其中0.37、1.06 PV体系界面张力达到稳态的时间最短，50 min即可稳定。0.66、0.54 PV复配体系的稳态界面张力值最低为1.2×10－3mN/m。开始时界面张力降低的幅度比较大，最终趋于稳定。这是因为界面张力随时间的变化受相应动力学支配，是由动力学行为的吸附速率和脱附速率引起的。在吸附速率大于脱附速率时，表面活性物质会在界面积累，使得界面张力降低;表面活性物质在界面吸附会形成较高的浓度梯度，使其吸附速率和脱附速率相等，界面张力最终趋于稳定。

从界面张力的测定结果可以看出，用不同注入阶段采出液配制二元复合体系可以达到10－3mN/m的超低界面张力，符合二元复合驱提高洗油效率的要求［6］。采出液配制二元复合体系是可行的。

2.3 采出液配制二元复合体系的黏度稳定性

黏度为55℃时，用布氏黏度计在剪切速率为6 r/min下测定二元复合体系黏度与时间关系数据，结果见表3。

表3 不同注入阶段采出液配制二元复合体系的黏度稳定性测试结果

二元复合体系黏度均随时间的延长而降低，初期黏度降低幅度较大，到后期变化趋于平缓。聚合物溶液的黏度与阳离子及剪切作用等因素相关［7］。金属阳离子会使聚合物分子链表面上的电荷中和，双电层被压缩，导致聚合物分子链收缩，黏度下降。聚丙烯酞胺是长链分子，一旦受到外来力的作用时，易造成受力分布不均匀，冲击力集中在个别分子链上，进而产生化学键断裂，导致聚合物浓度降低。用不同注入阶段采出液配制的二元复合体系，30 d后黏度保留率均大于72%，黏度具有较好的稳定性。因此，用不同注入阶段采出液配制二元复合体系是可行的［8］。

2.4 采出液配制二元复合体系的流变性

动态力学实验测定溶液的流变参数包括储能模量和耗能模量。储能模量反映了黏弹性流体的弹性大小，而耗能模量反映了黏弹性流体的黏性大小。实验结果见图2、3。

图2 采出液配制二元复合体系储能模量与角频率关系曲线

从图2可以看出，角频率较小时，储能模量较小，随着角频率增加，储能模量逐渐增大，这说明随角频率增加，采出液配制二元体系的弹性效应增加。在相同角频率时，0.37、0.54、0.46、1.06 PV样品的储能模量相差不大，0.54、0.66 PV样品的储能模量略高于0.37、1.06 PV;深部处理污水配制的二元体系样品的储能模量高于采出液配制二元样品。

图3是耗能模量与角频率之间的关系曲线。可以看出，随着角频率增加，耗能模量增加。在相同角频率时，0.37、0.54、0.46、1.06 PV样品的耗能模量相差不大，0.54、0.66 PV样品的耗能模量高于0.37、1.06 PV样品;深部处理污水配制的二元体系样品的耗能模量高于采出液配制的二元样品。因此，不同注入阶段采出液配制的二元体系具有较好的黏弹性，只是其弹性、黏性性质比深部处理污水配制的二元体系略差。

图3 采出液配制二元复合体系耗能模量与角频率与关系曲线

2.5 采出液配制复合体系与深部处理污水配制复合体系性能对比

表4为不同注入阶段采出液与深部处理污水配制的二元复合体系的性能参数对比结果。不同注入阶段采出液配制的二元复合体系在保持黏度一致的条件下，聚合物的用量均比深部处理污水的用量少。

表4 采出液与深部处理污水配二元复合体系的性能对比

在表面活性剂用量相同的条件下，不同注入阶段采出液配制的二元复合体系与深部处理污水配制的二元复合体系的界面张力都能达到10－3mN/m的超低值，符合二元复合驱降低界面张力、提高洗油效率的要求。因此，用采出液配制二元复合体系是可行的。

3 结 论

(1)当二元复合体系黏度相同时，用不同注入阶段采出液配制二元复合体系所需聚合物量均比深部处理污水的用量低。

(2)用不同注入阶段采出液配制的二元体系与用深部处理污水配制的二元体系均可以达到10－3mN/m的超低值，符合二元复合驱提高洗油效率的要求。

(3)用深部处理污水及不同注入阶段采出液配制的二元复合体系的黏度保留率均大于72%，黏度具有较好的稳定性。

(4)不同注入阶段采出液配制的二元复合体系具有较好的黏弹性。

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编辑 王 昱

TE992.2

A

1006－6535(2012)04－0114－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.029

20111212;改回日期:20120410

国家自然基金项目“高浓度黏弹性聚合物在微观孔隙中的驱油机理研究”(50874023)

穆剑(1960－)，男，高级工程师，1982年毕业于武汉地质学院地质专业，2002年毕业于中国地质大学石油地质专业，获博士学位，现主要从事油田地面工程方面研究。