等黏度条件下水质对聚驱效果的影响研究

路春楠 (中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂试验大队,黑龙江大庆 163414)

等黏度条件下水质对聚驱效果的影响研究

路春楠 (中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂试验大队,黑龙江大庆 163414)

聚合物驱油技术使用污水稀释聚合物溶液,解决了油田采出污水外排的问题,并且取得了较好的开发效果。在相同浓度条件下,水质矿化度越高,初始黏度越低,聚合物溶液的黏弹性作用发挥越弱,驱油效果越差。从污水稀释聚合物体系的现场实际做法入手,为保证与清水稀释的聚合物体系具有相似的驱油效果,采用与清水稀释体系相同的初始黏度,即相同的井口黏度,开展了等黏度条件下清水与污水稀释的聚合物溶液的微观形态、理化性能、渗流特性和物模驱油对比试验,系统评价了相同油层条件、相同初始黏度条件下不同水质对聚驱效果的影响。

等黏度;水质;聚驱效果;微观形态;理化性能;渗流特性;物模驱油

油田采出污水是指水驱、聚驱、三元驱采出水经过处理后的统称(以下简称污水)。与清水对比,污水的水质矿化度高、高价阳离子含量高,硫化物、固体悬浮物、细菌的存在使其组分更加复杂。

为了保证与清水体系具有相同的初始黏度,通过增大聚合物分子量或者调高注入浓度2种方法可以得到黏度相同的污水聚合物溶液[1-2]。笔者以现场常用的井口黏度40mPa·s为等黏条件,评价了清水、污水稀释条件下,聚合物溶液理化性能和驱油效果。

1 水动力学尺寸差异

聚合物溶液水动力学尺寸指的是聚合物水溶液中包裹着的聚合物分子水化层的尺寸[3]。利用微孔滤膜试验方法,即让聚合物溶液在恒定压力梯度0.05MPa/m条件下,分别通过不同孔径的微孔滤膜,将采出液黏度下降的拐点所对应的孔径确定为其水动力学尺寸,测定不同水质条件下,聚合物溶液的水动力学尺寸变化特征。测试结果表明(见表1),污水稀释的高浓度体系水动力学尺寸较大,清水稀释的低浓度体系水动力学尺寸相对较小,这主要是因为等黏度的污水体系需要的聚合物浓度相对较高,聚合物溶液容易互相缠绕,因而导致线团尺寸越大[4-8]。

表1 等黏聚合物溶液水动力学尺寸测试结果

2 微观形态差异

将中分子量聚合物分别用清水、污水稀释至相同初始黏度40m Pa·s,分装3份:第1份利用扫描电镜观察其微观形态;第2份经过剪切装置预剪切,剪切强度设定为清配清稀中分聚合物溶液黏损35%[9],以模拟近井地带经过炮眼等处的高速剪切;第3份是把第2份溶液经过微孔滤膜装置再剪切,微孔滤膜孔径为0.22μm,以模拟经过油层多孔介质的低速剪切。电镜扫描结果(见图1)表明,由于污水体系水质矿化度较高,聚合物分子链卷曲收缩,致使分子链线团体积增加;并且污水体系聚合物溶液浓度较高1500mg/L,使得聚合物线团缠绕程度加剧,由链束、网孔、节点构成多层立体空间网状结构相对密集;尤其是经过尺寸远小于本身尺寸的微孔滤膜剪切后,污水体系的网状结构排列更加致密规则,在油层中更有益于发挥黏弹性驱油作用。

图1 等黏度条件下不同水质稀释聚合物溶液微观形态(电镜扫描放大100倍)

3 黏度稳定性差异

聚合物溶液黏度的稳定性用黏度保留率表示,即聚合物溶液经过一段时间后的黏度与聚合物溶液初始黏度的比值[12]。等黏度条件不同水质稀释聚合物黏度稳定性试验结果(见表2)表明,在相同黏度条件下,随着老化时间的增加,污水稀释体系黏度保留率高于清水稀释体系。剪切前60d黏度保留率为88.9%,剪切后黏度保留率85.9%,经过微孔滤膜剪切后黏度保留率89.9%,均高于清水体系,即浓度较高的污水体系经过近井地带的高速剪切、油层中多孔介质剪切后,抗老化性相对较强,在油层中更能发挥流度控制作用。

表2 等黏度条件不同水质稀释聚合物黏度稳定性试验结果

4 渗流特性(阻力系数和残余阻力系数)差异

用恒压法在人造岩心上(4.5cm×4.5cm×30cm,水测渗透率250mD,距离入口端15cm设有测压点),测试阻力系数RF和残余阻力系数RRF[13]。结果表明(见表3),浓度较高的污水体系阻力系数大于浓度较低的清水体系,即污水体系注入性要比等黏的清水体系差;而污水体系的残余阻力系数相对清水体系高,说明在岩心中发挥的流度控制作用好于清水体系。

表3 等黏度条件阻力系数和残余阻力系数(中分子量)

5 驱油试验效果差异

用恒压法在人造岩心上(4.5cm×4.5cm×30cm,水测渗透461～580m D,含油饱和度70.9%～74.1%,孔隙度25.7%～26.7%)开展驱油试验。在水驱采收率相似的条件下,以聚驱阶段提高采收率值为评价标准,试验结果表明,污水体系驱油效果比清水体系聚驱阶段提高采收率值高。结合前面的分析结论,主要原因有3个方面:等黏度条件下,聚合物溶液在抵抗剪切应力和油层中的自然老化时,黏度发挥着较大作用,评价驱油效果应该看黏度保留率;等黏度条件下,污水体系黏度保留率相对清水体系高,微观形态也表明污水体系具有相对密集的空间网状结构,在油层中的发挥的黏弹性作用也较强;岩心中饱和的污水环境会降低清水稀释聚合物体系的黏度,在油层中发挥的作用也会降低。

6 结论

1)评价水质对聚合物溶液驱油效果的影响,应该根据现场实际情况,评价相同初始黏度条件下不同水质稀释的聚合物溶液的理化性能和驱油效果,试验更能模拟现场实际,更能指导现场应用。

2)等黏度条件下,污水体系由于具有相对较高的浓度,其黏度稳定性和空间结构优于清水体系,在油层中更易发挥黏弹性驱油作用。

3)对于同一渗透率油层,等黏度条件下,虽然污水体系驱油效果好于清水体系,但由于其浓度高,水动力学尺寸大,注入性能比清水体系差。因此,需要考虑合理的注入参数,保证其具有良好的注入能力,才能取得较高的驱油效率。

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[编辑] 洪云飞

TE357.46

A

1673-1409(2014)32-0097-03

2014-07-01

路春楠(1979-),女,工程师,现主要从事三次采油现场试验方面的研究工作。