双河油田Ⅶ1-3单元高温聚合物性能实验与评价

2015-07-02 01:40郝明耀朱江海杨海涛

石油地质与工程 2015年1期

关键词：耐温双河驱油

郝明耀，郭艳，王熙，朱江海，杨海涛

(1.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司第一采油厂)

双河油田Ⅶ1-3单元高温聚合物性能实验与评价

郝明耀1，郭艳1，王熙1，朱江海2，杨海涛2

(1.中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田分公司第一采油厂)

为了保证双河油田Ⅶ1-3单元高温聚合物驱取得成功，通过实验评价了影响耐温聚合物溶液黏度的各种因素，实验结果表明，耐温聚合物BHY适合作为双河油田Ⅶ1-3单元高温聚合物驱用剂；推荐聚合物最佳注入浓度为1 500 mg/L、注入段塞量为0.4～0.6 PV；在最佳注入参数下，对于渗透率为600×10-3μm2的均质岩心，聚合物驱室内驱油实验可提高采收率17.75个百分点；在渗透率极差为3的双管并联驱油实验中，可提高采收率10.57个百分点。

双河油田；耐温聚合物；性能评价

双河油田Ⅶ1-3单元为河南油田Ⅲ类储量，油藏温度为93.7 ℃，渗透率0.587 μm2。目前，该单元采出程度已接近水驱标定采收率，为进一步提高区块采收率，考虑在该区块进行三次采油。目前，稀油油藏在水驱过后进行三次采油的技术主要有聚合物驱、复合驱、泡沫驱等[1]。纵观国内外各大油田进行三次采油的应用效果，聚合物驱是应用最为成功的一种三次采油技术。

1 实验材料和方法

1.1 实验仪器

DV-III型Brooker黏度计(美国Brooker公司)；微观驱替物理模拟装置(江苏省海安石油科研仪器有限公司)；鼓风干燥箱(北京恒泰丰科试验设备有限公司)。

1.2 实验材料

人造岩心:柱状岩心(φ2.5 cm×8 cm)，方岩心(2.5 cm×2.5 cm×30 cm)；聚合物：耐温聚合物BHY(北京化工研究院提供，质量分数90.31%，水解度20.58%，分子量2265万)，3630S(法国聚合物，质量分数90.21%，水解度24.56%，分子量2100万)；实验用油：双河油田Ⅶ1-3层单元脱水原油；实验用水：双河清水、双河江河陈化污水。实验用水离子组成如表1所示。

1.3 实验方法

用DV-III型Brooker黏度计测试体系黏度(转速6 r/min,剪切速率7.34 s-1)。用岩心驱油装置进行岩心驱替实验，驱替流程为：用0.45μm膜滤过的单元地层水饱和岩心24 h，然后饱和单元模拟油至岩心含油饱和度为70%，水驱至含水100%，注入耐温聚合物溶液，水驱至含水100%，计算采收率(所有过程都在抽空条件下进行)。

表1 实验用水的离子组成 (mg/L)

2 实验结果和讨论

2.1 耐温聚合物溶液黏度影响因素

聚合物溶液的黏度是影响聚合物驱效果最重要的因素，但是诸多因素都影响着聚合物溶液的黏度，特别是浓度、温度、矿化度、剪切、高温老化等因素影响较大[2]。

2.1.1 浓度对耐温聚合物溶液黏度的影响

先用双河清水配制4 500 mg/L的聚合物母液，再用双河陈化污水稀释至需要浓度。测试溶液在某一温度下的黏度，结果见图1。可以看出，耐温聚合物黏浓关系与普通聚合物相似：随着浓度的增加，聚合物溶液的黏度呈乘幂式增加。从微观上分析，聚合物的浓度越高，单位体积内的聚合物分子数越多，分子之间相互吸引和相互缠结的能力越强，所以黏度越大[3]。当聚合物溶液的浓度较低时，黏度随浓度增加而增大的速率较小，当浓度较高时，增加速率变大。原因是由于聚合物大分子具有较强的分子间引力，随着聚合物溶液浓度的增加，聚合物分子间的距离逐渐缩短，分子间引力逐渐加强，加剧了分子链段间及分子间相互缠结而形成网状结构的效应，从而使黏度急剧增大[3]。

图1 耐温聚合物黏浓关系曲线

2.1.2 温度对耐温聚合物溶液黏度的影响

将耐温聚合物BHY和油田在用的普通聚合物3630S先用双河清水配制4 500 mg/L的母液，然后用双河陈化污水稀释至需要浓度，实验结果见图2。可以看出，两种聚合物溶液黏度随着温度的变化趋势基本一致，都呈现出缓慢减小的趋势。聚合物溶液浓度越大，黏度下降的趋势越明显[3]。相比普通聚合物3630S，耐温聚合物不仅黏度要高一些，而且随温度的升高黏度下降的幅度也缓和得多，这也正是耐温聚合物耐温性能表现之所在。

2.1.3 矿化度对耐温聚合物溶液黏度的影响

模拟双河油田Ⅶ1-3单元地层水钙镁离子含量，固定钙离子浓度为41 mg/L，镁离子浓度为7 mg/L，通过改变氯化钠的浓度来调节矿化度，考察矿化度变化对聚合物溶液黏度的影响(用去离子水配制4 500 mg/L聚合物母液)，实验结果见图3。可以看出，随着矿化度的增加，聚合物黏度逐渐降低，当矿化度超过10 000 mg/L以后，聚合物溶液黏度趋于平稳。

图2 两种聚合物的黏温关系曲线

图3 矿化度对聚合物溶液黏度的影响

2.1.4 剪切对耐温聚合物溶液黏度的影响

耐温聚合物溶液具有较高黏度行为，主要是因为耐温聚合物分子为大尺寸的分子链，而这种分子链在受到高速剪切时容易断裂引起黏度的降低。配制不同浓度的聚合物溶液，分别用不同的流速注入，在30 ℃、6 r/min条件下测定剪切降解前后的黏度，计算聚合物溶液黏度损失率。选用浓度为1 800 mg/L聚合物的溶液，测试剪切前后分子量的变化，计算剪切后分子量保留率。实验结果见表2、表3。由表2可以看出，随着注入速度的增加，聚合物黏度损失率逐渐增大，同一注入速度下，聚合物的浓度越高，黏度损失率越低。由表3可以看出，聚合物经过剪切后，分子量变小，随着注入速度的增加，分子量保留率呈现减小趋势。

表2 聚合物经过岩心剪切后黏度损失率统计结果 %

表3 聚合物经过岩心剪切后黏度和分子量保留率统计(1 800 mg/L)

2.1.5 溶解氧对高温聚合溶液物稳定性的影响

聚合物溶液在地层中进行驱替的过程其实是一个高温老化的过程。聚合物溶液经过高温老化后黏度一般会呈现降低的趋势。用双河清水配制4 500 mg/L聚合物母液，用双河陈化污水稀释至1 800 mg/L，在95 ℃下老化，30 ℃下测试其黏度,考察不同氧含量对聚合物溶液黏度的影响，实验结果见表4。可以看出，氧含量对耐温聚合物溶液长期热稳定性有重大影响，随着氧含量的增加，耐温聚合物溶液老化后的黏度保留率呈下降趋势。

2.1.6 稳定剂对高温聚合物长期稳定性的影响

为消除溶液中溶解氧对聚合物溶液黏度的影响，可向溶液中添加稳定剂。本次研究了向聚合物溶液添加稳定剂1(还原体系)与稳定剂2(有机体系)，以考察稳定剂含量对耐温聚合物长期稳定性的影响。实验结果见表5、表6。由表5可以看出，氧含量在0.5 mg/L时，稳定剂1对聚合物溶液的稳定性能起到一定的作用，但当氧含量较高时，此作用并不明显。由表6可以看出，稳定剂2的加入，对聚合物溶液能起到增黏作用，但氧含量为4.5 mg/L时，稳定剂的加入对聚合物溶液几乎没有作用。