聚合物微球调驱对原油破乳脱水影响研究

南 煜，毕台飞，张 祯，田永达，易永根

（1.中国石油长庆油田分公司对外合作部，陕西西安 710018；2.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 716000）

安塞油田注水开发近30 年，已进入中高含水开发阶段，水驱控制程度逐渐变低，剩余油高度分散，大大降低了水驱效率。近年来，安塞油田提高采收率措施，诸如泡沫辅助减氧空气驱、功能水驱、新型表面活性剂驱、微生物活化水驱等，还处于实验阶段。传统的调剖封堵技术作用半径小，增产有效期短，且多轮次效果越来越差，近井剩余油已经波及殆尽，而油藏深部剩余油难以波及，而聚合物微球调驱技术以提高油层深部剩余油富集区的波及体积为目标，是一种具有广阔发展前景的新型提高采收率技术[1]，安塞油田实施工作量逐年增加，由2016 年的45 口增加到2020 年的686 口，井数多、规模大、分布范围广。原油破乳脱水是石油工业中不可缺少的环节，原油含水含盐不仅不利于原油储运，还会造成设备腐蚀、能耗增加、催化剂中毒、堵塞管路、烧穿管壁等一系列严重危害，经过几十年的研究探索，已开发出如热沉降法、电化学法、过滤法、微波辐射法、超声波法等一系列原油破乳脱水方法[2]。目前，技术人员主要集中于研究聚合物微球的粒径大小与储层孔喉直径大小的匹配关系以及聚合物微球调驱现场应用效果[3-5]，然而面对聚合物微球调驱措施在安塞油田逐年大幅增加工作量的现状，研究分析采出液中含有的聚合物微球是否对原油破乳脱水产生影响，对安塞油田后期良性开发具有重要的意义[6]。

1 实验部分

1.1 实验样品

根据聚合物微球调驱实施工作量及时间长短，选取工作量大、覆盖范围广区块的原油混合样开展室内实验。

原油样品：侯132-5 增（侯市区块）外输原油混合样、杏十转（杏北区块）外输原油混合样。

聚合物微球样品：新鲜/水化后WQ100 聚合物微球。

1.2 实验条件

实验温度：45 ℃；

破乳剂类型：YT-100 破乳剂；

加药浓度：侯市100 mg/L、杏北180 mg/L（与现场加药浓度保持一致）；

加热设备：KDM-6 数显恒温水浴锅；

盛样器皿：2 支500 mL 烧杯、5 支100 mL 烧杯、2支50 mL 量筒；

干扰因素：不同浓度（0～5.00%）的新鲜/水化后WQ100 聚合物微球。

1.3 实验方法及步骤

1.3.1 水化WQ100 聚合物微球制备 用100 mL 烧杯取50 mL 新鲜WQ100 聚合物微球原液，再加入30 mL矿化度500～600 mg/L 的清水，然后将烧杯放置于KDM-6 数显恒温水浴锅中，温度加热至45 ℃，大致需要观察10 d 左右，直至其水化膨胀变大，再观察5 d 左右，当微球颗粒不再膨胀变大时，则视其制备完成[7]。

1.3.2 不同浓度的新鲜/水化后WQ100 聚合物微球制备

（1）5.00%浓度：向100 mL 烧杯中倒入95 mL 清水，再向其加入5 mL 新鲜/水化后WQ100 聚合物微球原液并混合均匀，则制备完成。

（2）1.00%浓度：向100 mL 烧杯中倒入（1）中制备完成的浓度5.00%新鲜/水化后WQ100 聚合物微球液体20 mL，再向其加入80 mL 清水并混合均匀，则制备完成。

（3）0.50%浓度：向100 mL 烧杯中倒入（2）中制备完成的浓度1.00%新鲜/水化后WQ100 聚合物微球液体20 mL，再向其加入20 mL 清水并混合均匀，则制备完成。

（4）0.10%浓度：向100 mL 烧杯中倒入（3）中制备完成的浓度0.50%新鲜/水化后WQ100 聚合物微球液体10 mL，再向其加入40 mL 清水并混合均匀，则制备完成。

（5）0.05%浓度：向100 mL 烧杯中倒入（4）中制备完成的浓度0.10%新鲜/水化后WQ100 聚合物微球液体20 mL，再向其加入20 mL 清水并混合均匀，则制备完成。

1.3.3 原油破乳脱水实验步骤

（1）分别用500 mL 烧杯对侯132-5 增外输混合样、杏十转外输混合样各取200 mL，分别记为1 号烧杯和2 号烧杯。

（2）将1 号和2 号烧杯放置于KDM-6 数显恒温水浴锅中，并加热至60 ℃。

（3）两支烧杯中的混合样加热后油水初步分离后，分别在混合样底部取30 mL 采出水样和上部取20 mL油样置于50 mL 量筒中并混合均匀，制作成含水约60%的原油混合样（若需含水约40%的原油混合样，分别在烧杯底部取20 mL 采出水样和上部取30 mL 油样置于50 mL 量筒中并混合均匀）。分别记侯132-5混合样为1 号量筒，杏十转混合样为2 号量筒。

（4）将配制好的不同浓度（0.05%、0.10%、0.50%、1.00%、5.00%）新鲜WQ100 聚合物微球分别加入1 号和2 号量筒1～2 滴。

（5）将现场配制好的浓度为100 mg/L、180 mg/L 的YT-100 破乳剂分别加入1 号和2 号量筒1～2 滴。

（6）将两个量筒中的混合液摇至均匀后，放置水浴锅中，加热至45 ℃，分别在10 min、30 min、60 min 三个时间点，以标准SY/T 5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法）》进行脱水评价。

（7）不同浓度水化后WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水实验重复以上步骤（1）～（6）。

2 实验结果与讨论

2.1 不同浓度新鲜WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水影响

2.1.1 侯132-5 增外输混合样破乳脱水影响 从侯132-5 增外输混合样破乳脱水实验结果来看，浓度为5.00% 的WQ100 聚合物微球较其他浓度破乳脱水效果差，但影响轻微，可忽略不计，其他不同浓度聚合物微球对原油破乳脱水效果、启动速度、最终脱水率均无影响（见表1）。

2.1.2 杏十转外输混合样破乳脱水影响 从杏十转外输混合样破乳脱水实验结果来看，加入新鲜WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水启动速度具有一定正向作用，随着聚合物微球浓度的增加，正向作用逐渐加强，破乳启动速度、脱水速度逐渐加快，整体脱水效果好于未加新鲜WQ100 聚合物微球的脱水效果（见表2）。

综合以上两个区块原油破乳脱水实验，可以看出：聚合物微球原液不影响原油正常破乳脱水，且对杏北区块的原油破乳脱水具有一定正向作用[8-12]。

2.2 不同浓度水化后WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水影响

2.2.1 侯132-5 增外输混合样破乳脱水影响 从侯132-5 增外输混合样加入水化后WQ100 聚合物微球的实验结果来看，水化后WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水具有轻微的抑制作用，随着聚合物微球浓度的增加，原油破乳脱水影响增强，浓度超过0.50%后，脱水启动速度稍慢，但10 min 脱水率仍达到95%以上，且不影响最终脱水率（见表3）。

2.2.2 杏十转外输混合样破乳脱水影响 从杏十转外输混合样加入水化后WQ100 聚合物微球的原油脱水实验结果来看，水化后WQ100 聚合物微球对原油破乳脱水具有一定正向作用，随着浓度的增加，原油脱水启动速度和脱水速度更快（见表4）。

综合以上两个区块原油破乳脱水实验，可以得出：水化后WQ100 聚合物微球不影响原油正常破乳脱水，且对杏北区块的原油破乳脱水具有一定正向作用[13-15]。

3 机理研究

表1 侯132-5 增外输原油混合样脱水评价实验结果-新鲜聚合物微球Tab.1 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from Hou 132-5 supercharging station-fresh polymer microspheres

表2 杏十转外输原油混合样脱水评价实验结果-新鲜聚合物微球Tab.2 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from xing-shi transfer station-fresh polymer microspheres

表3 侯132-5 增外输原油混合样脱水评价实验结果-水化聚合物微球Tab.3 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from Hou 132-5 supercharging station-hydrated polymer microspheres

表4 杏十转外输原油样脱水评价实验结果-水化聚合物微球Tab.4 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from xing-shi transfer station-hydrated polymer microspheres

聚合物微球调驱措施是针对储层深部剩余油，通过微球膨胀变大物理封堵高渗层段，使流体改向，扩大波及体积，最终提高采收率[16-18]。WQ100 聚合物微球是由长庆化工集团有限公司生产，主要成分为聚丙烯酰胺（25%）（“包裹体”状呈现）、白油（60%）及表面活性剂（15%），性质比较稳定。通过实验数据可以看出，侯市区块油水分离启动速度快，脱水率较高[19]，是由于侯市区块原油平均沥青质含量占比约为13.5%，轻质组分占比大，YT-100 破乳剂中的表面活性剂完全替代了原油中的天然乳化剂，另外，聚合物微球中含有少量的表面活性剂成分，使油水分离更加彻底；杏北区块油水分离启动速度慢，是由于杏北区块原油平均沥青质含量占比约为63.4%，重质组分占比大，YT-100 破乳剂中的表面活性剂只替代了原油中的部分天然乳化剂，导致油水分离不彻底，加入聚合微球液后，聚合物微球中含有的表面活性剂与破乳剂中的表面活性剂，二者发生协同作用，加快原油破乳脱水速度，油水分离较彻底[20]。

4 结论

（1）采用WQ100 聚合物微球调驱措施，随着采出液中聚合物微球浓度增加，原油破乳脱水启动速度快，油水分离较彻底，效果变好。通过破乳剂和聚合物微球的表面活性剂发生协同作用，正向促进原油破乳脱水。

（2）聚合物微球原液有利于原油破乳脱水，经过水化作用后，其成分未发生变质，仍对原油破乳脱水具有一定的促进作用。因此，聚合物微球通过注水系统注入到地层当中后，经过滞留、剪切的作用后，对后期原油破乳脱水不产生影响。