雙河油田Ⅶ1-3單元高溫聚合物性能實驗與評價

2015-07-02 01:40:06郝明耀朱江海楊海濤

石油地質與工程 2015年1期

關鍵詞：實驗

郝明耀，郭艷，王熙，朱江海，楊海濤

(1.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司第一采油廠)

雙河油田Ⅶ1-3單元高溫聚合物性能實驗與評價

郝明耀1，郭艷1，王熙1，朱江海2，楊海濤2

(1.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司第一采油廠)

為了保證雙河油田Ⅶ1-3單元高溫聚合物驅取得成功，通過實驗評價了影響耐溫聚合物溶液黏度的各種因素，實驗結果表明，耐溫聚合物BHY適合作為雙河油田Ⅶ1-3單元高溫聚合物驅用劑；推薦聚合物最佳注入濃度為1 500 mg/L、注入段塞量為0.4～0.6 PV；在最佳注入參數下，對于滲透率為600×10-3μm2的均質巖心，聚合物驅室內驅油實驗可提高采收率17.75個百分點；在滲透率極差為3的雙管并聯驅油實驗中，可提高采收率10.57個百分點。

雙河油田；耐溫聚合物；性能評價

雙河油田Ⅶ1-3單元為河南油田Ⅲ類儲量，油藏溫度為93.7 ℃，滲透率0.587 μm2。目前，該單元采出程度已接近水驅標定采收率，為進一步提高區塊采收率，考慮在該區塊進行三次采油。目前，稀油油藏在水驅過后進行三次采油的技術主要有聚合物驅、復合驅、泡沫驅等[1]。縱觀國內外各大油田進行三次采油的應用效果，聚合物驅是應用最為成功的一種三次采油技術。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗儀器

DV-III型Brooker黏度計(美國Brooker公司)；微觀驅替物理模擬裝置(江蘇省海安石油科研儀器有限公司)；鼓風干燥箱(北京恒泰豐科試驗設備有限公司)。

1.2 實驗材料

人造巖心:柱狀巖心(φ2.5 cm×8 cm)，方巖心(2.5 cm×2.5 cm×30 cm)；聚合物：耐溫聚合物BHY(北京化工研究院提供，質量分數90.31%，水解度20.58%，分子量2265萬)，3630S(法國聚合物，質量分數90.21%，水解度24.56%，分子量2100萬)；實驗用油：雙河油田Ⅶ1-3層單元脫水原油；實驗用水：雙河清水、雙河江河陳化污水。實驗用水離子組成如表1所示。

1.3 實驗方法

用DV-III型Brooker黏度計測試體系黏度(轉速6 r/min,剪切速率7.34 s-1)。用巖心驅油裝置進行巖心驅替實驗，驅替流程為：用0.45μm膜濾過的單元地層水飽和巖心24 h，然后飽和單元模擬油至巖心含油飽和度為70%，水驅至含水100%，注入耐溫聚合物溶液，水驅至含水100%，計算采收率(所有過程都在抽空條件下進行)。

表1 實驗用水的離子組成 (mg/L)

2 實驗結果和討論

2.1 耐溫聚合物溶液黏度影響因素

聚合物溶液的黏度是影響聚合物驅效果最重要的因素，但是諸多因素都影響著聚合物溶液的黏度，特別是濃度、溫度、礦化度、剪切、高溫老化等因素影響較大[2]。

2.1.1 濃度對耐溫聚合物溶液黏度的影響

先用雙河清水配制4 500 mg/L的聚合物母液，再用雙河陳化污水稀釋至需要濃度。測試溶液在某一溫度下的黏度，結果見圖1?？梢钥闯觯蜏鼐酆衔镳怅P系與普通聚合物相似：隨著濃度的增加，聚合物溶液的黏度呈乘冪式增加。從微觀上分析，聚合物的濃度越高，單位體積內的聚合物分子數越多，分子之間相互吸引和相互纏結的能力越強，所以黏度越大[3]。當聚合物溶液的濃度較低時，黏度隨濃度增加而增大的速率較小，當濃度較高時，增加速率變大。原因是由于聚合物大分子具有較強的分子間引力，隨著聚合物溶液濃度的增加，聚合物分子間的距離逐漸縮短，分子間引力逐漸加強，加劇了分子鏈段間及分子間相互纏結而形成網狀結構的效應，從而使黏度急劇增大[3]。

圖1 耐溫聚合物黏濃關系曲線

2.1.2 溫度對耐溫聚合物溶液黏度的影響

將耐溫聚合物BHY和油田在用的普通聚合物3630S先用雙河清水配制4 500 mg/L的母液，然后用雙河陳化污水稀釋至需要濃度，實驗結果見圖2。可以看出，兩種聚合物溶液黏度隨著溫度的變化趨勢基本一致，都呈現出緩慢減小的趨勢。聚合物溶液濃度越大，黏度下降的趨勢越明顯[3]。相比普通聚合物3630S，耐溫聚合物不僅黏度要高一些，而且隨溫度的升高黏度下降的幅度也緩和得多，這也正是耐溫聚合物耐溫性能表現之所在。

2.1.3 礦化度對耐溫聚合物溶液黏度的影響

模擬雙河油田Ⅶ1-3單元地層水鈣鎂離子含量，固定鈣離子濃度為41 mg/L，鎂離子濃度為7 mg/L，通過改變氯化鈉的濃度來調節礦化度，考察礦化度變化對聚合物溶液黏度的影響(用去離子水配制4 500 mg/L聚合物母液)，實驗結果見圖3?？梢钥闯?，隨著礦化度的增加，聚合物黏度逐漸降低，當礦化度超過10 000 mg/L以后，聚合物溶液黏度趨于平穩。

圖2 兩種聚合物的黏溫關系曲線

圖3 礦化度對聚合物溶液黏度的影響

2.1.4 剪切對耐溫聚合物溶液黏度的影響

耐溫聚合物溶液具有較高黏度行為，主要是因為耐溫聚合物分子為大尺寸的分子鏈，而這種分子鏈在受到高速剪切時容易斷裂引起黏度的降低。配制不同濃度的聚合物溶液，分別用不同的流速注入，在30 ℃、6 r/min條件下測定剪切降解前后的黏度，計算聚合物溶液黏度損失率。選用濃度為1 800 mg/L聚合物的溶液，測試剪切前后分子量的變化，計算剪切后分子量保留率。實驗結果見表2、表3。由表2可以看出，隨著注入速度的增加，聚合物黏度損失率逐漸增大，同一注入速度下，聚合物的濃度越高，黏度損失率越低。由表3可以看出，聚合物經過剪切后，分子量變小，隨著注入速度的增加，分子量保留率呈現減小趨勢。

表2 聚合物經過巖心剪切后黏度損失率統計結果 %

表3 聚合物經過巖心剪切后黏度和分子量保留率統計(1 800 mg/L)

2.1.5 溶解氧對高溫聚合溶液物穩定性的影響

聚合物溶液在地層中進行驅替的過程其實是一個高溫老化的過程。聚合物溶液經過高溫老化后黏度一般會呈現降低的趨勢。用雙河清水配制4 500 mg/L聚合物母液，用雙河陳化污水稀釋至1 800 mg/L，在95 ℃下老化，30 ℃下測試其黏度,考察不同氧含量對聚合物溶液黏度的影響，實驗結果見表4。可以看出，氧含量對耐溫聚合物溶液長期熱穩定性有重大影響，隨著氧含量的增加，耐溫聚合物溶液老化后的黏度保留率呈下降趨勢。

2.1.6 穩定劑對高溫聚合物長期穩定性的影響

為消除溶液中溶解氧對聚合物溶液黏度的影響，可向溶液中添加穩定劑。本次研究了向聚合物溶液添加穩定劑1(還原體系)與穩定劑2(有機體系)，以考察穩定劑含量對耐溫聚合物長期穩定性的影響。實驗結果見表5、表6。由表5可以看出，氧含量在0.5 mg/L時，穩定劑1對聚合物溶液的穩定性能起到一定的作用，但當氧含量較高時，此作用并不明顯。由表6可以看出，穩定劑2的加入，對聚合物溶液能起到增黏作用，但氧含量為4.5 mg/L時，穩定劑的加入對聚合物溶液幾乎沒有作用。