優化二元體系配方室內實驗研究

闞亮, 敖文君, 張強, 侯岳

優化二元體系配方室內實驗研究

闞亮, 敖文君, 張強, 侯岳

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

為了解決二元復合體系活性劑用量大及成本高的問題，研究二元體系組分濃度對各項性能的影響，并通過巖心物理模擬驅油實驗對開發方案進行優化，以實現最低的二元復合驅成本取得最大經濟效益。研究表明：使用2 500萬分子量聚合物時，表面活性劑低濃度（0.1%~0.2%）的界面張力較低；成本相同的情況下，適量地降低表面活性劑濃度，提高聚合物濃度亦可提高化學驅采收率。

二元體系；粘度；界面張力；成本

在二元復合驅體系中，聚合物和表面活性劑充分發揮兩個組分間的協同作用從而提高原油采收率[1-3]，既可以提高驅油體系粘度又可以降低油水間界面張力，從而增加驅替相毛管數[4]。過往的研究表明：表面活性劑/聚合物二元復合體系中，表面活性劑的用量過高。由于表面活性劑商品價格昂貴，但其中有效成分含量僅有30%~52%[5-7]，這其中還不包含為了增加體系性能而添加的大量助劑，例如高濃度的碳數不同的醇類助劑以及其它助劑。盡管二元復合體系驅油方法在國內外進行過多次礦場試驗[8]，在技術上獲得了成功，但因表面活性劑和聚合物等化學劑成本過高而不能進入大規模的商業應用。

本文通過對二元復合體系各組分濃度對性能影響規律進行研究，并通過驅油實驗對二元體系合理的組分用量進行評價。

1 實驗條件

1.1 實驗材料

聚合物：HPAM，相對分子質量為2 500×104，固含量為90%；活性劑：LY表面活性劑；用水：軟化水，礦化度4 525 mg/L；模型：尺寸4.5 cm×4.5 cm×30 cm，平均氣測滲透率為2 500×10-3μm2人造非均質巖心，變異系數分別為0.72；實驗溫度：50 ℃。

1.2 實驗儀器

磁力攪拌器；電子分析天平；恒溫振蕩水浴；數顯攪拌器；高速剪切儀；HAAKE RS150流變儀；Texas-500型旋滴界面張力儀；中間容器；平流泵。

2 實驗結果分析

2.1 二元復合體系粘度研究

樣品采用軟化水配制母液，用污水稀釋，軟化水和污水各占50%，2種聚合物濃度分別為1 200、1 600 mg/L，6種表面活性劑質量分數分別為0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，0.3%，共12種體系。將12種體系粘度與剪切速率的關系曲線繪制于圖1及圖2。

圖1 粘度與剪切速率（LY+2 500萬1 200 mg/L）

圖2 粘度與剪切速率（LY+2 500萬1 600 mg/L）

二元體系的粘度隨著聚合物濃度的增加而逐漸增加，隨表面活性劑濃度的增加而略有降低，可見表面活性劑與聚合物具有適用的匹配性。

2.2 二元復合體系界面特性研究

實驗測定了單獨LY表面活性劑分別與2 500萬分子量聚合物1 200，1 600，2 000 mg/L的二元體系在表面活性劑濃度為0.3%，0.25%，0.2%，0.15%，0.1%，0.05%時與油水的界面張力。

圖3 LY+ 2 500萬聚合物1 200 mg/L與油水界面張力

由圖3可以看出，當二元體系聚合物為2 500萬1 200 mg/L時，表面活性劑濃度為0.1%~0.2%時，界面張力較低，0.05% LY+2 500萬聚合物1 200 mg/L效果較差。

圖4 LY+2 500萬聚合物1 600 mg/L的界面張力

由圖4可以看出，當二元體系聚合物為2 500萬1 600 mg/L，表面活性劑濃度為0.1%~0.2%時，界面張力較低，0.05% LY+2 500萬聚合物1 600 mg/L效果較差。

圖5 LY+2 500萬聚合物2 000 mg/L的界面張力

由圖5可以看出，當二元體系聚合物為2 500萬2 000 mg/L，表面活性劑濃度為0.1%~0.2%時，界面張力較低，0.05% LY+2 500萬聚合物2 000 mg/L效果較差。

二元體系降低界面張力的能力隨聚合物濃度的增加逐漸降低，聚合物濃度由1 200 mg/L到1 600 mg/L，二元體系的界面張力變化不大；聚合物濃度由1 600 mg/L到2 000 mg/L時，界面張力變化較大。聚合物對表面活性劑LY具有抑制作用，且聚合物濃度越高抑制作用越明顯。聚合物為2 500萬分子量時，表面活性劑低濃度（0.1%~0.2%）的界面張力較低。

2.3 二元體系降低成本方案物理模擬實驗

在注入成本相同的條件下，利用物理模擬驅油實驗方法，對比研究了0.55 pv 1 200 mg/L（2 500萬聚合物）+S 0.1477%wt（LY表面活性劑）和0.55 pv 1 600 mg/L（2 500萬聚合物） +S 0.0954%wt（LY表面活性劑）2個方案的開采效果。

表1 注入成本相同情況下驅油實驗數據

由表1可以看出，主段塞為0.55 pvP 1200 mg/L（2 500萬）+S0.1477%wt時，體系化學驅采收率為23.6%，主段塞為0.55 pvP 1 600 mg/L（2 500萬）+S 0.0954%wt時，體系化學驅采收率為25%，方案2化學驅采收率比方案1高1.4個百分點。

在注入成本相同的條件下，降低表面活性劑濃度，提高聚合物濃度有利于提高化學驅采收率。這是因為高濃聚合物體系的粘彈性增加，可以更有效的封堵非均質滲透層的大孔道，擴大波及體積。

3 結論

（1）當聚合物為2 500萬分子量聚合物，表面活性劑低濃度為0.1%~0.2%時界面張力較低。

（2）在注入成本相同的條件下，降低表面活性劑濃度，提高聚合物濃度有利于提高化學驅采收率。

[1] 胡博仲. 聚合物驅采油工程[Ｍ]. 北京：石油工業出版社,1997:27-28.

[2] 劉莉平, 楊建軍. 聚/表二元復合驅油體系性能研究[J]. 斷塊油氣田，2004, 11 (4): 44-45.

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[8] 吳文祥, 母麗敏, 張濤, 等. 弱堿三元復配體系篩選研究[J]. 石油化工高等學校學報, 2013, 26 (4): 66-69.

Experimental Study on Optimizing Binary System Formula

,,,

(CNOOC EnerTech-Drilling&Production Company, Tianjin 300452, China)

In order to solve the problem of high cost and big active agent dosage of binary compound system, effect of the system component concentration on the performance was investigated, and then through the physical simulation oil displacement experiment of core, the development plan was optimized, in order to obtain maximum economic benefits of binary compound system with the lowest cost. The research results showed that, when using 25 million molecular weight polymer, low interfacial tension was obtained at low surfactant concentration (0.1%~0.2%) ; under the same cost, decreasing surfactant concentration and increasing polymer concentration improved the recovery of chemical flooding.

binary compound system; viscosity; interfacial tension; cost

2017-08-15

闞亮（1989-），男，滿族，工程師，碩士，天津人，2014年畢業于東北石油大學油氣田工程專業，從事提高采收率研究工作。

TE 53

A

1004-0935（2017）11-1069-03