乳液聚合物在線深部調剖技術的探討

陸瑤(安徽皖維高新材料股份有限公司，安徽 巢湖 238000)

1 乳液聚合物在線深部調剖技術的應用意義

中國大部分油田是由于陸相沉積形成的，因此，從整體上看，中國油田儲層非均質現象十分嚴重，再加上油田長期開采過程中各類增產措施的肆意應用，使得油田非均質性進一步增強，這種情況的出現不僅會使油田的水驅采收率進一步降低，還會使地層中形成新的水流大孔道，降低注水利用率的同時，降低油田低滲地帶殘余原油的利用率。現階段，為切實解決上述問題，相關工作人員可以通過合理應用乳液聚合物在線深度調剖技術的方式，降低原油注采工作的難度，為中國原油開采量的提高提供支持[1]。

2 乳液聚合物在線深部調剖技術的應用研究

文章主要以綜合含水到92.3%的館陶組復雜性油藏為例，介紹了乳液聚合物在線深部調剖技術在其中的應用方法。

2.1 乳液聚合物性能

乳液聚合物調剖體系中主要包含的物質有乳液聚合物與交聯劑，其中乳液聚合物主要成分為聚丙烯酰胺相反乳液，分子直徑在幾微米到幾十微米之間，這種乳液的性質在常溫下較為穩定，在進入地層后，受地層溫度、地層水礦化度等因素的影響，將會發生轉向反應，進而形成O/W體系。

2.1.1 乳液聚合物的溶解速度

2.1.2 乳液聚合物的黏濃性

用無水配置乳液聚合物，每升污水中聚合物的含量分別為500、800、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 mg，將污水放在65 ℃的環境下，測試污水的溶液黏度，隨著污水中乳液聚合物濃度的不斷提升，污水的黏度也逐漸提升。

2.1.3 乳液聚合物的耐溫性

用污水配置濃度為3 000 mg/L的乳液聚合物混合液，測試在不同溫度下混合液的溶液黏度，并且對試驗結果進行統計分析可以了解到，在試驗過程中，隨著溫度的不斷提升，混合液聚合物黏度呈下降趨勢，并且當混合液的溫度為85 ℃時，其黏度保留率較溫度為25 ℃的大了70%左右，這種情況的存在說明了該乳液聚合物的耐溫性較好。

2.1.4 乳液聚合物的流變性

采用污水配置濃度為3 000 mg/L的乳液聚合物，在其溫度為65 ℃時，對其流變性進行測量，并對測量結果進行統計，可以發現聚合物溶液具有剪切變稀的特性，這種情況的存在說明該乳液聚合物適合現場注入工作的開展。

2.1.5 乳液聚合物的抗剪切性

我曾看過一位老師教學《陶罐和鐵罐》一課時，讓學生在課堂上分角色扮演課文中的鐵罐和陶罐，親自體察人物的內心世界，把課文的內容聲情并茂地表演出來。學生在愉快的表演中深入體會到鐵罐的驕傲自大，陶罐的謙虛善良，懂得了學習課文后受到的啟示。

用無水配置濃度分別在1 500、2 000、2 500與3 000 mg/L的聚合物溶液，并且令溶液經過防砂器材，測量溶液經過防砂器材剪切后的黏度。乳液聚合物的抗剪切性能較好，并且隨著溶液中聚合物濃度的增加，其黏度保留率呈下降趨勢，從總體而言，乳液聚合物的剪切黏度保留率大于80%。

2.2 交聯配方優化方法

2.2.1 聚合物濃度對配方優化試驗的影響

在試驗過程中，先用污水溶解乳液聚合物，控制交聯劑的濃度為1 000 mg/L，聚合物的濃度為800、1 000、1 200與1 400 mg/L，對試驗結果進行統計分析可以發現，當聚合物的濃度在1 000 mg/L以上時，第一，體系由黏性逐漸轉變為彈性，這種情況的出現說明溶液內體系發生了交聯反應；第二，體系的彈性模量、黏性模量、復合黏度逐漸增加，這種情況的出現也說明了體系發生了交聯反應。從上述試驗可知，當該體系的聚合物濃度為1 000 mg/L時，聚合物出現交聯反應[2]。

2.2.2 交聯劑濃度對配方優化試驗的影響

再用污水溶解聚合物的過程中，令聚合物的濃度為2 000 mg/L，溫度為65 ℃，控制交聯劑的濃度分別為400、500、600、700與800 mg/L，對試驗結果進行記錄分析可以發現，當溶液內交聯劑的濃度在500 mg/L以上時，第一，體系從黏性逐漸轉變為彈性，這種情況的出現說明了此時體系內發生了交聯反應；第二，體系內的彈性模量、黏性模量、復合黏度也開始迅速增加。這種情況的出現也說明了此時體系內發生了大量的交聯反應。因此，可以了解到，該體系的最低交聯劑成膠濃度為500 mg/L。

2.3 乳液調剖體系性能評價

2.3.1 熱穩定性

用無水溶解乳液聚合物，并且控制聚合物濃度為2 000 mg/L，交聯劑濃度為1 000 mg/L，溫度為65 ℃，并且在溶液成膠后，將其在65 ℃的環境下保存三個月，對其黏度進行整理記錄，可以了解到，溶液剛成膠時的黏度為346.2 mPa·s，成膠三個月后的黏度為255.8 mPa·s，經計算可以得到其黏度保留率為73.9%。對上述數據進行分析后可以認識到，該弱膠體系在放置三個月后，黏度保留率仍大于70 %，這種情況的出現原因在于污水中的聚合物與交聯劑進行反應，使得溶液的黏度增大，溶液內的細菌、氧等物質被膠質束縛無法大范圍移動，進而使得溶液的熱穩定性大大提升。

2.3.2 剪切恢復性

一般情況下，交聯聚合物在經過剪切處理后，其黏度將會大幅度下降，但若將剪切后的聚合物放在一起，一段時間后，體系仍能出現交聯反應，并且其黏度將會大幅度增加，交聯聚合物的這種性能被稱作剪切恢復性。與一般聚合物經過機械剪切降解，黏度大幅度下降，經過一段時間的放置后，黏度略有回升的情況不同，交聯聚合物的剪切恢復性是由其交聯劑金屬離子與聚合物分子鏈重新連接產生的交聯，穩定性相對更高。

現階段，為切實了解機械剪切對交聯聚合物的黏度影響，可以用無水調配聚合物濃度在2 000 mg/L，交聯劑濃度在1 000 mg/L的混合液，并將其放置在65 ℃的烘箱內，待混合液成膠后，用混調器對其進行剪切，剪切時間控制在10 s左右，然后再將剪切后的混合液放到65 ℃的恒溫箱中進行保存，使剪切后的混合液重新交聯，重復上述步驟，對聚合物的交聯情況進行整理，可以發現，當剪切次數為0時，聚合物的交聯黏度為342 mPa·s，當剪切次數為1時，聚合物的交聯黏度為306 mPa·s，當剪切次數為2時，聚合物的交聯黏度為274 mPa·s，當剪切次數為3時，聚合物的交聯黏度為225 mPa·s。對上述數據進行分析后可以發現，隨著聚合物剪切次數的增加，其強度逐漸降低，造成這種情況出現的原因在于在剪切過程中，聚合物分子鏈將會發生破裂，這種情況的出現使得聚合物與交聯劑之間的交聯強度下降。但需要注意的是，盡管聚合物經過3次剪切，但兩種交聯劑的交聯黏度比仍在10以上[3]。

2.3.3 緩交聯性

現階段，在聚合物中加入交聯劑，那么溶液的黏度將會隨時間的推移逐漸升高，直到黏度達到某一黏度值后，黏度將會穩定下來，這種性質被稱作是緩交聯性。在當前的乳液聚合物使用過程中，緩交聯性的存在不僅保證交聯聚合物溶液可以被大量注入，從而令注入液具有了驅油性；還保證了交聯聚合物溶液可以進入油田的地層深處，通過發生交聯反應的方式做到深部調驅，對地層深部非均質情況加以改善。

在當前乳液聚合物調驅體系構建的過程中，緩交聯性是保證體系能否做到深部調驅的關鍵性因素。現階段，為切實測定聚合物的緩交聯性，可以先用污水溶解乳液聚合物，并控制每升污水中聚合物的質量能夠達到2 000 mg、交聯劑的質量能夠達到1 000 mg，然后控制溶液溫度在65 ℃。從圖中可以看出乳液聚合物與交聯劑形成調驅體系的時間約為10天，并且經分析可以了解到，在聚合物交聯的過程中，交聯劑的部分有效成分會被油相包裹起來，在高溫破乳后才能釋放，這種情況的出現使得聚合物滿足了延緩交聯的目的。

2.4 在線乳液聚合物調剖體系的實際應用

在某油田應用乳液聚合物在線深部調剖技術，應用的井次為10，平均每個井中注入的調剖劑為5 320 m3。對注入調剖劑前后的開采情況進行對比可以發現，注水井的吸水剖面在注入調剖劑后得到了明顯的改善，其注入壓力升高了1.2 MPa，并且在該油田對應的27口生產井中，有23口井的增油效果較為明顯，并且平均每口井每天的產液能力上升了3.1 m3，產油能力增加了1.7 t，含水率下降了2.2%，產油有效期達到了128～380天，平均每口井的產油有效期為272天，階段性原油產量累計增長了1.2×104t。

2.5 乳液聚合物在線深部調剖技術的應用優勢

在實際應用過程中可以發現，首先，乳液聚合物是一種加速性非牛頓流體，其黏彈性較單純的聚合物更好，并且相較于干粉聚合物，乳液聚合物具有溶解時間短、初始黏度低、剪切抗性強、注入性優秀等特點；其次，乳液聚合物體系具有緩交時間較長、交聯黏性較高、交聯熱穩定性較好等優點，在實際應用過程中，可以使用小型在線注入方式，滿足多輪次調剖井的使用需要；再次，乳液聚合物在線深部調剖技術在應用過程中，可以有效解決因注水采油，導致油田高含水期地層非均質性日漸嚴重的深部調剖問題；最后，經試驗證明，乳液聚合物在線深部調剖技術能有效適應不整裝小區塊的深部調剖問題，并且在實際應用過程中能夠取得較為明顯的成效，因此，在當前我國原油開采過程中，這一技術的推廣應用不僅能夠切實提升復雜性油藏的采收率，還具備較為廣闊的發展前景[4]。

3 結語

總而言之，在線深部調剖技術在實際應用過程中可以有效改善注入水的宏觀波及系數，切實提升整個區塊的原油采收率，在當前人們對原油資源需求量不斷上漲的當下，受到了人們的廣泛關注。