复配聚合物驱油效果及影响因素研究

陈 才，卢祥国，杨玉梅

(1.提高油气采收率教育部重点实验室 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318;2.中油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

复配聚合物驱油效果及影响因素研究

陈 才1，卢祥国1，杨玉梅2

(1.提高油气采收率教育部重点实验室 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318;2.中油吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

大庆油田某油藏具有油层渗透率低、层内和层间非均质性强、裂缝和大孔道发育等特点，导致注入水窜流现象严重，水驱开发效果差。根据油藏实际开发需求，利用室内仪器分析和物理模拟方法，开展了复配聚合物溶液分子线团尺寸和黏度性能评价，并与“超高”聚合物溶液进行了对比分析。在此基础上，开展了复配聚合物溶剂水注入参数优化实验研究。结果表明，与“超高”聚合物相比，复配聚合物分子线团尺寸(英文缩写为“Dh”)分布较宽、损失率较小，具较好增黏性，可提高采收率。随溶剂水矿化度减小，复配聚合物溶液黏度增加，采收率增加。关键词:复配聚合物;普通聚合物;分子线团尺寸;增黏性;性能评价

1 实验内容

1.1 实验材料

聚合物选用大庆炼化公司生产的部分水解聚丙烯酰胺干粉 (HPAM)，相对分子质量分别为1 900×104(简称 “高分”)、2 500×104(简称“超高”，代号为P2)和3 500×104(简称“抗盐”)，固含量分别为88.1%、84.4%和90.1%。此外，还包括F1、F2这2组由以上3种聚合物按不同配比混合而成的复配聚合物，其中F1组成为抗盐∶超高∶高分=9∶75∶16，其费用与相同含量超高聚合物溶液相同。F2组成为抗盐∶超高∶高分=25∶60∶15，其初始黏度与超高聚合物溶液相等。交联剂为有机铬，Cr3+含量为2.7%。

实验用水为油田注入清水、污水、混合水(50%清水+50%污水)，水质分析结果见表1。

实验用油由油田脱水脱气原油与煤油混合而成，33℃时黏度为50.9 mPa·s。

岩心为二维纵向层内非均质岩心，由石英砂与环氧树脂胶结而成。岩心包括高中低3个渗透层，气测渗透率分别为 540 ×10－3、160 ×10－3、50 ×10－3μm2，各小层厚度比为3 ∶4 ∶2。

表1 水质分析结果

1.2 仪器设备

聚合物分子线团尺寸采用BI－200SM型广角动/静态光散射仪系统测试，测定时散射角为90°，测试温度为33℃。黏度采用DV－Ⅱ型布氏黏度计“0”号和“1”号转子测试，转速为6 r/min，测试温度为33℃。驱油效果采用岩心驱替实验装置测试，除平流泵和手摇泵外，其他部分置于33℃的恒温箱内。设备及流程见图1。

图1 实验设备及流程示意图

2 结果分析

2.1 聚合物分子线团尺寸及其影响因素

清水聚合物分子线团尺寸测试结果见表2。从表2可知，聚合物组成和含量对复配聚合物分子线团尺寸存在影响。在2种复配聚合物溶液中，Dh随含量变化规律与超高聚合物P2的相似，即随聚合物含量增加，Dh呈现先增大后减小的变化趋势。F1和F2复配聚合物Dh在含量为100 mg/L时达到最小值，分别为204.2、266.2 nm。在含量为200 mg/L时达到最大，为332.9、351.7 nm。此外，在聚合物含量相同条件下，复配聚合物F1的Dh最小，其次为F2，超高聚合物Dh最大。在聚合物含量相同条件下，与超高聚合物P2相比，复配聚合物Dh分布较宽。在2种复配聚合物中，聚合物F1的Dh分布比F2窄。

表2 聚合物分子线团尺寸测试结果

在清水、污水、混合水中，聚合物分子线团尺寸测试结果见表3，聚合物含量均为100 mg/L。从表3可知，溶剂水矿化度对复配聚合物的Dh存在影响。2种复配聚合物Dh随矿化度变化规律与超高聚合物P2的相似，即随矿化度升高，Dh减小，其中污水中Dh值最小。进一步分析可知，污水与清水相比，复配聚合物F2的Dh损失率最大，F1的Dh损失率最小。与超高聚合物的Dh损失率相比，2种复配聚合物Dh损失率都较小。此外，在矿化度相同条件下，复配聚合物中“抗盐”聚合物含量愈高，Dh愈大。

表3 分子线团尺寸测试结果

2.2 聚合物溶液黏度及其影响因素

聚合物组成和含量对聚合物溶液黏度存在影响。随聚合物含量增加，聚合物溶液黏度增大。当聚合物含量超过1 600 mg/L后，聚合物溶液黏度明显增大。在聚合物含量相同条件下，抗盐聚合物溶液黏度最大，超高聚合物居中，高分聚合物黏度最小。与超高聚合物相比较，复配聚合物F2增黏性好。

在不同溶剂水矿化度条件下，对聚合物溶液黏度进行测试［1－5］。实验结果表明，溶剂水矿化度对聚合物溶液黏度存在影响。随溶剂水矿化度升高，聚合物溶液黏度降低。在3种普通聚合物中，高分聚合物溶液的抗盐性较好，抗盐聚合物居中，超高聚合物较差。与超高聚合物溶液相比，复配聚合物F2溶液抗盐性较好。

2.3 驱油效果及其影响因素

2.3.1 聚合物类型对采收率影响

在以下各方案中，采收率增加值均以方案“1－0”为对比基础，复配聚合物为F2，注入用水为清水。聚合物类型对驱油效果影响实验结果见表4。从表4可知，聚合物类型对聚合物驱增油效果存在影响。在初始黏度相同条件下，复配聚合物溶液的工作黏度比超高聚合物溶液高，抗剪切能力强。复配聚合物驱采收率增幅为12.6%，超高聚合物驱为9.6%。由此可见，复配聚合物驱增油效果好于超高聚合物。实验过程中注入压力与注入PV数关系特征曲线见图2。

表4 采收率实验数据

图2 注入压力与注入PV数关系曲线

在水驱阶段初期，随注入PV数增加，注入压力保持稳定。水驱阶段后期，注入压力缓慢下降并逐渐趋于稳定。在聚合物注入阶段，注入压力快速大幅度升至峰值，后缓慢下降，含水率大幅度降低，采收率大幅度提高。在后续水驱阶段，注入压力大幅度降低，含水快速升高，采收率缓慢增加。与超高聚合物溶液相比较，复配聚合物溶液注入压力升幅较大，扩大波及体积效果较好，采收率增幅较大。

造成注入压力差异的原因在于，复配聚合物相对分子质量分布比较宽，聚合物分子线团尺寸大小不等，导致其在岩心喉道中流动时孔隙体积减小，波及体积增加，流动阻力增加。此外，聚合物分子线团易于相互缠绕，形成尺寸较大的分子线团，这也增大了聚合物分子在岩石喉道内的滞留量，进而增大流动阻力［6－8］。

2.3.2 矿化度对复配聚合物驱增油效果影响

表5为溶剂水矿化度对复配聚合物驱增油效果影响实验结果。溶剂水从污水到清水，其矿化度逐渐降低，复配聚合物溶液工作黏度从35.9 mPa·s增至63.5 mPa·s，流度控制能力逐渐升高。污水复配聚合物驱采收率增幅为7.8%，混合水为9.4%，清水为12.6%。由此可见，溶剂水矿化度愈低，复配聚合物溶液黏度愈高，扩大波及体积效果愈好，采收率增幅愈大［9－10］。

表5 矿化度对增油效果影响

3 结论

(1)与超高聚合物溶液相比较，在聚合物浓度相同条件下，复配聚合物溶液中聚合物分子线团尺寸分布较宽，受矿化度影响损失率较小。

(2)复配聚合物F2增黏性比超高聚合物溶液强。

(3)复配聚合物注入压力升幅较大，扩大波及体积效果较好，采收率增幅大。

(4)随溶剂水矿化度减小，复配聚合物溶液黏度增加，采收率增加。

［1］郭文敏，刘同敬，等.大庆油田聚合物驱后周期分质注聚合物技术［J］.石油学报，2010，31(3):450－451.

［2］侯健，等.胜利油田不同类型油藏聚合物驱生产动态的定量表征［J］.石油学报，2008，29(4):577－581.

［3］庞子俊，裘云芬.碱－聚合物驱在克拉玛依油田的应用［J］.油田化学，1989，6(2):133－138.

［4］山金成，刘义刚，卢祥国，等.聚合物驱在渤海旅大10－1油田的应用［J］.海洋石油，2009，29(1):47－53.

［5］卢祥国，王伟.Al3+交联聚合物分子构型及其影响因素［J］.物理化学学报，2006，27(1):69－72.

［6］卢祥国，高振环，等.人造岩心渗透率影响因素试验研究［J］.大庆石油地质与开发，1994，13(4):53－55.

［7］钱彧.大庆油田北一二排西部二类油层宽分子量分布聚合物驱油效果研究［J］.石油地质与工程，2009，20(5):52－55.

［8］余庆东.主力油层高浓度、宽分子聚合物驱油效果研究［J］.国外油田工程，2008，24(6):8－9.

［9］吴婷婷，侯亚伟，张绍辉，等.低渗透油层聚合物驱注入参数的确定［J］.特种油气藏，2009，16(3):59－62.

［10］宋考平，杨二龙，等.聚合物驱提高驱油效率机理及驱油效果分析［J］.石油学报，2004，25(3):71－74.

Displacement characteristics and affecting factors of compound polymer flooding

CHEN Cai1，LU Xiang－guo1，YANG Yu－mei2
(1．MOE Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang163318，China;2．Jilin Oilfield Company，PetroChina，Songyuan，Jilin138000，China)

A reservoir in Daqing Oilfield has characteristics of low permeability，strong intralayer and interlayer heterogeneity，well－ developed fractures and high capacity channels，leading to channeling of injected water and poor water flooding result．For the need of reservoir development，laboratory instrument and physical simulation are employed to evaluate the molecular coil dimension and viscosity property of compound polymer solution and compare with“super－high”polymer solution．On this basis，the injecting parameters of polymer solution water have been optimized through experimental study．The results indicate that compared with“super high”polymer，the compound polymer has a wider range of molecular coil dimensions(expressed as Dh)，lower loss factor，better viscosity－enhancing property，and can remarkably improve recovery factor．With the decreasing of salinity，the viscosity of compound polymer solution increases，so does recovery factor．

compound polymer;ordinary polymer;molecular coil dimension;viscosity－enhancing property;property evaluation

TE357.46

A

1006－6535(2011)05－0105－03

20110124;改回日期20110429

中油大庆油田有限责任公司重点科技攻关课题“杏二区西部三类油层聚表剂驱矿场试验”(CY4－10KW05)

陈才(1986－)，男，2009年毕业于西南石油大学石油工程专业，现为东北石油大学油气田开发专业在读硕士研究生，主要从事提高采收率技术研究工作。

编辑 周丹妮