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河南油田稠油油藏化学驱油剂筛选评价

2014-04-04张丽庆吕晓华刘喜林李二晓

精细石油化工进展 2014年5期
关键词:油剂驱油稠油

张丽庆,孔 燕,吕晓华,刘喜林,李二晓,林 杨

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院,河南南阳 473132;2.南阳二机厂石油装备有限公司,河南南阳 473006)

目前河南油田90%以上聚合物驱单元已进入后续水驱阶段,油藏温度大于85 ℃的Ⅲ类及以上油藏正开展化学驱技术攻关,急需强化老区稠油开采,实现三次采油产量接替。古城B125属普通稠油油藏,是河南油田稠油储量较多的区块,地质储量为3 090 kt,地层原油黏度653 mPa·s,油藏温度50 ℃,渗透率1 606×10-3μm2,矿化度8 565 mg/L,综合含水92.3%,采出程度10.8%,除原油黏度高外,其他地质条件与河南油田已取得二次聚驱显著效果的下二门H2Ⅱ接近,具有可借鉴的成功经验。

针对古城B125稠油油藏,我们对聚合物和聚合物表面活性剂进行性能评价,筛选出具有良好耐温性和驱油能力的驱油剂,为河南油田普通稠油油藏提高采收率提供理论依据和技术支持。

1 实验

1.1 原料及设备

聚合物表面活性剂JBJX-1粉状粒;改性聚丙烯酰胺,相对分子质量8.98×106,水解度23.20%,固含量89.44%,河南新乡化工股份有限公司;聚合物超高分子量Ⅱ粉状粒,聚丙烯酰胺类,相对分子质量33.70×106,水解度19.6%,固含量89.03%。

实验用水:双河清水,矿化度360.00 mg/L;古城B125陈化过滤污水,矿化度8 565.00 mg/L,Ca2++Mg2+含量为39.93 mg/L。

DV-Ⅱ布氏黏度计,美国Brookfield公司; U3900分光光度计,日立公司;Tracker全自动液滴界面流变仪,法国泰克利斯界面技术有限公司;TX-500型旋转滴界面张力仪,美国Temco公司;LIU10搅拌器,美国莱伯泰科仪器有限公司;SJ-27恒速驱替泵,丹麦Junair公司;热氧稳定性试验装置,江苏海安。

1.2 溶液性能评价方法

水解度采用淀粉碘化镉比色法测定[1];相对分子质量采用PVS黏度自动测量系统测定;采用Brookfield 黏度计在7.34 s-1下测定溶液黏度;热氧稳定性评价方法采用河南油田矿场聚合物溶液,采用古城陈化污水配制,经抽空除氧(氧含量<0.5 mg/L)后移入安瓿瓶中,放入恒温箱中老化,间隔一定时间后取出,测定聚合物溶液黏度。

1.3 岩心驱替实验

将岩心抽空,饱和水(以30 mL/h注入水),稳定后测定水相渗透率,岩心升至85 ℃恒温,饱和油(以15 mL/h注入双河Ⅶ下层系模拟油)至无水采出为止,进行后续水驱至含水100%,分别转注不同浓度驱油剂0.6 PV,水驱至含水100%,计算采收率。

2 聚合物和聚合物表面活性剂的筛选

依据 GB/T 12005—1989《聚丙烯酰胺理化性能检测方法》和行业标准SY/T 5862—1993《驱油用聚合物技术》,确定本实验驱油剂物理化学性能指标为:溶解时间≤2 h,水解度25%~30%,固含量≥89%,过滤因子≤1.5,不溶物≤0.2%,黏度保留率≥80%。采用双河清水配制驱油剂,浓度为1 000 mg/L,Brookfield黏度计0#转子,剪切速率7.34 s-1,测定温度为30 ℃,考察不同聚合物和聚合物表面活性剂的物理化学性能,结果见表1。由于JBJX-1中表面活性成分的存在,实验过程中JBJX-1泡沫较多,相对分子质量偏低且不稳定。从表1看出,超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的物理化学性能,因此,选择超高分子量Ⅱ和JBJX-1作为驱油剂。

表1 化学驱油剂的物理化学性能

3 驱油剂性能评价

3.1 长期热稳定性

采用古城陈化污水配制4 000 mg/L驱油剂母液,再稀释至2 000 mg/L,经抽空除氧封装在安瓿瓶内(氧含量<0.5 mg/L),在50 ℃烘箱老化不同时间取出,在剪切速率7.34 s-1,50 ℃下,测定其黏度,结果见表2。2种驱油剂耐温性较好,超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率为100.2%;JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s,有利于稠油油藏驱替。

表2 驱油剂的热稳定性

3.2 耐温抗盐性能

3.2.1驱油剂浓度对黏度的影响

固定其他条件,古城陈化污水配制4 000 mg/L母液,再稀释至不同浓度,考察驱油剂浓度对黏度的影响,测定温度 30 ℃,结果见图1。随着聚合物浓度增加,超高分子量Ⅱ黏度增加;当JBJX-1溶液浓度为1 500 mg/L时,黏度达最大值,为206.9 mPa·s。

图1 2种驱油剂黏浓关系曲线

3.2.2不同驱油剂浓度下温度对黏度的影响

固定其他条件,古城陈化污水配制驱油剂母液4 000 mg/L,再分别稀释至1 500,2 000 mg/L,考察不同驱油剂浓度下实验温度对黏度的影响,结果见图2。

图2 2种驱油剂黏温关系曲线

从图2看出,随着温度增加,超高分子量Ⅱ黏度下降,下降幅度不大;相同温度下,2 000 mg/L超高分子量Ⅱ黏度高于1 500 mg/L的,表现出较好的耐温性能。聚合物表面活性剂JBJX-1性能特殊,浓度为1 500 mg/L时,出现最大黏度值,与其黏浓关系评价结果相符。

3.2.3抗盐性能

固定其他条件,采用NaCl配制不同矿化度溶液,再用其配制浓度为1 500 mg/L驱油剂溶液,考察2种驱油剂的抗盐性能,结果见图3。驱油剂溶液黏度随矿化度升高而降低;矿化度大于8 000 mg/L后,溶液黏度下降幅度变缓。这说明超高分子量Ⅱ、JBJX-1具有较好的抗盐能力。

图3 2种驱油剂黏度与矿化度关系曲线

3.3 界面流变性

固定其他条件,采用Tracker全自动液滴界面流变仪,50 ℃下,分别考察不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX-1与正十二烷的界面平衡黏弹模量和弹性模量,结果见表3。

表3 2种驱油剂的界面黏弹性能

从表3看出,随着超高分子量Ⅱ浓度增加,溶液的界面黏弹模量和弹性模量逐渐增加,当浓度达2 000 mg/L后,溶液黏弹模量和弹性模量快速提高,相应的油水界面张力也明显增加。随着 JBJX-1浓度增加,溶液的界面黏弹模量和弹性模量逐渐增加,当浓度达2 000 mg/L后,溶液黏弹模量和弹性模量逐渐下降,油水界面张力也呈下降趋势,JBJX-1溶液在高浓度条件下呈现一定的聚表二元体系的界面黏弹性能。相同浓度条件下超高分子量Ⅱ的黏弹模量和弹性模量均高于JBJX-1,而JBJX-1溶液的油水界面张力低于超高分子量Ⅱ。

3.4 油水界面张力

固定其他条件,采用TX-500型旋转滴界面张力仪,考察不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液分别与古城B125区块原油间界面张力,结果见表4。超高分子量Ⅱ没有表面活性特征,体系油水界面张力较陈化污水没有明显变化。JBJX-1表现出一定的表面活性,体系油水界面张力随浓度上升而下降,但下降幅度不大。

表4 超高分子量Ⅱ和JBJX-1的油水界面张力

3.5 静态吸附性能

实验采用60目石英砂,砂液比为1∶10,配制不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX溶液,放置50 ℃恒温振荡水浴吸附24 h,经离心机分离,取上部清液,采用分光光度计测定吸附后浓度,计算静态吸附量,结果见表5。

表5 2种驱油剂的静态吸附量

从表5看出,超高分子量Ⅱ溶液随浓度增加静态吸附量略增加,浓度为2 500 mg/L时,吸附量达最大值,为9.43 mg/g。JBJX-1在浓度较低时吸附量较低,浓度为1 500 mg/L时,吸附量仅为5.28 mg/g;但当浓度大于1 500 mg/L时,吸附量快速增加;浓度2 500 mg/L时,吸附量达17.65 mg/g。因此,JBJX-1浓度以1 500 mg/L较合理,驱油效率有待进一步考察。

3.6 驱油剂分子尺寸与地层孔喉的配伍性

采用古城陈化污水配制1 500 mg/L的超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液,在0.2 MPa下,检测300 mL驱油剂溶液滤通过孔径10 μm核孔滤膜时总滤过量随时间的变化,考察超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液水动力学分子尺寸与地层孔喉的配伍性,结果见图4。超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液总滤过量随滤过时间增加而上升,均顺利通过滤膜。由于古城B125区块孔喉中值半径为2.81~34.24 μm,平均12.08 μm。因此,超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液能通过该地层,发生堵塞的几率小,超高分子量Ⅱ比JBJX-1具有更好的通过能力。

图4 2种驱油剂滤过量与滤过时间的关系曲线

3.7 岩心驱替实验

3.7.1注入性

采用超高分子量Ⅱ和JBJX-1进行岩心驱替实验,分别考察其注入性,结果见图5和图6。从图5看出,超高分子量Ⅱ浓度2 000,2 500 mg/L时,注入性良好,注聚阶段注入压力迅速上升,出现注入压力平台期,转后续水驱注入压力快速下降至平稳。从图6看出,JBJX-1浓度1 500 mg/L时,注入压力逐渐上升至平稳,后续水驱阶段注入压力下降,但较高且不稳定;浓度2 000 mg/L时,注入压力先上升至1.8 MPa,再迅速下降,后续水驱阶段注入压力保持较高且不稳定。注入性实验结果表明,超高分子量Ⅱ注入性明显好于JBJX-1。

图5 超高分子量Ⅱ注入压力与注入量关系曲线

图6 JBJX-1注入压力与注入量关系曲线

3.7.2岩心驱油效率实验

采用柱状人造岩心φ2.5 cm×30 cm,实验温度50 ℃,古城陈化污水配制4 000 mg/L驱油剂母液,再稀释至设计浓度,注入量为0.6 PV,进行岩心驱油效率实验[2-4],结果见表6。超高分子量Ⅱ浓度为2 000,2 500 mg/L时,水驱后提高采收率分别为17.7%,21.11%。JBJX-1浓度为1 500 mg/L时,提高采收率15.68%;1 500 mg/L的提高采收率明显高于2 000 mg/L的,与聚合物表面活性剂基本性能评价结果相符。

表6 不同浓度驱油剂驱油效率评价

综上所述,超高分子量Ⅱ和JBJX-1比较,性能稳定,驱油效率高。因此,建议选择超高分子量Ⅱ,浓度为2 000~2 500 mg/L,注入量0.6 PV开展矿场试验。

4 结论

1)根据国家和行业标准对聚合物和聚合物表面活性剂进行筛选,初步确定聚合物超高分子量Ⅱ和聚合物表面活性剂JBJX-1作为驱油剂。

2)超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的长期热稳定性,超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率为100.2%;JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s,有利于稠油油藏驱替。

3)超高分子量Ⅱ没有表面活性特征,体系油水界面张力较陈化污水没有明显变化。JBJX-1表现出一定的表面活性。JBJX-1在浓度较低时吸附量较低,浓度2 500 mg/L时,吸附量达17.65 mg/g;而超高分子量Ⅱ吸附量达最大值,为9.43 mg/g。

4)岩心驱替实验表明,超高分子量Ⅱ比JBJX-1注入性更好;建议选择超高分子量Ⅱ,浓度为2 000~2 500 mg/L,注入量0.6 PV,在古城油田B125区块开展矿场试验。

[1]孔柏岭.聚丙烯酰胺的高温水解作用及其选型研究[J].西南石油学院学报,2000,22(1):66-69.

[2]张宏方,王德民,岳湘安.利用聚合物溶液提高驱油效率的实验研究[J].石油学报, 2004,25(2):55-58.

[3]韩培慧,赵群,穆爽书.聚合物驱后进一步提高采收率途径的研究[J].大庆石油地质与开发, 2006,25(5):81-84.

[4]杨付林,杨希志,王德民.高质量浓度聚合物驱油方法[J].大庆石油学院学报,2003,27(4):24-26.

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