杏13区块三类油层聚合物吸附特性及其驱油实验研究

闫文华， 耿书林

（东北石油大学提高采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆163318）

聚驱是目前提高采收率的主要研究方法之一［1－2］，聚合物在油层运移过程中，由于聚合物分子与油层孔隙之间的相互作用，聚合物分子会吸附、滞留在孔隙中和孔隙表面，导致聚合物质量浓度降低，使其黏度降低，影响其波及效率；同时吸附和滞留还会引起地层部分孔隙的堵塞，从而导致采收率降低［3－5］。对于三类油层聚合物驱是大庆油田开发稳产增产的主要技术手段和措施之一，而聚合物的吸附、滞留等损失会直接影响化学驱的采收率［6－7］。目前对聚合物吸附研究已有相关文献［8－13］报道，但是对三类油层不同质量浓度的聚合物吸附实验对比分析的报道很少。本文针对大庆油田杏13区块三类油层河道砂发育规模小、小层多、单层厚度薄、渗透率变低、非均质性严重的特点，进行了不同层位、不同相对分子质量聚合物的吸附实验及驱油效果对比研究，对杏13区块三类油层开展聚合物驱提供有利的技术保障和指导作用。

1 实验条件

1.1 实验仪器

WFA800－D3A型分光光度计，北京第二光学仪器厂；MP61001电子分析天平，精度0.000 1g，赛多利斯科学仪器有限公司；恒温水浴振荡器，WR－1型上海思尔达科技仪器有限公司；JJ－1型增力电动搅拌器，常州国华电器有限公司；FY－3型恒温箱，南通市飞宇石油科技开发有限公司；平流泵2pb00系列，北京卫星制造厂；直连高速旋片式真空泵2xz－2，北京北仪创新真空技术有限责任公司；红外线快速干燥仪，上海昕仪仪器仪表有限公司；容量瓶，锥形瓶，岩心夹持器，中间容器等。

1.2 实验试剂及用水

大庆炼化公司生产的3种聚合物：相对分子质量700×104的抗盐聚合物、相对分子质量1 800×104的聚合物及相对分子质量2 500×104的聚合物，3种聚合物的水解度为21.5%～25.0%。现场清水，现场污水过滤。

1.3 天然岩芯及油砂

杏13区块葡Ⅰ1～2油层的1 070m及1 090 m的天然岩芯及油砂。

1.4 实验方案

（1）清水配制5 000mg／L母液，熟化2h备用。用污水将熟化好的母液稀释为150、200、300、500、800、1 200、1 800mg／L稀溶液待用；

（2）将配制好的溶液按油砂固液质量比为1∶10加入具塞的磨口锥形瓶中，用磁力搅拌器搅拌混匀后盖好瓶塞，并用胶布进一步将瓶口密封好。

（3）将锥形瓶置于（45±0.5）℃（大庆油层温度）的恒温水浴振荡器中振荡24h。24h后取出锥形瓶，将其中的上部清液倒入离心管中，在3 000～4 000r／min的转速下离心。取出离心管中上层清液，测定吸附后聚合物含量。由公式（1）计算吸附量：

式中：Γ为吸附量，mg／g；ρ1为聚合物初始质量浓度，mg／L；ρ2为聚合物平衡质量浓度，mg／L；m 为油砂质量，g；V为吸附体系中溶液总体积，mL。

（4）当水驱含水率98%时，分别用不同相对分子质量聚合物在质量浓度为800、1 200、1 600mg／L进行室内模拟驱替实验。

2 结果与分析

2.1 相同层位不同聚合物溶液的吸附量

图1为不同聚合物溶液分别在1 070m层位和1 090m层位油砂上吸附等温线。

图1 不同聚合物在1 070m及1 090m层位油砂上的吸附等温线Fig.1 The adsorption isotherm of different polymer in 1 070 m and 1 090 m horizon

从图1中可以看出，在相同层位上，3种不同聚合物的吸附量不同，700×104相对分子质量抗盐聚合物的吸附量略高于相对分子质量2 500×104和1 800×104的聚合物。

2.2 同一聚合物不同层位聚合物的吸附量

表1为不同相对分子质量聚合物配制的不同质量浓度溶液在两个层位油砂上的吸附数据。

表1 聚合物静态吸附数据Table1 The static adsorption data of polymer

续表1

从图1和表1可以看出，同一聚合物溶液在不同层位的油砂上吸附量不同，吸附量均随着聚合物质量浓度的增大而增加，当其达到某一值后趋于平衡，其吸附类型都符合Langmuir吸附。相对分子质量700×104抗盐聚合物和相对分子质量2 500×104聚合物在质量浓度800mg／L时达到最大吸附量，然后吸附量有所下降，此现象的主要原因是相对分子质量不同，聚合物溶液质量浓度增大，分子缠绕机会增加，使油砂上吸附点数减少，所以高质量浓度时吸附量稍有下降。而相对分子质量1 800×104聚合物在质量浓度1 200mg／L时，吸附量达到最大值。

2.3 聚合物溶液的黏度与吸附损失关系

从聚合物溶液的吸附实验可知，不同相对分子质量的聚合物在不同层位油层的吸附损失不同。选择聚合物浓度分别是500、800、1 200、1 800mg／L质量浓度的聚合物溶液，测定吸附量和吸附后聚合物黏度，并计算黏度损失率，结果见表2。

从表2中数据可以看出，不同相对分子质量聚合物在两种油砂上的黏度损失率不同。当吸附量达到稳定时（800mg／L左右），聚合物溶液的质量浓度越大，溶液的黏度损失率越低，反之则相反。从油层位置来看，1 070m深度油层对聚合物的吸附量比1 090m深度油层小，黏度损失率也小，但是差距较小。

从黏度损失率指标来看，相对分子质量700×104抗盐聚合物在质量浓度小于1 200mg／L的条件下，吸附稳定时，吸附损失对聚合物溶液黏度有一定的影响，黏度损失率大于15%；相对分子质量1 800×104、2 500×104的聚合物在质量浓度超过800mg／L后，吸附损失对聚合物溶液黏度的影响较小。

表2 不同相对分子质量聚合物黏度损失数据Table2 The viscosity loss data of different molecular weight polymer

续表2

2.4 不同相对分子质量聚合物的驱油效果

对同一层位天然岩芯进行水驱油，当含水率达到98%时，进行转注聚合物溶液进行驱油，对比不同相对分子质量聚合物驱油效果。实验结果如图2所示。

图2 不同相对分子质量聚合物对采出程度的影响Fig.2 The impact of recovery degree by polymers with different molecular weights

从图2中可看出，相同质量浓度下，不同相对分子质量的聚合物溶液驱油效果不同，相对分子质量700×104和2 500×104聚合物的采出程度比相对分子质量1 800×104聚合物的采出程度高。

从聚合物不同质量浓度分析采出程度，相对分子质量700×104抗盐聚合物在质量浓度1 200mg／L比800mg／L采出程度高2.96%，而1 200mg／L比1 600mg／L采出程度仅高0.13%，造成不同质量浓度差采收率差距大的主要原因是由于相对分子质量700×104抗盐聚合物在800mg／L的吸附量最大且黏度损失也较大，在大于800mg／L时的吸附量达到平衡以及黏度损失较小，聚合物能充分发挥驱油效果，采出程度较好。

3 结论

（1）对于三类油层，聚合物驱油是可行的，聚合物吸附类型符合Langmuir吸附；不同相对分子质量的聚合物的在不同层位油砂上的吸附量是不同的；而且不同相对分子质量的聚合物在不同浓度条件下吸附达到最大值；

（2）吸附损失对聚合物溶液黏度有一定的影响，不同相对分子质量的聚合物在三类油层上黏度损失是不同的，其黏度损失率大于15%；

（3）对于杏1 3区块三类油层，7 0 0×1 04和2 500×104相对分子量聚合物浓度在800mg／L时吸附量达到最大，而1 800×104相对分子质量聚合物质量浓度在1 200mg／L时吸附量达到最大；在水驱的基础上使用大于1 200mg／L的1 800×104相对分子质量的聚合物聚驱采收率大于10%，而700×104和2 500×104聚驱采收率都达到13%以上。

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