葡北二断块聚合物溶液参数优化及驱油效果研究

张继红，张 静，李忠灵

（东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

葡北二断块聚合物溶液参数优化及驱油效果研究

张继红，张 静，李忠灵

（东北石油大学 提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

大庆油田葡北二断块渗透率低，层间非均质性严重，导致油田的采出程度较低，有进一步的开采的必要；另外，该区块经过多年的开发已经进入高含水时期，且地层水中矿化度较高，使葡北二断块持续稳定开发有一定的困难。针对上述问题，对普通中分聚合物和抗盐聚合物注入浓度和注入量进行优化，并将两种聚合物溶液驱油效果进行对比分析，确定两种聚合物溶液的最佳注入浓度及最佳注入量，优选出更适合葡北二断块油藏的聚合物，为该区块长期有效的开发提供理论依据和技术支持。

矿化度；注入浓度；注入量；驱油效果

目前，大庆油田已经大规模工业化使用聚合物驱油技术，并得到了良好的应用效果和经济效益[1]。聚合物驱油提高采收率的原理是：提高宏观波及系数，聚合物注入地层后，会提高注入水粘度，降低水相渗透率，使平面非均质性得到改善，扩大了水相的波及体积，从而提高宏观波及系数；提高微观驱油效率，只要选择合适的油藏和正确的注入体系，聚合物驱可提高采收率10%以上。然而，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基在酸性、碱性条件下的水解反应非常迅速，在中性条件下水解速率也随温度升高而迅速加快，造成聚丙烯酰胺不具备耐温抗盐特性[2-6]。本文采用的抗盐聚合物为疏水缔合水溶性聚合物，在水溶液中，疏水基团之间由于憎水作用发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合，产生良好的增粘性；在盐溶液中，溶液极性增大，疏水缔合作用增强，表现出抗盐性能[7]。本文通过室内实验优选出最适合葡北二断块的聚合物溶液。

1 聚合物溶液驱油室内实验研究

（1）实验方案

方案一：利用人造非均质长方岩心，分别进行不同浓度下，清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗盐聚合物溶液驱油效果对比实验；

方案二：利用人造非均质长方岩心，分别进行不同注聚量下，清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗盐聚合物溶液驱油效果对比实验。

（2）实验条件

1）模型：人造三层非均质长方岩心，尺寸为45×45×300（mm），岩心上、中、下三层空气渗透率分别为100×10-3、300×10-3、500×10-3μm2；

2）实验用液：清配污稀普通中分聚合物和抗盐聚合物溶液；

3）实验用水：饱和模型用水为人工合成盐水；

4）实验驱动条件：恒速注入速度为0.9 mL/min；

5）实验器材：电子天平、恒压恒速泵、高压中间容器、产液计量管、真空泵、压力表等。

（3）实验步骤

1）将岩心置于夹持器中加5 MPa环压，抽真空6 h后，饱和人工合成盐水，测量孔隙度及孔隙体积；

2）将饱和后的岩心恒温47.5 ℃静置12 h以上；

3）岩心水测渗透率；

4）饱和油至岩心出口端不出水为止，确定原始含油饱和度；

5）按0.9 mL/min的驱替速度水驱至岩心出口端含水率达96%，计算水驱采收率；

6）按相同注入速度注入一定量聚合物溶液，计算聚驱阶段采收率；

7）后续水驱至岩心出口端含水率达98%以上，计算最终采收率。

2 聚合物溶液参数优化

2.1 聚合物注入浓度优化

利用人造非均质长方岩心，分别进行了不同浓度（800、1 200和1 400 mg/L）清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗盐聚合物溶液驱油实验。实验岩心参数及各驱油方案实验结果见表1。

表1 不同聚合物浓度驱油实验岩心参数及各驱油方案实验结果表Table 1 The core parameters and flooding results under different polymer solution concentration

2.1.1 最终采收率对比

由表1和图1分析，普通中分聚合物在溶液浓度为800～1 200 mg/L时，提高采收率值上升幅度较大；聚合物溶液浓度为1 200～1 400 mg/L时，采收率提高值趋于平缓。

图1 不同浓度普通中分和抗盐聚合物驱油效果对比曲线Fig.1 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer under different polymer solution concentration

抗盐聚合物在三个阶段的提高采收率值均有所增加，在聚合物溶液浓度为600～700 mg/L时，采收率呈直线上升；聚合物溶液浓度为700～800 mg/L时，采收率提高值趋于平缓。

2.1.2 聚驱阶段含水率对比

对比不同浓度聚合物溶液含水率图 2和 3可知，抗盐聚合物降低含水率的效果更加明显。且聚合物溶液浓度越大，注聚阶段含水率降低越明显。

图2 不同浓度普通中分聚合物溶液驱油过程含水率变化曲线Fig.2 The water cut changing curve during flooding of common polymer with middle relative molecular mass under different polymer solution concentration

图3 不同浓度抗盐聚合物溶液驱油过程含水率变化曲线Fig.3 The water cut changing curve during flooding of salt resistant polymer under different polymer solution concentration

2.1.3 聚驱阶段含水率对比

不同浓度聚合物溶液聚驱阶段提高原油采收率值变化曲线如图4和图5所示，普通中分聚合物溶液浓度为1 400和1 200 mg/L时均高于浓度为800 mg/L时提高采收率值；抗盐聚合物溶液浓度为800和700 mg/L时明显高于600 mg/L时提高采收率值。因此，确定普通中分聚合物溶液最优浓度为 1 200 mg/L，抗盐聚合物溶液最佳浓度为700 mg/L。

图4 不同浓度普通中分聚合物溶液驱油过程采收率变化曲线Fig.4 The recovery efficiency changing curve during flooding of salt resistant polymer under different polymer solution concentration

2.2 聚合物注入量优化

为优选出不同聚合物的注入量，利用三层非均质人造长方岩心进行了不同注入量（0.36，0.48，0.64，0.7 PV）情况下清配污稀抗盐聚合物溶液（浓度700 mg/L）与清配污稀普通中分聚合物溶液（浓度1 200 mg/L）驱油实验。实验岩心参数及各驱油方案实验结果见表2。

表2 不同聚合物注入量驱油实验岩心参数及各驱油方案实验结果表Table 2 The core parameters and flooding results at different polymer injection rate

图6不同注入量普通中分和抗盐聚合物驱油效果对比曲线Fig.6 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer at different polymer injection rate

根据图6分析可知，随着聚合物溶液注入量的增加，两种聚合物提高采收率值增幅趋于平缓。当注入量小于0.64 PV时，提高采收率值随着注入量的增加上升幅度较大，而当注入量超过0.64 PV后，

提高采收率值上升趋于平缓。综合考虑聚合物溶液驱油效果与注入成本，确定两种聚合物溶液的最佳注入量均为0.64 PV。

3 葡北二断块聚合物溶液驱油效果评价

利用不同渗透率组合三层非均质人造长方岩心（组合一：100×10-3、300×10-3、500×10-3μm2，组合二：200×10-3、500×10-3、800×10-3μm2，组合三：300×10-3、600×10-3、1 000×10-3μm2），分别进行相同浓度下，污配污稀普通中分聚合物溶液（浓度1 200 mg/L）和污配污稀抗盐聚合物溶液（浓度700 mg/L）驱油效果对比实验（注入量0.64P V），实验岩心参数及各驱油方案实验结果见表3。

表3 不同渗透率驱油实验岩心参数及各驱油方案实验结果表Table 3 The core parameters and flooding results under different permeability

图7 不同渗透率组合普通中分和抗盐聚合物驱油效果对比曲线Fig.7 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer under different permeability

从表3和图7分析可知，整体上抗盐聚合物提高采收率值高于普通中分聚合物，尤其是平均渗透率较低的渗透率组合岩心，抗盐聚合物溶液提高采收率值比普通中分聚合物高出约2.757%，说明抗盐聚合物对中低渗地层的适应性明显好于普通中分聚合物。在现场实际生产过程中，对于不同油藏类型，应采用更适合的聚合物进行驱油。因此，，抗盐聚合物对渗透率较低的葡北二断块有更好的适应性。

4 结 论

（1）综合对比不同浓度聚合物驱替压力、含水率与原油采收率，确定普通中分聚合物溶液最佳浓度为1 200 mg/L，抗盐聚合物溶液最佳浓度为700 mg/L。

（2）综合考虑不同注入量下聚合物溶液驱油过程的压力变化与采收率增幅程度，确定两种聚合物溶液最佳注入量均为0.64 PV。

（3）综合对比两种聚合物驱油实验结果，抗盐聚合物提高采收率值整体高于普通中分聚合物，对于平均渗透率较低的渗透率组合岩心，其提高采收率值比普通中分聚合物高出约2.757%，因此抗盐聚合物对于葡北二断块油藏将具有更好的适应性。

［1］ 牛金刚．大庆油田聚合物驱提高采收率技术的实践与认识[J]．大庆石油地质与开发,2004，23(5)：91-92．

［2］ 张学佳，纪巍，康志军，孙大勇，单伟，那荣喜，王建．聚丙烯酰胺的特性及应用[J]．化学工业与工程技术,2008，29(5)：47．［3］ GLASS J E. Dynamics of roll spatter and tracking partII: formulation effects in experimental paints[J]. Jour-nal of Coating Technol, 1978, 50(640):61 -68.

［4］ BLAKE D M. Effect of molecular weight on performance of cellulosic thickeners in latex paints [J]. Journal of Coating Technol, 1985, 55(701):33-42.

［5］ Hall J E, Hodgson P, Krivanek L. Influence of rheology modifiers on the performance characteristics of latex paints[J]. Journal of Coating Technol, 1986, 58(738):65 -73.

［6］ 任占春，张文胜，秦利平．有机锆交联剂OZ-I应用研究[J]．油田化学，1997，14(3)：274-276．

［7］ 张祥云，吴风芝．矿化度对交联聚合物成胶的影响[J]．大庆石油学院学报,1990，14(2)：28-30．

Parameter Optimization and Flooding Effect of Polymer Solution in No.2 Block of Pubei Oilfield

ZHANG Ji-hong, ZHANG Jing, LI Zhong-ling
（Key Laboratory of Enhance Oil and Gas Recovery of Education Ministry, Northeast Petroleum University, Daqing Heilongjiang 163318, China）

The permeability of NO.2 Block of Pubei in Daqing Oilfield is low, and interlayer heterogeneity is serious, resulting a low cumulative recovery, thus NO.2 block deserves further exploitation; In addition, this block has entered into the period of high water content, and the salinity of formation water is high, so stable development of NO.2 Block of Pubei has some difficulties. In this thesis, aiming at these problems, injection concentration and injection volume of the common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer were optimized, the oil displacement efficiencies of the two polymer solutions were compared and analyzed, then the best injection concentration and injection volume of the two polymer solutions were determined, and suitable polymer for NO.2 block of Pubei was screened out.

Salinity; Injection concentration; Injection volume; Oil displacement efficiency

TE 357

A

1671-0460（2015）08-1828-04

2015-02-05

张继红（1969- ）女，博士，教授，博导，从事提高油气采收率原理与技术研究，黑龙江省大庆市东北石油大学石油工程学院。Email：dqzhjh@126.com。

张静(1988- ) ，女，在读硕士生，从事提高油气采收率原理与技术研究。E-mail:1773101545@qq.com。