优化二元体系配方室内实验研究

阚亮, 敖文君, 张强, 侯岳

优化二元体系配方室内实验研究

阚亮, 敖文君, 张强, 侯岳

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

为了解决二元复合体系活性剂用量大及成本高的问题，研究二元体系组分浓度对各项性能的影响，并通过岩心物理模拟驱油实验对开发方案进行优化，以实现最低的二元复合驱成本取得最大经济效益。研究表明：使用2 500万分子量聚合物时，表面活性剂低浓度（0.1%~0.2%）的界面张力较低；成本相同的情况下，适量地降低表面活性剂浓度，提高聚合物浓度亦可提高化学驱采收率。

二元体系；粘度；界面张力；成本

在二元复合驱体系中，聚合物和表面活性剂充分发挥两个组分间的协同作用从而提高原油采收率[1-3]，既可以提高驱油体系粘度又可以降低油水间界面张力，从而增加驱替相毛管数[4]。过往的研究表明：表面活性剂/聚合物二元复合体系中，表面活性剂的用量过高。由于表面活性剂商品价格昂贵，但其中有效成分含量仅有30%~52%[5-7]，这其中还不包含为了增加体系性能而添加的大量助剂，例如高浓度的碳数不同的醇类助剂以及其它助剂。尽管二元复合体系驱油方法在国内外进行过多次矿场试验[8]，在技术上获得了成功，但因表面活性剂和聚合物等化学剂成本过高而不能进入大规模的商业应用。

本文通过对二元复合体系各组分浓度对性能影响规律进行研究，并通过驱油实验对二元体系合理的组分用量进行评价。

1 实验条件

1.1 实验材料

聚合物：HPAM，相对分子质量为2 500×104，固含量为90%；活性剂：LY表面活性剂；用水：软化水，矿化度4 525 mg/L；模型：尺寸4.5 cm×4.5 cm×30 cm，平均气测渗透率为2 500×10-3μm2人造非均质岩心，变异系数分别为0.72；实验温度：50 ℃。

1.2 实验仪器

磁力搅拌器；电子分析天平；恒温振荡水浴；数显搅拌器；高速剪切仪；HAAKE RS150流变仪；Texas-500型旋滴界面张力仪；中间容器；平流泵。

2 实验结果分析

2.1 二元复合体系粘度研究

样品采用软化水配制母液，用污水稀释，软化水和污水各占50%，2种聚合物浓度分别为1 200、1 600 mg/L，6种表面活性剂质量分数分别为0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，0.3%，共12种体系。将12种体系粘度与剪切速率的关系曲线绘制于图1及图2。

图1 粘度与剪切速率（LY+2 500万1 200 mg/L）

图2 粘度与剪切速率（LY+2 500万1 600 mg/L）

二元体系的粘度随着聚合物浓度的增加而逐渐增加，随表面活性剂浓度的增加而略有降低，可见表面活性剂与聚合物具有适用的匹配性。

2.2 二元复合体系界面特性研究

实验测定了单独LY表面活性剂分别与2 500万分子量聚合物1 200，1 600，2 000 mg/L的二元体系在表面活性剂浓度为0.3%，0.25%，0.2%，0.15%，0.1%，0.05%时与油水的界面张力。

图3 LY+ 2 500万聚合物1 200 mg/L与油水界面张力

由图3可以看出，当二元体系聚合物为2 500万1 200 mg/L时，表面活性剂浓度为0.1%~0.2%时，界面张力较低，0.05% LY+2 500万聚合物1 200 mg/L效果较差。

图4 LY+2 500万聚合物1 600 mg/L的界面张力

由图4可以看出，当二元体系聚合物为2 500万1 600 mg/L，表面活性剂浓度为0.1%~0.2%时，界面张力较低，0.05% LY+2 500万聚合物1 600 mg/L效果较差。

图5 LY+2 500万聚合物2 000 mg/L的界面张力

由图5可以看出，当二元体系聚合物为2 500万2 000 mg/L，表面活性剂浓度为0.1%~0.2%时，界面张力较低，0.05% LY+2 500万聚合物2 000 mg/L效果较差。

二元体系降低界面张力的能力随聚合物浓度的增加逐渐降低，聚合物浓度由1 200 mg/L到1 600 mg/L，二元体系的界面张力变化不大；聚合物浓度由1 600 mg/L到2 000 mg/L时，界面张力变化较大。聚合物对表面活性剂LY具有抑制作用，且聚合物浓度越高抑制作用越明显。聚合物为2 500万分子量时，表面活性剂低浓度（0.1%~0.2%）的界面张力较低。

2.3 二元体系降低成本方案物理模拟实验

在注入成本相同的条件下，利用物理模拟驱油实验方法，对比研究了0.55 pv 1 200 mg/L（2 500万聚合物）+S 0.1477%wt（LY表面活性剂）和0.55 pv 1 600 mg/L（2 500万聚合物） +S 0.0954%wt（LY表面活性剂）2个方案的开采效果。

表1 注入成本相同情况下驱油实验数据

由表1可以看出，主段塞为0.55 pvP 1200 mg/L（2 500万）+S0.1477%wt时，体系化学驱采收率为23.6%，主段塞为0.55 pvP 1 600 mg/L（2 500万）+S 0.0954%wt时，体系化学驱采收率为25%，方案2化学驱采收率比方案1高1.4个百分点。

在注入成本相同的条件下，降低表面活性剂浓度，提高聚合物浓度有利于提高化学驱采收率。这是因为高浓聚合物体系的粘弹性增加，可以更有效的封堵非均质渗透层的大孔道，扩大波及体积。

3 结论

（1）当聚合物为2 500万分子量聚合物，表面活性剂低浓度为0.1%~0.2%时界面张力较低。

（2）在注入成本相同的条件下，降低表面活性剂浓度，提高聚合物浓度有利于提高化学驱采收率。

[1] 胡博仲. 聚合物驱采油工程[Ｍ]. 北京：石油工业出版社,1997:27-28.

[2] 刘莉平, 杨建军. 聚/表二元复合驱油体系性能研究[J]. 断块油气田，2004, 11 (4): 44-45.

[3] Pyce.D.J.Improved Secondary Recovery by Control for water mobility[J]. J.P.Tec, Aug.，1964：911-916.

[4] P.J.Clifford and K.S.Sorbie.The Effects of Chemical degradation on Polymer Flooding[J]. SPE 13586.

[5] Giordano R M,Slattery J C.Effect of the Interfacial Vis-Cosities Upon Displacement In Sinusoidal Capillaries[J]. AIChE J, 1987, 33 (10): 1592-1602.

[6] 吴文祥, 张世录, 唐佳斌. 高分子质量聚合物二元体系在低渗透油层适应性研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2013, 26 (6):51-54.

[7] C.S.Chivu，G.E.Kellerhals.Polymer/Surfactant Transport in Micellar Flooding[J]. SPE 9354.

[8] 吴文祥, 母丽敏, 张涛, 等. 弱碱三元复配体系筛选研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2013, 26 (4): 66-69.

Experimental Study on Optimizing Binary System Formula

,,,

(CNOOC EnerTech-Drilling&Production Company, Tianjin 300452, China)

In order to solve the problem of high cost and big active agent dosage of binary compound system, effect of the system component concentration on the performance was investigated, and then through the physical simulation oil displacement experiment of core, the development plan was optimized, in order to obtain maximum economic benefits of binary compound system with the lowest cost. The research results showed that, when using 25 million molecular weight polymer, low interfacial tension was obtained at low surfactant concentration (0.1%~0.2%) ; under the same cost, decreasing surfactant concentration and increasing polymer concentration improved the recovery of chemical flooding.

binary compound system; viscosity; interfacial tension; cost

2017-08-15

阚亮（1989-），男，满族，工程师，硕士，天津人，2014年毕业于东北石油大学油气田工程专业，从事提高采收率研究工作。

TE 53

A

1004-0935（2017）11-1069-03