非均相海水速溶粘弹驱油体系设计及研究

吕晓华，刘 正，杨力生，李二晓

（河南正佳能源环保股份有限公司，河南 新郑451100）

海上油田开发受油藏与海洋环境的双重影响，平均20%左右的水驱采收率，相对陆地类似油田还有较大差距，开采潜力巨大。目前，中国海上油田大多面临高矿化度、高温、高原油粘度等复杂油藏条件，急需提高采收率的高效驱油剂。本研究设计研发出一种适用于海上油田应用的非均相海水速溶粘弹驱油体系，能够解决海上油田海水高盐、高矿化度对驱油剂降解及配注困难的技术难题。

非均相海水速溶粘弹驱油体系由0.15%的海水速溶聚合物ZJHP 与0.15%粘弹性颗粒驱油剂ZJWQ 等体积复配，能够有效发挥速溶聚合物及粘弹颗粒的协同作用，因体系含软固体粘弹颗粒，胜利油田将其称为非均相复合驱油体系[1]。与现有技术相比，复配的ZJHP 海水速溶聚合物30min 内快速溶解，相比常规聚合物溶解时间及粘度大幅提高，不需要专门的熟化装置。粘弹性颗粒驱油剂ZJWQ 适应油藏范围广，在多孔介质中可发生形变、运移、堵塞大孔道，具有深部液流转向、提高波及体积的作用。

1 研发ZJHP 海水速溶聚合物

ZJHP 是河南正佳能源环保股份有限公司研发生产的海水速溶聚合物，在工业化生产过程中，通过控制聚合单体比例、反应过程及水解剂用量等，能够生产水解度 15%～29%，分子量（1800～3200）×104的系列产品，满足不同油藏开发需要。

1.1 ZJHP 海水速溶聚合物分子设计

1.1.1 海水速溶聚合物ZJHP 通过在分子结构上赋予聚合物微嵌段结构，增加耐温抗盐性能；在分子间引入AMPS 基团能够大幅度减少二价离子对羧酸根影响，提高了抗盐性稳定性。

1.1.2 采用后水解工艺，合成过程中丙烯酸含量少，产品结构支化现象少，线性度较高，大量丙烯酸参与聚合的共聚产品分子结构枝化程度较高，这使得聚合物可以更好地发挥驱油作用。

1.2 ZJHP 海水速溶聚合物基本质量性能

ZJHP 海水速溶聚合物基本质量性能依据国家标准GB/T12005-2004、行业标准SY/T5862-2008、企业标准Q/HNZJ001-2019 进行评价。固含量89.9%，水解度 17.2%，分子量 2100×104，溶解时间≤30min，不溶物0.05%，过滤因子0.06。

1.3 ZJ 海水速溶聚合物抗盐及溶解性

实验采用矿化度 362mg·L-1的清水和20×104mg·L-1的模拟盐水分别配制0.15%的ZJHP 聚合物溶液进行粘度及不溶物检测。表1 评价结果显示，24min 后聚合物粘度及不溶物趋于稳定，30min 内溶解均匀。采用 20×104mg·L-1盐水配制的聚合物，粘度27.1mPa·s,粘度保留率达到85%以上。说明ZJHP 聚合物具有快速溶解和较好的抗盐性能。

表1 聚合物ZJHP 溶解性评价Tab.1 Solubility evaluation of polymer ZJHP

2 研发ZJWQ 粘弹颗粒

ZJWQ 是河南正佳能源环保股份有限公司研发生产的粘弹颗粒调驱剂，具有耐温抗盐、吸水膨胀、分散性好，油藏适应范围广的显著特性。粘弹颗粒在多孔介质中可发生形变、运移、堵塞大孔道，启动中低渗透层，达到扩大波及体积的作用。在工业化生产过程中，通过不同的聚合方法及合成工艺，能够生产干粉及凝胶颗粒乳液两种形态，粒径从50～5000 μm，满足不同油藏开发需要。

2.1 粘弹颗粒与油藏孔吼匹配的直径计算

粘弹颗粒粒径尺寸直接影响与地层孔隙结构的匹配性能，粒径尺寸是优化粘弹颗粒的重要参数[2]。依据油藏条件，根据平均渗透率和孔隙度，利用公式能够计算出理论上与孔吼匹配的粘弹颗粒直径，Kozeny 方程如下：

2.2 ZJWQ 粘弹颗粒质量性能

ZJWQ 粘弹性颗粒驱油剂通过多官能团引发、控制交联度，形成三维网络与高分子支化链共存结构。外观为粉末状固体颗粒，初始粒径200um，粒径符合率94%，有效含量89.2%。采用20×104mg·L-1的模拟盐水配制的0.15%的粘弹颗粒驱油剂透明无沉淀，分散性较好，吸水膨胀2 倍。性能指标见表2。

表2 粘弹颗粒ZJWQ 性能评价Tab.2 Performance evaluation of viscoelastic particles ZJWQ

3 设计形成非均相海水速溶粘弹驱油体系

粘弹颗粒与聚合物复配技术是近年开发的新型提高采收率技术，能够解决注入井纵向吸水剖面不均匀和封堵聚驱优势渗流通道，达到调整层内层间矛盾，扩大聚合物波及体积、抑制窜流，提高驱油效果的目的[3]。本研究针对海上油田海水高盐、高矿化度的油藏特性，设计研发出一种适用于海上油田应用的非均相海水速溶粘弹驱油体系。

3.1 非均相驱油体系配方

研究的非均相海水速溶粘弹驱油体系配方是由0.15%的海水速溶聚合物ZJHP 与0.15%粘弹颗粒驱油剂ZJWQ 等体积复配形成（配方：0.15% ZJHP+0.15% ZJWQ）。

3.2 非均相驱油体系岩心驱油效率评价

实验针对海上油田目标区块渗透率0.587μm2，总矿化度39000mg·L-1，65℃油藏，开展岩心驱油效率评价，结果见表3。

表3 岩心驱油效率评价结果Tab.3 Evaluation results of core flooding efficiency

表3 评价结果表明，采用39000mg·L-1模拟盐水分别配制浓度0.15%的速溶聚合物ZJHP 及粘弹性颗粒ZJWQ 溶液，岩心驱油效率提高采收率分别为14.56%、10.92%，采用非均相海水速溶粘弹性驱油体系（0.15% ZJHP +0.15% ZJWQ）提高采收率达到27.74%，复配体系比单一聚驱提高驱油效率13.18%，驱油能力显著增强。

4 非均相海水速溶粘弹驱油体系矿场试验

海上油田目标区块渗透率0.587μm2，总矿化度39000mg·L-1，油藏温度65℃，非均相驱油体系配方：（0.15% ZJHPL+0.15% ZJWQ）。图1 为海上平台非均相海水速溶粘弹性驱油体系配注流程示意图。图2 为矿场CB25B-1 生产井非均相海水速溶粘弹性颗粒驱油开采曲线。

图1 非均相驱油体系配注流程示意图Fig.1 Schematic diagram of the injection process of heterogeneous flooding system

图2 CB25B-1 生产井开采曲线Fig.2 Production curve of CB25B-1 production well

试验结果表明，高渗层得到有效封堵，中低渗中的原油被驱替出，阶段含水下降12%以上，日原油产量从15t 提高到20t，增油降水效果明显。

5 结论

海水速溶聚合物ZJHP 与粘弹性颗粒驱油剂ZJWQ 等体积复配形成的非均相驱油体系可以对孔隙喉道进行有效的封堵，达到扩大波及体积，提高原油采收率的目的。能够解决海上油田开发的技术难题，是一种有效的提高采收率手段。