乳液聚合物在线深部调剖技术的探讨

2021-01-11陆瑶安徽皖维高新材料股份有限公司安徽巢湖238000

化工管理 2021年36期

陆瑶(安徽皖维高新材料股份有限公司，安徽巢湖 238000)

1 乳液聚合物在线深部调剖技术的应用意义

中国大部分油田是由于陆相沉积形成的，因此，从整体上看，中国油田储层非均质现象十分严重，再加上油田长期开采过程中各类增产措施的肆意应用，使得油田非均质性进一步增强，这种情况的出现不仅会使油田的水驱采收率进一步降低，还会使地层中形成新的水流大孔道，降低注水利用率的同时，降低油田低渗地带残余原油的利用率。现阶段，为切实解决上述问题，相关工作人员可以通过合理应用乳液聚合物在线深度调剖技术的方式，降低原油注采工作的难度，为中国原油开采量的提高提供支持[1]。

2 乳液聚合物在线深部调剖技术的应用研究

文章主要以综合含水到92.3%的馆陶组复杂性油藏为例，介绍了乳液聚合物在线深部调剖技术在其中的应用方法。

2.1 乳液聚合物性能

乳液聚合物调剖体系中主要包含的物质有乳液聚合物与交联剂，其中乳液聚合物主要成分为聚丙烯酰胺相反乳液，分子直径在几微米到几十微米之间，这种乳液的性质在常温下较为稳定，在进入地层后，受地层温度、地层水矿化度等因素的影响，将会发生转向反应，进而形成O/W体系。

2.1.1 乳液聚合物的溶解速度

2.1.2 乳液聚合物的黏浓性

用无水配置乳液聚合物，每升污水中聚合物的含量分别为500、800、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 mg，将污水放在65 ℃的环境下，测试污水的溶液黏度，随着污水中乳液聚合物浓度的不断提升，污水的黏度也逐渐提升。

2.1.3 乳液聚合物的耐温性

用污水配置浓度为3 000 mg/L的乳液聚合物混合液，测试在不同温度下混合液的溶液黏度，并且对试验结果进行统计分析可以了解到，在试验过程中，随着温度的不断提升，混合液聚合物黏度呈下降趋势，并且当混合液的温度为85 ℃时，其黏度保留率较温度为25 ℃的大了70%左右，这种情况的存在说明了该乳液聚合物的耐温性较好。

2.1.4 乳液聚合物的流变性

采用污水配置浓度为3 000 mg/L的乳液聚合物，在其温度为65 ℃时，对其流变性进行测量，并对测量结果进行统计，可以发现聚合物溶液具有剪切变稀的特性，这种情况的存在说明该乳液聚合物适合现场注入工作的开展。

2.1.5 乳液聚合物的抗剪切性

我曾看过一位老师教学《陶罐和铁罐》一课时，让学生在课堂上分角色扮演课文中的铁罐和陶罐，亲自体察人物的内心世界，把课文的内容声情并茂地表演出来。学生在愉快的表演中深入体会到铁罐的骄傲自大，陶罐的谦虚善良，懂得了学习课文后受到的启示。

用无水配置浓度分别在1 500、2 000、2 500与3 000 mg/L的聚合物溶液，并且令溶液经过防砂器材，测量溶液经过防砂器材剪切后的黏度。乳液聚合物的抗剪切性能较好，并且随着溶液中聚合物浓度的增加，其黏度保留率呈下降趋势，从总体而言，乳液聚合物的剪切黏度保留率大于80%。

2.2 交联配方优化方法

2.2.1 聚合物浓度对配方优化试验的影响

在试验过程中，先用污水溶解乳液聚合物，控制交联剂的浓度为1 000 mg/L，聚合物的浓度为800、1 000、1 200与1 400 mg/L，对试验结果进行统计分析可以发现，当聚合物的浓度在1 000 mg/L以上时，第一，体系由黏性逐渐转变为弹性，这种情况的出现说明溶液内体系发生了交联反应；第二，体系的弹性模量、黏性模量、复合黏度逐渐增加，这种情况的出现也说明了体系发生了交联反应。从上述试验可知，当该体系的聚合物浓度为1 000 mg/L时，聚合物出现交联反应[2]。

2.2.2 交联剂浓度对配方优化试验的影响

再用污水溶解聚合物的过程中，令聚合物的浓度为2 000 mg/L，温度为65 ℃，控制交联剂的浓度分别为400、500、600、700与800 mg/L，对试验结果进行记录分析可以发现，当溶液内交联剂的浓度在500 mg/L以上时，第一，体系从黏性逐渐转变为弹性，这种情况的出现说明了此时体系内发生了交联反应；第二，体系内的弹性模量、黏性模量、复合黏度也开始迅速增加。这种情况的出现也说明了此时体系内发生了大量的交联反应。因此，可以了解到，该体系的最低交联剂成胶浓度为500 mg/L。

2.3 乳液调剖体系性能评价

2.3.1 热稳定性

用无水溶解乳液聚合物，并且控制聚合物浓度为2 000 mg/L，交联剂浓度为1 000 mg/L，温度为65 ℃，并且在溶液成胶后，将其在65 ℃的环境下保存三个月，对其黏度进行整理记录，可以了解到，溶液刚成胶时的黏度为346.2 mPa·s，成胶三个月后的黏度为255.8 mPa·s，经计算可以得到其黏度保留率为73.9%。对上述数据进行分析后可以认识到，该弱胶体系在放置三个月后，黏度保留率仍大于70 %，这种情况的出现原因在于污水中的聚合物与交联剂进行反应，使得溶液的黏度增大，溶液内的细菌、氧等物质被胶质束缚无法大范围移动，进而使得溶液的热稳定性大大提升。

2.3.2 剪切恢复性

一般情况下，交联聚合物在经过剪切处理后，其黏度将会大幅度下降，但若将剪切后的聚合物放在一起，一段时间后，体系仍能出现交联反应，并且其黏度将会大幅度增加，交联聚合物的这种性能被称作剪切恢复性。与一般聚合物经过机械剪切降解，黏度大幅度下降，经过一段时间的放置后，黏度略有回升的情况不同，交联聚合物的剪切恢复性是由其交联剂金属离子与聚合物分子链重新连接产生的交联，稳定性相对更高。

现阶段，为切实了解机械剪切对交联聚合物的黏度影响，可以用无水调配聚合物浓度在2 000 mg/L，交联剂浓度在1 000 mg/L的混合液，并将其放置在65 ℃的烘箱内，待混合液成胶后，用混调器对其进行剪切，剪切时间控制在10 s左右，然后再将剪切后的混合液放到65 ℃的恒温箱中进行保存，使剪切后的混合液重新交联，重复上述步骤，对聚合物的交联情况进行整理，可以发现，当剪切次数为0时，聚合物的交联黏度为342 mPa·s，当剪切次数为1时，聚合物的交联黏度为306 mPa·s，当剪切次数为2时，聚合物的交联黏度为274 mPa·s，当剪切次数为3时，聚合物的交联黏度为225 mPa·s。对上述数据进行分析后可以发现，随着聚合物剪切次数的增加，其强度逐渐降低，造成这种情况出现的原因在于在剪切过程中，聚合物分子链将会发生破裂，这种情况的出现使得聚合物与交联剂之间的交联强度下降。但需要注意的是，尽管聚合物经过3次剪切，但两种交联剂的交联黏度比仍在10以上[3]。

2.3.3 缓交联性

现阶段，在聚合物中加入交联剂，那么溶液的黏度将会随时间的推移逐渐升高，直到黏度达到某一黏度值后，黏度将会稳定下来，这种性质被称作是缓交联性。在当前的乳液聚合物使用过程中，缓交联性的存在不仅保证交联聚合物溶液可以被大量注入，从而令注入液具有了驱油性；还保证了交联聚合物溶液可以进入油田的地层深处，通过发生交联反应的方式做到深部调驱，对地层深部非均质情况加以改善。

在当前乳液聚合物调驱体系构建的过程中，缓交联性是保证体系能否做到深部调驱的关键性因素。现阶段，为切实测定聚合物的缓交联性，可以先用污水溶解乳液聚合物，并控制每升污水中聚合物的质量能够达到2 000 mg、交联剂的质量能够达到1 000 mg，然后控制溶液温度在65 ℃。从图中可以看出乳液聚合物与交联剂形成调驱体系的时间约为10天，并且经分析可以了解到，在聚合物交联的过程中，交联剂的部分有效成分会被油相包裹起来，在高温破乳后才能释放，这种情况的出现使得聚合物满足了延缓交联的目的。

2.4 在线乳液聚合物调剖体系的实际应用

在某油田应用乳液聚合物在线深部调剖技术，应用的井次为10，平均每个井中注入的调剖剂为5 320 m3。对注入调剖剂前后的开采情况进行对比可以发现，注水井的吸水剖面在注入调剖剂后得到了明显的改善，其注入压力升高了1.2 MPa，并且在该油田对应的27口生产井中，有23口井的增油效果较为明显，并且平均每口井每天的产液能力上升了3.1 m3，产油能力增加了1.7 t，含水率下降了2.2%，产油有效期达到了128～380天，平均每口井的产油有效期为272天，阶段性原油产量累计增长了1.2×104t。

2.5 乳液聚合物在线深部调剖技术的应用优势

在实际应用过程中可以发现，首先，乳液聚合物是一种加速性非牛顿流体，其黏弹性较单纯的聚合物更好，并且相较于干粉聚合物，乳液聚合物具有溶解时间短、初始黏度低、剪切抗性强、注入性优秀等特点；其次，乳液聚合物体系具有缓交时间较长、交联黏性较高、交联热稳定性较好等优点，在实际应用过程中，可以使用小型在线注入方式，满足多轮次调剖井的使用需要；再次，乳液聚合物在线深部调剖技术在应用过程中，可以有效解决因注水采油，导致油田高含水期地层非均质性日渐严重的深部调剖问题；最后，经试验证明，乳液聚合物在线深部调剖技术能有效适应不整装小区块的深部调剖问题，并且在实际应用过程中能够取得较为明显的成效，因此，在当前我国原油开采过程中，这一技术的推广应用不仅能够切实提升复杂性油藏的采收率，还具备较为广阔的发展前景[4]。