射孔不渗流段对疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

2021-02-25郭光范

石油化工应用 2021年1期

郭光范

（承德石油高等专科学校石油工程系，河北承德 067000）

对于海上油田来说大部分原油是以稠油为主，具有地层原油黏度高，水驱采收率低的特点。而聚合物驱油技术在海上油田最有可能应用且潜力最大[1]。但海上油田的配聚水硬度高等苛刻条件，现有的部分水解聚丙烯酰胺很难满足现场的配注要求，因此国内专家针对海上稠油油藏的特点研发的疏水改性水溶性聚合物，利用其在溶液形成空间网状结构，使聚合物溶液在较低相对分子质量和较低浓度下黏度仍然很高且具有较好的剪切稀释性、抗剪切能力和注入性[2，3]。疏水改性水溶性聚合物已经在海上油田得到广泛的应用。但海上油田采用的是强采强注，聚合物在进入射孔孔眼时受到强烈的剪切作用，尤其是经过射孔孔眼的不渗流压实带影响更大，使聚合物的溶液性能达不到设计要求[4，5]。因此本文通过模拟射孔孔眼不渗流段，对注入的聚合物溶液黏度的影响，为疏水缔合聚合物的注入参数优选和新产品的研发提供一定的理论依据。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

疏水缔合聚合物:根据文献[6]自制，疏水单体为十八烷基二甲基烯丙基氯化铵，相对分子质量1 200×104，固含量91.2%，NaCl、KCl、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2·6H2O，均为分析纯，采购于承德福鑫化工贸易公司。

黏度计:NDJ-5S 型黏度计，力辰科技股份有限公司；电子称:量程20～20 000 g，精度2 g，上海精科公司；搅拌器:转速20～500 r/min，江苏江阴保利科研器材有限公司；20 mL 移液管、1 L 烧杯、玻璃棒若干，承德福鑫化工商贸有限公司。

1.2 实验水质

实验模拟水:渤海SZ36-1 配注水，其矿物离子组成（见表1）。

1.3 黏度测定

采用NDJ-5S 黏度计，在常温下，测定剪切后的疏水缔合聚合物的黏度。

1.4 射孔孔眼的填制

根据SZ36-1 现场的注聚井的完井参数，用40～60目和60～80 目的石英砂按一定的比例混合对内径为10.0 mm，长度分别为60 mm，120 mm，180 mm，240 mm和300 mm 的填砂管进行填砂，所得到的填砂管孔隙度约为37%，得到不同不渗流射孔段的模拟装置，如果达不到要求重新填制。

2 实验结果与分析

2.1 不同射孔不渗流段对疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

将浓度为2 000 mg/L 的聚合物溶液，以40.4 mL/min的注入速度注入长度分别为60 mm，120 mm，180 mm，240 mm 和300 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙体积20 PV 取一次样，黏度随注入孔隙体积的变化关系（见图1）。

图1 聚合物剪切后黏度随注入孔隙体积的变化关系

由图1 可知，射孔不渗流段越长黏度损失越大，当不渗流段长度大于240 mm 时，黏度损失程度趋于稳定，再增加不渗流段的长度黏度损失变化不大；另外随着注入孔隙体积的增大剪切后的聚合物黏度先降低，当注入达到一定孔隙体积时，黏度趋于稳定。通过以上数据可知，现场注入的聚合物量达到一定值时，剪切后的聚合物黏度变化不大。

表1 模拟渤海SZ36-1 配注水离子组成

2.2 不同注入速度对疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

将浓度为2 000 mg/L 疏水缔合聚合物的溶液，分别以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min 注入速度注入到内径为10.0 mm，长度为240 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙体积20 PV 取一次样，黏度随注入孔隙体积的变化关系（见图2）。

图2 聚合物剪切后黏度随注入孔隙体积的变化关系

由图2 可知，在固定射孔不渗流段长度时，聚合物溶液剪切后的黏度随着注入速度的增加而急剧下降，当注入速度超过60.6 mL/min 时，剪切后聚合物溶液的黏度下降幅度变小，因此在注入速度达到一定程度后黏度损失将保持不变。

2.3 对不同浓度疏水缔合聚合物溶液黏度的影响

将疏水缔合聚合物分别配制成浓度为1 500 mg/L、1 750 mg/L、2 000 mg/L、2 250 mg/L 和2 500 mg/L 的溶液，以40.4 mL/min 注入速度注入到内径为10.0 mm，长度为240 mm 的填砂管中，当尾端出液量为60 PV 取样，并将剪切后的高浓度样品稀释成浓度为1 500 mg/L，测其黏度，实验结果（见表2）。

由表2 可知，在射孔不渗流段长度不变的情况下，聚合物溶液的浓度越高其剪切后的黏度保留率越高，说明聚合物浓度越高剪切作用影响越小；另外将剪切后不同浓度的聚合物溶液稀释成浓度为1 500 mg/L，其黏度随着聚合物浓度的增加有小幅度的增加，也证实聚合物浓度越高剪切作用影响越小。

2.4 静置时间对射孔剪切后疏水缔合聚合物黏度的影响

将浓度为2 000 mg/L 疏水缔合聚合物溶液，分别以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min的注入速度注入到内径为10.0 mm，长度为240 mm 的填砂管中，当注入孔隙体积到60 PV 时，在尾端迅速取样，1 h 内隔10 min 测一次黏度，1 h 后，每30 min测一次黏度，所得的黏度随静置时间的变化关系（见图3）。

图3 聚合物剪切后黏度随静置时间的变化关系

由图3 可知，剪切后的聚合物溶液随着静置时间的增加，黏度先上升然后再下降逐渐趋于平稳，这与疏水缔合聚合物受到强烈剪切作用后分子间缔合作用遭到破坏有关，当静置后分子间作用力继续作用黏度逐渐上升，当分子间作用力达到最大时，黏度达到最大，继续静置聚合物分子内缔合使聚合物溶液的黏度有小幅度下降，当分子间作用力和分子内作用力平衡时，黏度趋于稳定。当静置时间超过60 min时，聚合物溶液的黏度趋于平稳不再下降；另外注入速度对聚合物溶液的恢复也有较大的影响，注入速度越小，聚合物溶液的黏度恢复稳定的时间就越长，当注入速度为20.2 mL/min 时，黏度恢复稳定需要60 min，当注入速度提高到80.8 mL/min 时，黏度恢复稳定需要30 min 左右。