采出液配制二元復合體系可行性實驗研究

穆 劍，武俊憲，姚振杰，鄭曉松

(1.中油勘探與生產(chǎn)分公司，北京 100007;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010; 3.提高采收率教育部重點實驗室 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318)

采出液配制二元復合體系可行性實驗研究

穆 劍1，武俊憲2，姚振杰3，鄭曉松2

(1.中油勘探與生產(chǎn)分公司，北京 100007;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010; 3.提高采收率教育部重點實驗室 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318)

遼河油區(qū)錦16塊實施二元復合驅(qū)時，產(chǎn)生大量采出液，同時要向油層注入大量水以保持油層壓力。通過室內(nèi)驅(qū)替實驗模擬該區(qū)塊實施復合驅(qū)后二元體系的采出液，測定采出液配制二元復合體系的界面張力、黏度穩(wěn)定性及流變性，研究采出液配制二元復合體系的可行性。結(jié)果表明:不同注入階段采出液配制的二元復合體系所需的聚合物用量均比深部處理污水配制相同黏度的聚合物干粉用量少;采出液配制的二元復合體系界面張力可達10－3mN/m;采出液配制的二元復合體系的黏度具有較好的穩(wěn)定性;采出液配制的二元復合體系具有較好的黏彈性。因此，采出液配制二元復合體系是可行的。

采出液;二元復合體系;界面張力;穩(wěn)定性;流變性;遼河油區(qū)錦16塊

1 實驗條件

1.1 實驗方案

通過室內(nèi)驅(qū)替實驗模擬錦16塊實施二元復合驅(qū)后不同注入階段的采出液，再測定采出液配制二元復合體系的黏度、流變性、界面張力、穩(wěn)定性［1－4］，研究采出液配制二元復合體系的可行性。

1.2 實驗儀器

實驗儀器包括Brookfield－Ⅱ型黏度計、Model TX500C界面張力儀、HAAKE－150型流變儀以及恒溫箱等。

1.3 實驗用液

(1)通過室內(nèi)巖心驅(qū)替實驗，巖心出口端收集不同注入階段的采出液，不同注入階段采出液的參數(shù)見表1。

表1 不同注入階段采出液的性質(zhì)參數(shù)

(2)實驗用污水為錦州采油廠歡三聯(lián)深度處理污水，使用前經(jīng)0.22 μm微孔過濾，除去雜質(zhì)，其礦化度為2 935.3 mg/L。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 采出液配制二元復合體系的聚合物干粉用量

當配制相同黏度的二元復合體系時，不同注入階段采出液與深部處理污水所需的聚合物用量見表2。

表2 配制相同黏度二元復合體系聚合物干粉用量

可以看出，當二元復合體系的黏度是63.2 mPa·s時，用不同階段的采出液配制二元復合體系，所需聚合物干粉的用量均比深部處理污水的少。這是因為采出液中含有聚合物，使得采出液配制相同黏度的聚合物溶液比深部處理污水所需的聚合物濃度低［5］。因此，用采出液配制二元復合體系可以減少聚合物干粉的用量。

2.2 采出液配制二元復合體系的界面張力

采出液配制的二元復合體系，界面張力隨時間變化實驗結(jié)果見圖1。

圖1 采出液配制二元復合體系界面張力動態(tài)變化曲線

隨著時間延長，界面張力趨于穩(wěn)定。90 min后，5種復配體系測得的界面張力都達到穩(wěn)態(tài)。其中0.37、1.06 PV體系界面張力達到穩(wěn)態(tài)的時間最短，50 min即可穩(wěn)定。0.66、0.54 PV復配體系的穩(wěn)態(tài)界面張力值最低為1.2×10－3mN/m。開始時界面張力降低的幅度比較大，最終趨于穩(wěn)定。這是因為界面張力隨時間的變化受相應動力學支配，是由動力學行為的吸附速率和脫附速率引起的。在吸附速率大于脫附速率時，表面活性物質(zhì)會在界面積累，使得界面張力降低;表面活性物質(zhì)在界面吸附會形成較高的濃度梯度，使其吸附速率和脫附速率相等，界面張力最終趨于穩(wěn)定。

從界面張力的測定結(jié)果可以看出，用不同注入階段采出液配制二元復合體系可以達到10－3mN/m的超低界面張力，符合二元復合驅(qū)提高洗油效率的要求［6］。采出液配制二元復合體系是可行的。

2.3 采出液配制二元復合體系的黏度穩(wěn)定性

黏度為55℃時，用布氏黏度計在剪切速率為6 r/min下測定二元復合體系黏度與時間關系數(shù)據(jù)，結(jié)果見表3。

表3 不同注入階段采出液配制二元復合體系的黏度穩(wěn)定性測試結(jié)果

二元復合體系黏度均隨時間的延長而降低，初期黏度降低幅度較大，到后期變化趨于平緩。聚合物溶液的黏度與陽離子及剪切作用等因素相關［7］。金屬陽離子會使聚合物分子鏈表面上的電荷中和，雙電層被壓縮，導致聚合物分子鏈收縮，黏度下降。聚丙烯酞胺是長鏈分子，一旦受到外來力的作用時，易造成受力分布不均勻，沖擊力集中在個別分子鏈上，進而產(chǎn)生化學鍵斷裂，導致聚合物濃度降低。用不同注入階段采出液配制的二元復合體系，30 d后黏度保留率均大于72%，黏度具有較好的穩(wěn)定性。因此，用不同注入階段采出液配制二元復合體系是可行的［8］。

2.4 采出液配制二元復合體系的流變性

動態(tài)力學實驗測定溶液的流變參數(shù)包括儲能模量和耗能模量。儲能模量反映了黏彈性流體的彈性大小，而耗能模量反映了黏彈性流體的黏性大小。實驗結(jié)果見圖2、3。

圖2 采出液配制二元復合體系儲能模量與角頻率關系曲線

從圖2可以看出，角頻率較小時，儲能模量較小，隨著角頻率增加，儲能模量逐漸增大，這說明隨角頻率增加，采出液配制二元體系的彈性效應增加。在相同角頻率時，0.37、0.54、0.46、1.06 PV樣品的儲能模量相差不大，0.54、0.66 PV樣品的儲能模量略高于0.37、1.06 PV;深部處理污水配制的二元體系樣品的儲能模量高于采出液配制二元樣品。

圖3是耗能模量與角頻率之間的關系曲線?？梢钥闯?，隨著角頻率增加，耗能模量增加。在相同角頻率時，0.37、0.54、0.46、1.06 PV樣品的耗能模量相差不大，0.54、0.66 PV樣品的耗能模量高于0.37、1.06 PV樣品;深部處理污水配制的二元體系樣品的耗能模量高于采出液配制的二元樣品。因此，不同注入階段采出液配制的二元體系具有較好的黏彈性，只是其彈性、黏性性質(zhì)比深部處理污水配制的二元體系略差。

圖3 采出液配制二元復合體系耗能模量與角頻率與關系曲線

2.5 采出液配制復合體系與深部處理污水配制復合體系性能對比

表4為不同注入階段采出液與深部處理污水配制的二元復合體系的性能參數(shù)對比結(jié)果。不同注入階段采出液配制的二元復合體系在保持黏度一致的條件下，聚合物的用量均比深部處理污水的用量少。

表4 采出液與深部處理污水配二元復合體系的性能對比

在表面活性劑用量相同的條件下，不同注入階段采出液配制的二元復合體系與深部處理污水配制的二元復合體系的界面張力都能達到10－3mN/m的超低值，符合二元復合驅(qū)降低界面張力、提高洗油效率的要求。因此，用采出液配制二元復合體系是可行的。

3 結(jié) 論

(1)當二元復合體系黏度相同時，用不同注入階段采出液配制二元復合體系所需聚合物量均比深部處理污水的用量低。

(2)用不同注入階段采出液配制的二元體系與用深部處理污水配制的二元體系均可以達到10－3mN/m的超低值，符合二元復合驅(qū)提高洗油效率的要求。

(3)用深部處理污水及不同注入階段采出液配制的二元復合體系的黏度保留率均大于72%，黏度具有較好的穩(wěn)定性。

(4)不同注入階段采出液配制的二元復合體系具有較好的黏彈性。

［1］康萬利，孟令偉，高慧梅.二元復合驅(qū)表面活性劑界面張力研究［J］.膠體與聚合物，2005，23(4):23－25.

［2］牛麗偉，盧祥國.二類油層二元復合體系性能評價及其機理［J］.大慶石油學院學報，2009，33(4):44－52.

［3］方洪波.埕東泡沫復合驅(qū)采出液油－水界面性質(zhì)及乳狀液穩(wěn)定性［J］.石油學報，2009，25(5):736－741.

［4］孫琳，蒲萬芬，楊懷軍.堿/聚合物二元復合驅(qū)粘度穩(wěn)定劑研究［J］.鉆采工藝，2007，30(2):127－129.

［5］劉義剛，盧瓊，史鋒剛.錦州油田無堿二元復合驅(qū)實驗研究［J］.海洋石油，2010，48(5):48－52.

［6］林梅欽，王浩，田丹，等.二元復合驅(qū)采出液的油水界面性質(zhì)和破乳條件的關系［J］.石油化工，2011，40 (7):753－758.

［7］別夢君，盧祥國，等.二元復合驅(qū)增油效果及采出液性質(zhì)實驗研究［J］.特種油氣藏，2010，17(6):97－99.

［8］楊柳.三元復合驅(qū)采出液的穩(wěn)定性及破乳機理研究［J］.河北化工，2008，31(5):8－9.

編輯 王 昱

TE992.2

A

1006－6535(2012)04－0114－03

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.029

20111212;改回日期:20120410

國家自然基金項目“高濃度黏彈性聚合物在微觀孔隙中的驅(qū)油機理研究”(50874023)

穆劍(1960－)，男，高級工程師，1982年畢業(yè)于武漢地質(zhì)學院地質(zhì)專業(yè)，2002年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學石油地質(zhì)專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)主要從事油田地面工程方面研究。