抗溫抗鹽調(diào)驅(qū)劑的研制與性能評(píng)價(jià)

金 志 王 健 劉培培 沈 群 舒明媚 王 拓

（西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500）

抗溫抗鹽調(diào)驅(qū)劑的研制與性能評(píng)價(jià)

金 志 王 健 劉培培 沈 群 舒明媚 王 拓

（西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500）

針對(duì)尕斯油田E31油藏高溫高礦化度的油藏條件，油田“控水增油”的難度很大，實(shí)驗(yàn)室研制了以部分水解聚丙烯酰胺與WLX水溶性抗溫抗鹽交聯(lián)劑為主體的可動(dòng)凝膠調(diào)驅(qū)體系，該體系的最佳配方為：1 800～2 000mg/L高分子量部分水解聚丙烯酰胺+(1.0%～1.20%）(體積分?jǐn)?shù))交聯(lián)劑WLX+除氧劑100mg/L。實(shí)驗(yàn)證明，此調(diào)驅(qū)體系具有良好的抗溫性、抗鹽性、抗剪切性和老化穩(wěn)定性。

高溫高礦化度油藏；配方；性能；評(píng)價(jià)

可動(dòng)凝膠調(diào)驅(qū)是聚合物驅(qū)油的延伸，是近井調(diào)剖和聚合物驅(qū)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要目的是在加強(qiáng)調(diào)整吸水剖面的同時(shí)，增加一定的驅(qū)油功能，來(lái)提高原油采收率［1－2］。可動(dòng)凝膠是由聚合物與交聯(lián)劑反應(yīng)生成的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有調(diào)剖和驅(qū)油的雙重效果，適用于油藏的大劑量處理［3］。

由于尕斯油田E31油藏具有高溫（110℃）高礦化度（67 378mg/L）的特征，油田“控水增油”的難度很大。針對(duì)此問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室研制了以部分水解聚丙烯酰胺與WLX水溶性抗溫抗鹽交聯(lián)劑為主體的可動(dòng)凝膠調(diào)驅(qū)體系，并對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 調(diào)驅(qū)劑的研制

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器、化學(xué)藥品

（1）實(shí)驗(yàn)儀器

電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱：CS1013型，溫度范圍0～300℃，重慶實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠制造。

電子天平：BFA114型，最大量程為200g，精確到 10－4g，德國(guó)生產(chǎn)。

電動(dòng)調(diào)速攪拌器：S7401—Ⅱ型，調(diào)速范圍為0～3 000r/min，重慶實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠制造。

旋轉(zhuǎn)黏度儀：Brookfield Synchro－Lectric Digital Viscometer，美國(guó)制造。

（2）化學(xué)藥品

聚合物：部分水解聚丙烯酰胺，分子量為2 500萬(wàn)，水解度25%，大慶煉化公司生產(chǎn)。

抗溫抗鹽交聯(lián)劑WLX：液體，實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 調(diào)驅(qū)劑配方研制

（1）聚合物HPAM濃度優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)中，保持交聯(lián)劑體積分?jǐn)?shù)為1.0%，改變聚合物濃度（1 000～2 000mg/L），聚合物濃度對(duì)可動(dòng)凝膠體系成膠性能的影響規(guī)律見(jiàn)圖1。

圖1 聚合物濃度對(duì)可動(dòng)凝膠體系成膠性能的影響

在油藏溫度下，隨著聚合物濃度升高，體系的成膠速度變快，成膠時(shí)間縮短，體系成膠黏度顯著升高。但是當(dāng)聚合物達(dá)到一定濃度時(shí)，體系黏度增加趨于平緩，在此交聯(lián)劑濃度下，此時(shí)的聚合物濃度已達(dá)到最優(yōu)濃度（在1 800～2 000mg/L之間）。

（2）交聯(lián)劑濃度優(yōu)選

交聯(lián)劑濃度是影響凝膠能否成膠、成膠時(shí)間、成膠強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。保持聚合物濃度為 2 000mg/L，改變交聯(lián)劑體積分?jǐn)?shù) （0.2%～1.5%）。交聯(lián)劑濃度對(duì)可動(dòng)凝膠體系成膠性能的影響規(guī)律見(jiàn)圖2。

圖2 交聯(lián)劑WLX濃度對(duì)可動(dòng)凝膠體系成膠性能的影響

隨交聯(lián)劑濃度增加，體系成膠時(shí)間縮短，凝膠強(qiáng)度增加。交聯(lián)劑濃度為1.0%～1.2%時(shí)，成膠時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度適中。

（3）除氧劑濃度優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)中，保持聚合物濃度為2 000mg/L，WLX交聯(lián)劑體積分?jǐn)?shù)為1.0%，調(diào)整硫脲濃度，配置不同的小樣放置于110℃的恒溫箱中，成膠情況見(jiàn)圖3。

圖3 硫脲濃度對(duì)凝膠體系膠體黏度的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，未加入除氧劑時(shí)，成膠強(qiáng)度雖然較高，但穩(wěn)定性較差。當(dāng)除氧劑硫脲濃度為100mg/L時(shí)，體系成膠強(qiáng)度高，形成的凝膠體系穩(wěn)定性好。當(dāng)除氧劑濃度大于100mg/L時(shí)，成膠強(qiáng)度和穩(wěn)定性變化不大。因此，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮選擇除氧劑濃度為100mg/L。

（4）調(diào)驅(qū)劑配方組成

綜合以上配方優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，可以得出適合青海尕斯E31油藏調(diào)驅(qū)體系的最佳配方為：高分子量聚合物 (HPAM)（濃度 1 800～2 000mg/L）+交聯(lián)劑 WLX（體積分?jǐn)?shù)1.0%）+除氧劑（濃度100mg/L）。

2 調(diào)驅(qū)劑的性能評(píng)價(jià)

2.1 抗溫性

凝膠調(diào)驅(qū)劑注入地下以后，其有效期作用的長(zhǎng)短受到很多因素的限制，其中很重要的一點(diǎn)就是油藏溫度問(wèn)題。不同溫度下優(yōu)化配方組成的可動(dòng)凝膠的抗溫性能評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 可動(dòng)凝膠的抗溫性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

隨著環(huán)境溫度的升高，體系交聯(lián)反應(yīng)加快，凝膠的成膠時(shí)間縮短，成膠強(qiáng)度增大。這是因?yàn)闇囟壬呤狗肿訜徇\(yùn)動(dòng)加劇，聚合物分子與交聯(lián)劑分子相互碰撞發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的機(jī)會(huì)增加引起的。當(dāng)溫度為110℃時(shí)，凝膠體系的成膠時(shí)間為57h，成膠黏度達(dá)到7 100mPa·s，因此，該交聯(lián)體系具有較好的耐溫性。

2.2 抗鹽性

聚合物溶液具有鹽敏性，即溶液的黏度會(huì)隨著礦化度的變化而改變。評(píng)價(jià)其抗鹽性能，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 鹽水浸泡對(duì)凝膠性能的影響

將成膠后的凝膠調(diào)驅(qū)劑放入鹽水中侵泡，凝膠的黏度與體積都會(huì)逐漸下降。當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到120d時(shí)，凝膠的體積保留率為51%，黏度為3 300mPa·s，且整體性良好。

2.3 抗剪切性

在所有聚合物凝膠類驅(qū)油過(guò)程中，聚合物都存在剪切降解的可能性。剪切會(huì)使聚合物分子鏈斷裂，影響聚合物的成膠強(qiáng)度，使其穩(wěn)定性變差，因此，有必要對(duì)凝膠體系的抗剪切性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 聚合物溶液剪切對(duì)可動(dòng)凝膠黏度的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，剪切過(guò)的交聯(lián)聚合物體系的成膠黏度有所降低，但總體上影響不大。由此可見(jiàn)，兩種不同濃度的主劑經(jīng)剪切后，其交聯(lián)體系仍然具有良好的成膠性能，能夠滿足油田現(xiàn)場(chǎng)施工的需要。

2.4 老化穩(wěn)定性

老化穩(wěn)定性主要是考察聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系在高溫高礦化度條件下脫水后的黏度保持率。聚合物凝膠體系在高溫高鹽條件下都會(huì)脫水老化，最終失去驅(qū)油能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 HPAM/WLX交聯(lián)劑調(diào)驅(qū)體系的熱穩(wěn)定性

隨著時(shí)間的增加，黏度有所下降。在放置了125d之后，黏度仍能達(dá)到3 000mPa·s，黏度保持率達(dá)到42.3%，因此說(shuō)明此聚合物凝膠調(diào)驅(qū)體系具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。

[1]袁士義,韓冬,苗坤,等.可動(dòng)凝膠調(diào)驅(qū)技術(shù)在斷塊油田中的應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào),2004,25(4):50-53.

[2]張建國(guó),余維初,羅躍.3種交聯(lián)劑HPAM溶液交聯(lián)后的調(diào)驅(qū)效果[J].石油鉆采工藝,2004,26(4):66-68.

[3]付美龍,唐善法,黃俊英.油田應(yīng)用化學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005.

Abstract：E31 reservoir of Gasi oilfield has characteristics of high-temperature and high-salinity.And the “Water control and oil increment” in the oil field is very difficult.Based on this condition，the best formulation of the temperature-to-resistance and salt resistant gel is 1800 to 2000mg/L high molecular weight partly hydrolysis polyacrylamide+1.0% (volume fraction)crosslinking agent WLX+the deoxidant 100mg/L.Experiments have proved that the gel has good temperature-to-resistance,salt resistance and shearing and aging stability.

Key words：high-temperature and high-salinity reservoirs；formulation；property；evaluation

Study and Performance Evaluation of the Temperature-to-resistance and Salt Resistant Gel

JIN ZhiWANG Jian LIU Peipei SHEN Qun SHU Mingmei WANG Tuo
(The State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500)

TE357

A

1673－1980(2012)05－0100－03

2012－05－24

金志 (1985－)，男，陜西人，西南石油大學(xué)油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛吞锾岣卟墒章省?/p>