無堿二元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化研究

包 玲，鄒洪超，梁保生，夏云鵬，趙宏奇

(中油遼河油田公司，盤錦 124010)

化學(xué)驅(qū)油方法主要包括聚合物驅(qū)、堿水驅(qū)、表面活性劑驅(qū)及其二元、三元復(fù)合驅(qū)等［1］。聚合物驅(qū)是較成熟的技術(shù)，雖然提高采收率6%～12%，但聚驅(qū)后仍然有約50%的原油殘留在地下［2－5］;聚合物/表活劑/堿三元復(fù)合體系能大幅度提高采收率，但由于堿的加入存在結(jié)垢和腐蝕問題，且成本高;聚合物/表活劑的二元復(fù)合體系一方面利用聚合物的流度控制能力改善流度比，提高波及系數(shù)，另一方面利用表面活性劑降低油水界面張力的能力，提高洗油效率，兩者之間的協(xié)同效應(yīng)能較大幅度地提高采收率，因此，針對復(fù)雜油藏條件的新型聚/表二元體系也成為目前研究熱點(diǎn)。二元復(fù)合驅(qū)體系性能評價(jià)方法比較成熟，現(xiàn)階段是如何在原有配方基礎(chǔ)上，對配方體系進(jìn)行優(yōu)化。筆者通過對二元復(fù)合物注入?yún)?shù)的優(yōu)化研究，配制出一種既能保證驅(qū)油體系溶液黏度又能使油水界面張力可達(dá)超低，驅(qū)油效率可比水驅(qū)提高25%的無堿二元復(fù)合體系，目前該配方已經(jīng)在遼河錦16塊現(xiàn)場成功實(shí)施，取得良好效果。

1 二元驅(qū)驅(qū)油體系注入?yún)?shù)優(yōu)化依據(jù)

化學(xué)驅(qū)驅(qū)油機(jī)理主要是通過向地層中注入化學(xué)介質(zhì)，改變地層相對滲透率、巖石潤濕性及驅(qū)替相的黏度，其注入的配方體系既能進(jìn)行油水流度控制，又能降低油水界面張力，提高波及系數(shù)及洗油效率，達(dá)到提高原油采收率的目的。

1.1 根據(jù)配方體系溶液黏度確定聚合物溶液濃度

根據(jù)錦16塊油水相對滲透率曲線，配方體系在地下若要達(dá)到最佳驅(qū)替效果，其油水流度比與經(jīng)過各種剪切降解后的地下黏度需在合理范圍內(nèi)，見表1。

表1 達(dá)到不同油水流度比要求時(shí)驅(qū)替配方體系溶液黏度

由表1可見，當(dāng)油水流度比為1～0.5時(shí)，要求配方體系經(jīng)過各種剪切降解后地下黏度范圍為16～31 mPa·s。由于配方體系從配制到注入地層有一定的黏度損失率，為保證地下黏度，實(shí)驗(yàn)室條件下配方體系溶液黏度應(yīng)為80～150 mPa·s，由該溶液黏度確定聚合物溶液濃度。

1.2 根據(jù)油水界面張力確定表面活性劑含量

表面活性劑與原油間的油水界面活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面活性劑含量越高，降低油水界面張力效果越好。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，表面活性劑與聚合物二元復(fù)合驅(qū)體系降低油水界面張力達(dá)到10－3mN/m時(shí)所需表面活性劑含量作為確定表面活性劑含量的依據(jù)，但也要考慮配方體系注入油層中，表面活性劑因吸附損耗導(dǎo)致含量減少因素，所以配制二元復(fù)合驅(qū)體系時(shí)，適當(dāng)放寬表面活性劑含量。

2 注入?yún)?shù)優(yōu)化

2.1 聚合物溶液濃度優(yōu)選

2.1.1 聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響

固定表面活性劑含量0.2%，段塞尺寸0.38 PV，聚合物溶液濃度分別為 1 200，1 400，1 600，1 800，20 000 mg/L時(shí)進(jìn)行無堿二元復(fù)合體系驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，考察聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 二元體系聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響

由圖1可見，當(dāng)聚合物溶液濃度由1 200 mg/L逐漸增加到1 600 mg/L時(shí)，無堿二元復(fù)合驅(qū)體系驅(qū)油效率增幅由17%左右上升到22.4%，增幅較快，聚合物溶液濃度從1 600 mg/L增加到2 000 mg/L時(shí)，驅(qū)油效率增幅達(dá)25%最高值，驅(qū)油效率增幅超緩。綜合考慮，聚合物溶液濃度選擇1 400～1 600mg/L較合適。

2.1.2 聚合物溶液濃度對溶液黏度保留率影響

由于聚合物溶液黏度在炮眼附近損失較嚴(yán)重，因此，對P8和P5兩種不同濃度的聚合物溶液進(jìn)行強(qiáng)剪切實(shí)驗(yàn)，考察聚合物溶液濃度對強(qiáng)剪切后溶液黏度保留率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 聚合物溶液濃度對剪切后聚合物溶液黏度保留率的影響

由圖2可見，當(dāng)P8和P5兩種聚合物溶液濃度均小于1 400 mg/L時(shí)，溶液黏度保留率損失很大，當(dāng)兩種聚合物溶液濃度高于1 400 mg/L時(shí)，溶液黏度保留率明顯提高。因此，從聚合物溶液濃度對溶液黏度保留率影響因素考慮，聚合物溶液濃度也選擇1 400～1 600 mg/L較合適。

2.2 表面活性劑含量優(yōu)選

2.2.1 表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響

固定聚合物溶液濃度1 600 mg/L，段塞尺寸0.38 PV不變，分別與表面活性劑含量為0.05%，0.08%，0.1%，0.2%，0.3%的二元復(fù)配體系進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，考察表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 二元復(fù)配體系表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響

由圖3可見，無堿二元復(fù)配體系的驅(qū)油效率隨表面活性劑含量的增加而提高，考慮表面活性劑的吸附損耗及地下水的稀釋因素，表面活性劑的含量選擇0.2%～0.3%較合適。

2.2.2 表面活性劑含量對油水界面張力的影響

無堿二元復(fù)合體系中，當(dāng)表面活性劑含量在0.3%左右時(shí)，能使油水界面張力達(dá)到10－3mN/m超低值;但當(dāng)二元復(fù)合體系中聚合物溶液濃度增大時(shí)，二元復(fù)合體系黏度也增大，當(dāng)體系黏度為50 mPa·s左右時(shí)，油水界面張力出現(xiàn)上升拐點(diǎn)，界面張力由 10－3mN/m上升至 10－2mN/m，此時(shí)，對二元復(fù)配體系進(jìn)行剪切，剪切后使二元復(fù)配體系黏度維持在50 mPa·s左右，發(fā)現(xiàn)界面張力由10－2mN/m又降低至10－3mN/m。由此可見，在無堿二元復(fù)配體系中，隨著聚合物溶液濃度的增加，表面活性劑降低油水界面張力上升，該現(xiàn)象并非是表活劑本身性能的變化，而是復(fù)配體系溶液黏度影響了體系與原油之間的充分接觸，造成界面張力上升。

2.3 段塞尺寸優(yōu)選

圖4 二元配方體系中段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響

通過建立不同巖心模型［6－8］，考察段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響，保持聚合物溶液濃度1 600 mg/L，表面活性劑含量0.2%條件不變，段塞尺寸分別為 0.19 ，0.38，0.57，0.76 PV，考察段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可見，二元復(fù)配體系中段塞尺寸增加驅(qū)油效率隨之提高，當(dāng)段塞尺寸為0.57 PV時(shí)，驅(qū)油效率增加趨緩，因此，確定注入段塞尺寸為0.5～0.7 PV，驅(qū)油效率可提高25%以上。

3 不同驅(qū)油體系驅(qū)油效果比較

采用人造非均質(zhì)模型和天然油砂非均質(zhì)模型對最佳二元驅(qū)與聚合物驅(qū)、弱堿三元驅(qū)驅(qū)油效果進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。各驅(qū)油體系段塞尺寸均為5.7 PV，各驅(qū)油體系組成、界面張力、溶液體系黏度及驅(qū)油效率見表2。

表2 不同驅(qū)油體系驅(qū)油效率對比

由表2可見，當(dāng)聚合物溶液濃度均為1 600 mg/L時(shí)，無堿二元驅(qū)油效率增幅最高，其次是弱堿三元驅(qū)，聚驅(qū)最小。當(dāng)弱堿三元驅(qū)聚合物溶液濃度提高到2 500 mg/L時(shí)，體系黏度是143.3 mPa·s，與聚合物驅(qū)、最佳二元驅(qū)黏度基本相同，但驅(qū)油效率高于二元驅(qū)與聚合物驅(qū)，從經(jīng)濟(jì)成本、穩(wěn)定性和安全環(huán)?？紤]，二元驅(qū)仍是最佳驅(qū)油體系。

4 結(jié)論

(1)依據(jù)油水流度比與驅(qū)油體系黏度范圍，優(yōu)化聚合物溶液濃度;依據(jù)油水界面張力達(dá)到10－3mN/m時(shí)所需表面活性劑含量為優(yōu)化表面活性劑含量范圍。

(2)經(jīng)驅(qū)油效率比較，無堿二元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化結(jié)果為:聚合物溶液濃度1 400～1 600 mg/L，表面活性劑含量0.2%～0.3%，段塞尺寸0.5～0.7 PV。

(3)不同驅(qū)油體系驅(qū)油效果比較表明，無堿二元復(fù)合物驅(qū)流變特征與聚合物驅(qū)相同，與聚驅(qū)擁有相同擴(kuò)大波及體積的能力，而驅(qū)油效果與高驅(qū)油效果的弱堿/表活/聚三元驅(qū)相近，考慮環(huán)保和成本因素，選擇無堿二元驅(qū)更優(yōu)。

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