等黏度條件下水質(zhì)對(duì)聚驅(qū)效果的影響研究

路春楠 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠試驗(yàn)大隊(duì),黑龍江大慶 163414)

等黏度條件下水質(zhì)對(duì)聚驅(qū)效果的影響研究

路春楠 (中石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠試驗(yàn)大隊(duì),黑龍江大慶 163414)

聚合物驅(qū)油技術(shù)使用污水稀釋聚合物溶液,解決了油田采出污水外排的問題,并且取得了較好的開發(fā)效果。在相同濃度條件下,水質(zhì)礦化度越高,初始黏度越低,聚合物溶液的黏彈性作用發(fā)揮越弱,驅(qū)油效果越差。從污水稀釋聚合物體系的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際做法入手,為保證與清水稀釋的聚合物體系具有相似的驅(qū)油效果,采用與清水稀釋體系相同的初始黏度,即相同的井口黏度,開展了等黏度條件下清水與污水稀釋的聚合物溶液的微觀形態(tài)、理化性能、滲流特性和物模驅(qū)油對(duì)比試驗(yàn),系統(tǒng)評(píng)價(jià)了相同油層條件、相同初始黏度條件下不同水質(zhì)對(duì)聚驅(qū)效果的影響。

等黏度;水質(zhì);聚驅(qū)效果;微觀形態(tài);理化性能;滲流特性;物模驅(qū)油

油田采出污水是指水驅(qū)、聚驅(qū)、三元驅(qū)采出水經(jīng)過處理后的統(tǒng)稱(以下簡(jiǎn)稱污水)。與清水對(duì)比,污水的水質(zhì)礦化度高、高價(jià)陽離子含量高,硫化物、固體懸浮物、細(xì)菌的存在使其組分更加復(fù)雜。

為了保證與清水體系具有相同的初始黏度,通過增大聚合物分子量或者調(diào)高注入濃度2種方法可以得到黏度相同的污水聚合物溶液[1-2]。筆者以現(xiàn)場(chǎng)常用的井口黏度40mPa·s為等黏條件,評(píng)價(jià)了清水、污水稀釋條件下,聚合物溶液理化性能和驅(qū)油效果。

1 水動(dòng)力學(xué)尺寸差異

聚合物溶液水動(dòng)力學(xué)尺寸指的是聚合物水溶液中包裹著的聚合物分子水化層的尺寸[3]。利用微孔濾膜試驗(yàn)方法,即讓聚合物溶液在恒定壓力梯度0.05MPa/m條件下,分別通過不同孔徑的微孔濾膜,將采出液黏度下降的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的孔徑確定為其水動(dòng)力學(xué)尺寸,測(cè)定不同水質(zhì)條件下,聚合物溶液的水動(dòng)力學(xué)尺寸變化特征。測(cè)試結(jié)果表明(見表1),污水稀釋的高濃度體系水動(dòng)力學(xué)尺寸較大,清水稀釋的低濃度體系水動(dòng)力學(xué)尺寸相對(duì)較小,這主要是因?yàn)榈瑞ざ鹊奈鬯w系需要的聚合物濃度相對(duì)較高,聚合物溶液容易互相纏繞,因而導(dǎo)致線團(tuán)尺寸越大[4-8]。

表1 等黏聚合物溶液水動(dòng)力學(xué)尺寸測(cè)試結(jié)果

2 微觀形態(tài)差異

將中分子量聚合物分別用清水、污水稀釋至相同初始黏度40m Pa·s,分裝3份:第1份利用掃描電鏡觀察其微觀形態(tài);第2份經(jīng)過剪切裝置預(yù)剪切,剪切強(qiáng)度設(shè)定為清配清稀中分聚合物溶液黏損35%[9],以模擬近井地帶經(jīng)過炮眼等處的高速剪切;第3份是把第2份溶液經(jīng)過微孔濾膜裝置再剪切,微孔濾膜孔徑為0.22μm,以模擬經(jīng)過油層多孔介質(zhì)的低速剪切。電鏡掃描結(jié)果(見圖1)表明,由于污水體系水質(zhì)礦化度較高,聚合物分子鏈卷曲收縮,致使分子鏈線團(tuán)體積增加;并且污水體系聚合物溶液濃度較高1500mg/L,使得聚合物線團(tuán)纏繞程度加劇,由鏈?zhǔn)⒕W(wǎng)孔、節(jié)點(diǎn)構(gòu)成多層立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)密集;尤其是經(jīng)過尺寸遠(yuǎn)小于本身尺寸的微孔濾膜剪切后,污水體系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)排列更加致密規(guī)則,在油層中更有益于發(fā)揮黏彈性驅(qū)油作用。

圖1 等黏度條件下不同水質(zhì)稀釋聚合物溶液微觀形態(tài)(電鏡掃描放大100倍)

3 黏度穩(wěn)定性差異

聚合物溶液黏度的穩(wěn)定性用黏度保留率表示,即聚合物溶液經(jīng)過一段時(shí)間后的黏度與聚合物溶液初始黏度的比值[12]。等黏度條件不同水質(zhì)稀釋聚合物黏度穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果(見表2)表明,在相同黏度條件下,隨著老化時(shí)間的增加,污水稀釋體系黏度保留率高于清水稀釋體系。剪切前60d黏度保留率為88.9%,剪切后黏度保留率85.9%,經(jīng)過微孔濾膜剪切后黏度保留率89.9%,均高于清水體系,即濃度較高的污水體系經(jīng)過近井地帶的高速剪切、油層中多孔介質(zhì)剪切后,抗老化性相對(duì)較強(qiáng),在油層中更能發(fā)揮流度控制作用。

表2 等黏度條件不同水質(zhì)稀釋聚合物黏度穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

4 滲流特性(阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù))差異

用恒壓法在人造巖心上(4.5cm×4.5cm×30cm,水測(cè)滲透率250mD,距離入口端15cm設(shè)有測(cè)壓點(diǎn)),測(cè)試阻力系數(shù)RF和殘余阻力系數(shù)RRF[13]。結(jié)果表明(見表3),濃度較高的污水體系阻力系數(shù)大于濃度較低的清水體系,即污水體系注入性要比等黏的清水體系差;而污水體系的殘余阻力系數(shù)相對(duì)清水體系高,說明在巖心中發(fā)揮的流度控制作用好于清水體系。

表3 等黏度條件阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)(中分子量)

5 驅(qū)油試驗(yàn)效果差異

用恒壓法在人造巖心上(4.5cm×4.5cm×30cm,水測(cè)滲透461～580m D,含油飽和度70.9%～74.1%,孔隙度25.7%～26.7%)開展驅(qū)油試驗(yàn)。在水驅(qū)采收率相似的條件下,以聚驅(qū)階段提高采收率值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)結(jié)果表明,污水體系驅(qū)油效果比清水體系聚驅(qū)階段提高采收率值高。結(jié)合前面的分析結(jié)論,主要原因有3個(gè)方面:等黏度條件下,聚合物溶液在抵抗剪切應(yīng)力和油層中的自然老化時(shí),黏度發(fā)揮著較大作用,評(píng)價(jià)驅(qū)油效果應(yīng)該看黏度保留率;等黏度條件下,污水體系黏度保留率相對(duì)清水體系高,微觀形態(tài)也表明污水體系具有相對(duì)密集的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在油層中的發(fā)揮的黏彈性作用也較強(qiáng);巖心中飽和的污水環(huán)境會(huì)降低清水稀釋聚合物體系的黏度,在油層中發(fā)揮的作用也會(huì)降低。

6 結(jié)論

1)評(píng)價(jià)水質(zhì)對(duì)聚合物溶液驅(qū)油效果的影響,應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,評(píng)價(jià)相同初始黏度條件下不同水質(zhì)稀釋的聚合物溶液的理化性能和驅(qū)油效果,試驗(yàn)更能模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,更能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

2)等黏度條件下,污水體系由于具有相對(duì)較高的濃度,其黏度穩(wěn)定性和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)于清水體系,在油層中更易發(fā)揮黏彈性驅(qū)油作用。

3)對(duì)于同一滲透率油層,等黏度條件下,雖然污水體系驅(qū)油效果好于清水體系,但由于其濃度高,水動(dòng)力學(xué)尺寸大,注入性能比清水體系差。因此,需要考慮合理的注入?yún)?shù),保證其具有良好的注入能力,才能取得較高的驅(qū)油效率。

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[編輯] 洪云飛

TE357.46

A

1673-1409(2014)32-0097-03

2014-07-01

路春楠(1979-),女,工程師,現(xiàn)主要從事三次采油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方面的研究工作。