大港油田聚/表二元驅(qū)穩(wěn)定劑的研制及性能評(píng)價(jià)

嚴(yán)　曦

(中國石油大港油田分公司采油工藝研究院三次采油室)

大港油田聚/表二元驅(qū)穩(wěn)定劑的研制及性能評(píng)價(jià)

嚴(yán)曦

(中國石油大港油田分公司采油工藝研究院三次采油室)

摘要：根據(jù)目前大港油田聚/表二元驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)的污水處理工藝現(xiàn)狀，從簡化現(xiàn)場配注污水處理劑并提高二元溶液熱穩(wěn)定性的角度出發(fā)，研制出一種新型穩(wěn)定劑KYJ，并在室內(nèi)分別開展了與聚合物、表活劑、二元體系等配伍后的性能及驅(qū)油能力的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在油藏溫度53 ℃及相同的聚合物、表活劑濃度條件下，利用現(xiàn)場曝氣污水配制的二元溶液加入KYJ后，與目前精細(xì)化處理后的污水配制二元溶液相比較，初始黏度及界面張力相差不大，隨著老化時(shí)間增加，黏度保留率提高，能滿足現(xiàn)場二元驅(qū)方案設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：大港油田；殘余阻力系數(shù)；提高采收率

聚/表二元驅(qū)技術(shù)已經(jīng)成為中國陸上水驅(qū)開發(fā)油田提高采收率的戰(zhàn)略性接替技術(shù)之一[1]，但國內(nèi)外對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用研究主要集中在清水配制污水稀釋方面，在油田直接采用污水配注的應(yīng)用不多[2-3]。為此，針對(duì)復(fù)雜斷塊油藏注水開發(fā)后期諸多的不利條件，以港西三區(qū)油藏為工程依托，開展了污水配注聚/表二元驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究。

針對(duì)目前的污水處理工藝現(xiàn)狀，為簡化現(xiàn)場配注污水處理劑并提高二元溶液的熱穩(wěn)定性，本文從金屬離子、微生物和溶解氧對(duì)聚合物產(chǎn)生降解的機(jī)理出發(fā)，綜合考慮了聚丙烯酰胺線性分子的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并研制了一種提高聚合物熱穩(wěn)定性的新型穩(wěn)定劑KYJ ，該劑與聚合物結(jié)合后改變線性分子結(jié)構(gòu)，分子線團(tuán)相互纏繞，分子鏈剛性增強(qiáng)，抑制了二價(jià)金屬離子、氧負(fù)離子和細(xì)菌的進(jìn)攻，熱穩(wěn)定性提高。在室內(nèi)開展了該穩(wěn)定劑分別與聚合物、表活劑、二元體系等配伍后的性能及驅(qū)油能力實(shí)驗(yàn)研究。

1實(shí)驗(yàn)條件與方法

1.1實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：Dv-Ⅲ型Brookfield黏度計(jì)(美國生產(chǎn))，TX-500C界面張力儀(美國生產(chǎn))，化學(xué)驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置(海安石油科研儀器有限公司生產(chǎn))，分光光度計(jì)，恒溫磁力攪拌器，恒溫箱，電子天平(精度±0.001 g)等；

實(shí)驗(yàn)藥劑：港西三區(qū)現(xiàn)場用聚合物HTPW-112(基本參數(shù)見表1)、復(fù)合表面活性劑DPS(基本參數(shù)見表2)和自主研制的穩(wěn)定劑KYJ。

表1　聚合物HTPW-112性能指標(biāo)

表2　表面活性劑DPS常規(guī)指標(biāo)

1.2實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)溫度： 53℃。

實(shí)驗(yàn)用油：港西三區(qū)西新7-6井脫水原油，53℃條件下黏度為38 mPa·s。

實(shí)驗(yàn)用水：港西三區(qū)注聚站的回注污水，總礦化度為6 726 mg/L，鈣鎂離子含量為53 mg/L，離子組成見表3。

表3　污水離子組分分析結(jié)果

配制濃度為2 000 mg/L的聚合物溶液，向聚合物溶液中加入不同濃度的穩(wěn)定劑KYJ，測定不同時(shí)間聚合物溶液的黏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析[4-6]

2.1穩(wěn)定劑與聚合物溶液的配伍性

由表1中數(shù)據(jù)可見，穩(wěn)定劑KYJ對(duì)聚合物溶液的初始黏度影響不大，故而對(duì)溶液的注入性影響不大；隨著老化時(shí)間增加，加入KYJ后穩(wěn)定性增強(qiáng)，KYJ既起到了增黏作用又具有穩(wěn)黏的作用；且隨著KYJ濃度的增加，聚合物溶液的黏度增大，達(dá)到最大黏度所需的時(shí)間變短。

2.2穩(wěn)定劑與表面活性劑的配伍性

采用港西污水配制不同濃度的DPS表活劑溶液，加入不同濃度穩(wěn)定劑KYJ，使用可見光分光度計(jì)進(jìn)行透光率測定，并利用界面張力儀進(jìn)行界面張力測試，結(jié)果如表5和表6所示。

表4　穩(wěn)定劑KYJ對(duì)聚合物溶液黏度的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果　　　　　mPa·s

表5　穩(wěn)定劑對(duì)表活劑配伍性的影響(透光率)

表6穩(wěn)定劑對(duì)表面活性劑界面張力的影響mN·m-1

KYJ濃度/(mg·L-1)表面活性劑濃度/(mg·L-1)050010002000300005.089570.000820.00020.000870.000495005.089740.000910.000260.000790.0005410005.089910.001040.000420.000980.0005815005.090700.001410.000650.001120.00072

由表5可知，DPS表面活性劑溶液加入穩(wěn)定劑后，具有較好的配伍性，隨著放置時(shí)間的增加，透光率較高，所以，穩(wěn)定劑KYJ與DPS表活劑的配伍性較好。由表6可看出，穩(wěn)定劑對(duì)表活劑的界面張力沒有影響，在實(shí)驗(yàn)濃度下，表活劑溶液的界面張力值均在10-3～10-4mN/m的數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)。KYJ在增黏的同時(shí)，減少了溶液中的自由水，使得溶解在這部分自由水中的表面活性劑趨于吸附在油水界面上，降低了油水界面張力。當(dāng)表活劑濃度達(dá)到2 000 mg/L以上時(shí)，表活劑溶液與油的界面張力均可達(dá)10-3mN/m數(shù)量級(jí)。

2.3穩(wěn)定劑與聚/表二元溶液的配伍性

依據(jù)大港油田港西三區(qū)聚/表二元驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊主體段塞濃度組成，配制聚合物濃度2 000 mg/L、表活劑濃度2 500 mg/L的聚/表二元溶液，并對(duì)比加入1 500 mg/L的穩(wěn)定劑KYJ前后以及單劑的黏度、界面張力變化情況(表7、表8)。

表7　穩(wěn)定劑對(duì)聚/表二元體系初始黏度的影響結(jié)果

表8　穩(wěn)定劑對(duì)聚/表二元體系界面張力的影響結(jié)果

由表7中可看出，聚合物溶液中加入穩(wěn)定劑或DPS表活劑均能增加體系的黏度，聚/表二元溶液中加入穩(wěn)定劑后的黏度最大，說明三者之間的配伍性較好，且DPS表活劑上的基團(tuán)對(duì)聚合物分子鏈有一定的締合作用，使分子與分子纏繞在一起，從而增大了體系的黏度。

由表8可見，加入穩(wěn)定劑的聚/表二元溶液界面張力略增。這是由于穩(wěn)定劑在溶液中起到了無機(jī)鹽的作用，表面活性劑和聚合物的疏水基團(tuán)之間存在疏水締合作用，導(dǎo)致表面活性劑溶液的活性降低，界面張力變大。但體系界面張力均保持在10-3mN/m的數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，這說明表面活性劑、聚合物和穩(wěn)定劑之間有良好的配伍性。

2.4穩(wěn)定劑對(duì)聚/表二元驅(qū)驅(qū)油效果的影響

2.4.1穩(wěn)定劑對(duì)二元體系流動(dòng)特性的影響

采用港西三區(qū)污水配制聚合物濃度1 500 mg/L、表活劑濃度2 000 mg/L的聚/表二元體系，并加入500 mg/L的抗鹽穩(wěn)定劑，在53 ℃條件下進(jìn)行體系巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，觀察溶液在不同時(shí)間條件下的流動(dòng)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1　穩(wěn)定劑KYJ對(duì)二元體系流動(dòng)特性的影響

由圖1可看出，含有穩(wěn)定劑的二元體系黏度隨著放置時(shí)間的增長而變大，在巖心驅(qū)替過程中表現(xiàn)為阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)越來越大，可有效改善流度比，從而更好地?cái)U(kuò)大波及體積；加入了穩(wěn)定劑的二元體系在注入初期黏度低、流動(dòng)性好，隨著時(shí)間的延長，黏度增加，流動(dòng)阻力增加，可在儲(chǔ)層深部起到調(diào)整吸水剖面的作用。

2.4.2穩(wěn)定劑對(duì)二元體系提高采收率的影響

采用港西三區(qū)污水配制聚合物濃度1 500 mg/L、表活劑濃度2 000 mg/L的聚/表二元體系，在53 ℃條件下并加入500 mg/L的抗鹽穩(wěn)定劑，進(jìn)行巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)：先污水驅(qū)2 PV，再進(jìn)行0.2 PV的聚合物驅(qū)，最后進(jìn)行0.4 PV的聚/表二元驅(qū)，最后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)至5 PV結(jié)束，計(jì)算各階段的采收率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表9可以看出，隨著時(shí)間的增加，采收率不斷提高。

3結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)新型穩(wěn)定劑KYJ與現(xiàn)場在注聚/表二元體系的配伍后，初始黏度變化不大，但隨著老化時(shí)間增加，黏度保留率均大于100%，且油水界面張力均達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)。

表9　穩(wěn)定劑KYJ對(duì)聚/表二元體系驅(qū)油效果的影響情況

(2)當(dāng)KYJ濃度為500 mg/L時(shí)，與現(xiàn)場在注的聚/表二元體系配伍后，注入性好，提高采收率幅度較不加入穩(wěn)定劑略增；但隨著老化時(shí)間增加，阻力系數(shù)、殘余阻力系數(shù)及提高采收率值大幅度增加。

(3)研究結(jié)果表明，港西三區(qū)污水加入500 mg/L的抗鹽穩(wěn)定劑配注現(xiàn)場聚/表二元體系(聚合物1 500 mg/L、表活劑2 000 mg/L)后，可達(dá)到現(xiàn)場方案設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]何江川，廖廣志，王正茂．油田開發(fā)戰(zhàn)略與接替技術(shù)[J].石油學(xué)報(bào)，2012，(3)：1-9.

[2]楊懷軍，羅平亞．污水降解聚合物因素分析及控制方法[J].油田化學(xué)，2005，22(2)：158-162.

[3]康萬利，孟令偉，牛井崗，等．礦化度影響HPAM溶液黏度機(jī)理[J].高分子材料科學(xué)與工程，2006，22(5)：175-181.

[4]孫寧.尚店油田常規(guī)稠油二元復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(5)：97-100.

[5]姬奧林孤東油田七區(qū)西Ng63+4大孔道油藏二元復(fù)合驅(qū)油提高采收率方案設(shè)計(jì)[J].石油地質(zhì)與工程，2015，29(3)：122-125.

編輯：劉洪樹

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0137-03

收稿日期：2015-12-24

作者簡介：嚴(yán)曦，工程師，1985年生，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油田三次采油技術(shù)的研究工作。

中圖分類號(hào)：TE357.431

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A