穩(wěn)定性對功能型聚合物的影響

劉金鑫 李靜 戴志鵬 郭軒 邵洪志 何晨

摘 ?????要：聚表劑是一種新型功能型聚合物，能在聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高采收率，目前尚處于礦場試驗階段。礦場分析聚表劑時，多是在注入井和采出井提取樣品;而室內(nèi)實驗所用溶液都是現(xiàn)配現(xiàn)用，其分析結(jié)果僅處于注入前的性能和注入后的效果層面。然而聚表劑從注入井運移到采出井要經(jīng)歷數(shù)百天時間，且在注采井間滲流的過程中受地層孔隙結(jié)構(gòu)的影響?zhàn)ざ确€(wěn)定性會發(fā)生變化。聚表劑的黏度穩(wěn)定性發(fā)生變化后如何影響其驅(qū)油機(jī)理和滲流規(guī)律，目前尚無研究。針對以上問題，以靜置30 d的華鼎I聚表劑溶液模擬位于注采井間儲層的聚表劑溶液。通過室內(nèi)實驗研究聚表劑溶液在靜置前后的性能差異;通過光刻玻璃實驗比較聚表劑初始溶液和靜置后溶液的微觀驅(qū)油機(jī)理，描述兩種情況下的微觀驅(qū)替特征。基于以上研究得出：光刻玻璃實驗中，在聚表劑驅(qū)階段，靜置后華鼎I聚表劑溶液較靜置前提高相對波及面積4.3%，靜置后的聚表劑溶液黏彈性和乳化性能都有提升。

關(guān) ?鍵 ?詞：聚表劑;穩(wěn)定性;驅(qū)油機(jī)理;滲流規(guī)律;物理實驗

中圖分類號：TE 357.46 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）08-1905-04

Abstract： ?Polymer surfactant is a new type of functional polymer which can improve recovery after polymer flooding. And it is currently in the stage of field test. The samples were extracted mostly from the injection wells and extraction wells when polymer surfactant was analyzed in oil field， but the solutions for laboratory experiments were always prepared on-site. The results of the analysis were only at the level of performance before injection and the effect after injection. However， it usually took hundreds of days to migrate polymer surfactant from the injection well to the production well. During the seepage process， the viscosity stability was changed by the pore structure. How to affect the oil displacement and seepage law after the change of viscosity stability of the polymer surfactant is still lack of research. The difference of properties of polysurfactant solution before and after static test was studied. The microscopic oil displacement characteristics of the initial solution and the static solution were compared by photolithographic glass experiment. Based on the above studies， it was concluded that in the photoresist glass experiment， the statically treated Huading I polysurfactant solution increased relative sweep area by 4.3% compared with that before the static treatment， and the viscoelasticity and emulsifying performance of the statically treated polysurfactant solution were improved.

Key words： ?polymer surfactant; stability; oil displacement mechanism; seepage law; physical experiment

聚表劑是一種新型驅(qū)油化合物，它擁有聚合物和表面活性劑二者的優(yōu)勢，即使不用堿，也能降低流度比[1-5]、擴(kuò)大波及系數(shù)[6-11]、提高對原油的增溶和乳化能力[12-20]。加大對聚表劑方面的研究，對實現(xiàn)油田的有效開發(fā)有重要意義。

1 ?靜置前后掃描電鏡實驗評價

1.1 ?實驗?zāi)康?/p>

觀察聚表劑溶液靜置前后分子鏈的分布情況。

1.2 ?實驗條件

（1）實驗儀器：燒杯、攪拌器、電子秤、恒溫箱、掃描電子顯微鏡。

（2）實驗溫度：45 ℃。

（3）實驗藥品：華鼎I型聚表劑、海博BI型聚表劑。

（4）實驗用水：大慶油田采油一廠清水、污水。

（5）化學(xué)劑配制方式：清配污稀。

（6）化學(xué)劑濃度：1 000 mg/L。

1.3 ?實驗步驟

（1）用清水配制5 000 mg/L的華鼎I型聚表劑母液和海博BI型聚表劑母液，攪拌時間為2 h，放置在恒溫箱中6 h進(jìn)行熟化;

（2）用過濾后的污水將熟化后的華鼎I型聚表劑母液和海博BI型聚表劑母液分別稀釋至1 000 mg/L，攪拌時間為30 min，將配制好的目的液置于恒溫箱

30 d;

（3）待靜置時間達(dá)到要求后，將前述目的液入

試管，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描，完成靜置后掃

描電鏡實驗;

（4）按照步驟（1）和步驟（2）重新配制1 000 mg/L的聚表劑溶液，待目的液攪拌完成時，將其裝入試管，用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描，完成靜置前掃描電鏡實驗。

1.4 ?實驗結(jié)果

（1）華鼎I實驗結(jié)果

從圖中可以看出，華鼎I型聚表劑靜置前有明顯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成，大體呈橢圓形，中間呈空心狀，四周為鏈節(jié)環(huán)繞，結(jié)構(gòu)大小不一，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布比較平面化，分子鏈之間在一定的締合作用下連接緊湊。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布不均勻，在圖1中可以看出，左上角分子鏈大多以單鏈或者單向纏繞形式存在，還沒有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。右下角的分子鏈多以締合后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形式存在，且分子鏈的締合纏繞已經(jīng)初步成型。聚表劑溶液在靜置前時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)初步形成，還沒有貫穿整個溶液，這是因為分子鏈分布不均勻，互相之間距離不一定，配制過程中在攪拌器作用下分子鏈?zhǔn)嬲钩潭炔煌益湽?jié)上的疏水基團(tuán)數(shù)量不一樣。在以上因素綜合作用下，締合作用表現(xiàn)為局部較弱和局部較強(qiáng)兩種形式，即有的分子鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，有的分子鏈呈纏繞狀態(tài)，且纏繞強(qiáng)度不同。前者較細(xì)分子鏈的尺寸范圍為1.857～8.145 μm，后者分子鏈締合后的尺寸范圍14.06～17.07 μm。

2 ?實驗部分

2.1 ?實驗條件

（1）實驗溫度：45 ℃。

（2）飽和用水：礦化度為6 778 mg/L的地層水。

（3）實驗用水：大慶油田清水、污水。

（4）實驗用油：原油與適量煤油混配而成的模擬油，45 ℃時測得黏度為9.8 mPa·s。

（5）實驗試劑：華鼎I型聚表劑、海博BI型聚表劑、中分子量聚合物。

（6）藥品固含量：華鼎I型聚表劑，固含量為91.4%;海博BI型聚表劑，固含量為91%;中分聚合物，固含量為89.5%。

（7）配制方式：清配污稀。

（8）實驗儀器：光刻玻璃模型、恒速恒壓泵、攝像機(jī)。

不同驅(qū)替劑黏度見表1。

2.2 ?實驗方案

方案一： 水驅(qū)至含水率98%+0.6PV中等分子量聚合物+后續(xù)水驅(qū)+華鼎I型聚表劑1PV+后續(xù)水驅(qū)。

方案一： 水驅(qū)至含水率98%+0.6PV中等分子量聚合物+后續(xù)水驅(qū)+華鼎I型聚表劑（靜置后）1PV+后續(xù)水驅(qū)。

2.3 ?實驗步驟

（1）用清水配制濃度為5 000 mg/L的聚表劑母液，攪拌2 h，恒溫箱內(nèi)靜止6 h;

（2）分別配制濃度為1 000 mg/L的聚表劑目的液、聚合物目的液，攪拌0.5 h備用;

（3）恒溫箱內(nèi)靜止30 d，取靜置后目的液進(jìn)行實驗。重復(fù)前述1）和2）配制聚表劑初始目的液以及實驗用聚合物目的液;

（4）光刻玻璃模型抽真空，飽和油，靜止12 h;

（5）設(shè)定恒速微量泵流速0.03 mL/h，采用一注一采井位，入口端為注入井，出口端為采出井，按照實驗方案開始微觀可視化模型驅(qū)油實驗;

（6）水驅(qū)至注采井之間存在主流通道，若未形成通道，實驗失敗，重復(fù)進(jìn)行;

（7）根據(jù)方案注入后續(xù)化學(xué)劑;

（8）聚表劑驅(qū)階段實驗進(jìn)行1 h，聚表劑注入量為1PV，全程拍攝;分兩個階段，前半小時拍攝入口端局部圖，后半小時，拍攝出口端局部圖;化學(xué)驅(qū)初始及結(jié)束拍攝全局圖，用以觀察對比;

（9）后續(xù)水驅(qū)拍攝0.5 h左右直至不出油為止，取全局圖觀察對比;

（10）實驗結(jié)束，清潔微觀模型。

聚表劑注入初期從主流線兩翼部位流過之后驅(qū)動了主流線兩側(cè)的剩余油。在聚表劑的作用下油流在孔隙中流動并向主流線匯聚。在流動過程中，油流與孔隙中的剩余油聚并形成油柱向前推進(jìn)。在油柱進(jìn)入主流線后受到主流線上聚表劑的驅(qū)動力向采出端匯聚。由于孔隙結(jié)構(gòu)和切向應(yīng)力的變化，油流在向采出端推進(jìn)的過程中產(chǎn)生拉絲、斷裂。由于聚表劑段塞的存在，在孔喉結(jié)構(gòu)共同作用下，在聚表劑段塞附近區(qū)域存在未被驅(qū)動的原油，如上圖所示。聚表劑段塞周圍存在油膜，這是由于聚表劑含有活性物質(zhì)，具有降低界面張力的作用，從而出現(xiàn)劑油共存的狀態(tài)。

從圖4中可以看出，聚表劑注入后部分以段塞狀進(jìn)入主流通道向前運移，在段塞周圍附著有一層油膜，在運移過程中拉伸變形為滲流通道形狀，最后再恢復(fù)，說明靜置后華鼎I型聚表劑的黏彈性較好。在段塞周圍有很多小油滴，這些油滴是模型中簇狀剩余油被聚表劑乳化驅(qū)替而形成。在持續(xù)注入過程中，聚表劑的局部段塞被拉斷，分割，并聚集于大孔隙處封堵滲流通道。

3 ?結(jié) 論

（1）在聚表劑驅(qū)階段，靜置前的華鼎I型聚表劑提高波及面積45.8%，靜置后的華鼎I型聚表劑提高波及面積50.1%，靜置后較靜置前提高波及面積4.3%;在光刻玻璃模型中，華鼎聚表劑在靜置后的驅(qū)油效果均好于靜置前。

（2）靜置前的華鼎I型聚表劑溶液在驅(qū)油過程中依靠其黏彈性和乳化性。以聚表劑段塞滯留于大孔隙中封堵，通過其乳化性將剩余油以小油滴的狀態(tài)驅(qū)替而出。靜置后的華鼎I型聚表劑溶液的調(diào)堵能力和乳化性與靜置前相比均增強(qiáng)。在聚表劑注入端就有許多小段塞滯留于主流線大孔隙中，原油多以小油滴狀被驅(qū)替而出。

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