海上油田單管分層注聚保粘效果實(shí)驗(yàn)研究

陳征 藍(lán)飛 張樂 宋鑫 李越

摘要：針對(duì)海上油田單管分層注聚時(shí)聚合物通過水嘴會(huì)產(chǎn)生粘度損失的現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)海上油田單管分層注聚配注芯子的保粘率以及附加壓降進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聚合物粘度不是影響單管分層注聚保粘效果的主要影響因素;同時(shí)，環(huán)形螺旋保粘降壓槽的長度和流量對(duì)單管分層注聚保粘效果均有顯著影響，流量在225～250m3/d范圍內(nèi)時(shí)既能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求又能滿足保粘效果。

關(guān)鍵詞：分層注聚;空心單管;保粘率;壓降

1前言

海上油田注聚層間矛盾明顯，分層注聚技術(shù)可有效提高油田采收程度[1-5]。海上油田分層注聚技術(shù)早期以多管分注技術(shù)為主，管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腐蝕、大修風(fēng)險(xiǎn)較大。與多管分層注聚相比，單管注聚具有成本低、操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境要求低的特點(diǎn)，是未來分層注聚工藝的主要發(fā)展趨勢(shì)。聚合物粘度是聚合物驅(qū)效果的主要影響因素之一，海上單管分層注聚通過減小過流面積來形成節(jié)流壓差從而控制注入量，當(dāng)聚合物通過水嘴注入到地層時(shí)會(huì)造成粘度損失的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響驅(qū)油效果。針對(duì)這一問題，本文以單管分層注聚管柱為研究對(duì)象，對(duì)海上油田單管注聚配注芯子的保粘效果開展實(shí)驗(yàn)研究，這對(duì)海上油田單管注聚注入?yún)?shù)優(yōu)化與海上油田單管注聚工具的改進(jìn)具有重要意義。

2實(shí)驗(yàn)流程及方法

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥劑

注聚井單管分層注聚保粘效果實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備包括：熟化罐1號(hào)、熟化罐2號(hào)、循環(huán)罐、柱塞泵、進(jìn)口處壓力表、取樣器、出口處壓力表、取樣器、出口處流量計(jì)、注聚測(cè)調(diào)工作筒、絲堵等。主要實(shí)驗(yàn)藥劑為聚合物（主要成分：聚丙烯酰胺）。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

①首先給2號(hào)熟化罐裝滿清水;

②使用清水實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)柱塞泵，進(jìn)行注聚測(cè)調(diào)工作筒的密封性;

③啟動(dòng)注聚設(shè)備，和配液、熟化系統(tǒng)，把1號(hào)熟化罐的水由柱塞泵打到循環(huán)罐中，再由配液系統(tǒng)把循環(huán)罐中的水和聚合物混合后配成目標(biāo)溶液進(jìn)入2號(hào)熟化罐熟化，配液20方完畢后開始熟化，熟化時(shí)間大約為30min，實(shí)驗(yàn)采取倒灌方式開展，當(dāng)2號(hào)熟化罐聚合物溶液使用完后，將流程切換到1號(hào)熟化罐繼續(xù)實(shí)驗(yàn);

④用20方柱塞泵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整流量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)工作筒出口處關(guān)閉旋塞閥，使整個(gè)流程在工作筒處產(chǎn)生1MPa左右的背壓，記錄水嘴前后壓力、粘度值。

3數(shù)據(jù)分析

3.1不同流量下的保粘率

分別測(cè)定不同聚合物粘度時(shí)，流量為100m3/d、150m3/d、200m3/d、250m3/d、300m3/d、350m3/d條件下1節(jié)配注芯子的保粘率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在一定環(huán)形螺旋保粘降壓槽長度、一定聚合物粘度條件下隨著流量的增加，保粘率降低，當(dāng)流量增加到250m3/d后剪切力急劇上升，聚合物粘度迅速下降，保粘率迅速下降，因此為保證注聚效果，建議控制注入流量在250m3/d以內(nèi)。

3.2 不同聚合物粘度下的保粘率

分別測(cè)定不同流量時(shí)，聚合物粘度為32mPa·s、58mPa·s、65mPa·s、90mPa·s、條件下1節(jié)配注芯子的保粘率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，保粘率隨聚合物粘度的增加整體呈降低趨勢(shì)，但在低流量情況下降低幅度并不明顯，僅在流量超過250m3/d之后聚合物粘度影響才凸顯出來。因此可以認(rèn)為在控制流量250m3/d以內(nèi)時(shí)聚合物粘度并不是保粘率的主要影響因素。

3.3 不同環(huán)形螺旋保粘降壓槽長度下的保粘率

分別測(cè)定聚合物粘度為45mPa·s不同流量時(shí)，環(huán)形螺旋保粘降壓槽節(jié)數(shù)分別為1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)條件下的保粘率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著環(huán)形螺旋保粘降壓槽節(jié)數(shù)的增加保粘率持續(xù)下降，但下降趨勢(shì)逐漸變緩。這是因?yàn)橐环矫姝h(huán)形螺旋保粘降壓槽節(jié)數(shù)的增加使得聚合物被剪切的距離增大，保粘率下降，另一方面隨著聚合物粘度的降低，剪切力使聚合物變稀的作用減弱，聚合物保粘率的降低速度逐漸變慢。因此，當(dāng)環(huán)形螺旋保粘降壓槽增加到一定長度后，保粘率不會(huì)一直下降，而是逐漸趨于穩(wěn)定。

3.4 不同流量下的壓降

分別測(cè)定不同聚合物粘度時(shí)，流量為100m3/d、150m3/d、200m3/d、250m3/d、300m3/d、350m3/d條件下1節(jié)配注芯子的壓降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，配水器芯子兩端壓降越大，配水器可控流量范圍越大，但壓降過大也會(huì)造成井口注入壓力過高，目前海上油田一般要求配水器芯子可控壓降在3MPa左右。隨著流量的增加壓降增加，當(dāng)流量增加到225m3/d后壓降均大于3MPa，因此，建議控制注入流量在225m3/d以上。

3.5不同聚合物粘度下的壓降

分別測(cè)定不同流量時(shí)，聚合物粘度為32mPa·s、58mPa·s、65mPa·s、90mPa·s、條件下1節(jié)配注芯子的壓降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，壓降隨著粘度的增加而整體趨勢(shì)增加，但其變化幅度并不大。因此，認(rèn)為聚合物粘度并不是壓降的主要影響因素。

3.6 不同環(huán)形螺旋保粘降壓槽長度下的壓降

分別測(cè)定聚合物粘度為45mPa·s不同流量時(shí)，環(huán)形螺旋保粘降壓槽節(jié)數(shù)分別為1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)條件下的壓降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，壓降隨環(huán)形螺旋保粘降壓槽節(jié)數(shù)的增加而增加，但增加幅度逐漸變小。分析原因認(rèn)為，一方面環(huán)形螺旋保粘降壓槽長度增加增加了聚合物流體流動(dòng)的附加壓降，另一方面低流量情況下聚合物在環(huán)形螺旋保粘降壓槽內(nèi)持續(xù)被剪切變稀，使壓降增加速度變慢。

4結(jié)論

4.1保粘率隨流量的增加而降低，流量在250m3/d以內(nèi)時(shí)保粘效果較好，壓降隨流量的增加而增加，流量大于225m3/d后可滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，綜上，優(yōu)化注入流量為225～250m3/d;

4.2保粘率和壓降對(duì)聚合物粘度均不敏感，流量大于250m3/d后聚合物粘度對(duì)保粘率的影響才顯現(xiàn)出來;

4.3隨著環(huán)形螺旋保粘降壓槽長度的增加，保粘率持續(xù)降低，壓降持續(xù)增加，但兩者變化幅度均逐漸變小。

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