射孔不滲流段對疏水締合聚合物溶液黏度的影響

郭光范

（承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北承德 067000）

對于海上油田來說大部分原油是以稠油為主，具有地層原油黏度高，水驅(qū)采收率低的特點(diǎn)。而聚合物驅(qū)油技術(shù)在海上油田最有可能應(yīng)用且潛力最大[1]。但海上油田的配聚水硬度高等苛刻條件，現(xiàn)有的部分水解聚丙烯酰胺很難滿足現(xiàn)場的配注要求，因此國內(nèi)專家針對海上稠油油藏的特點(diǎn)研發(fā)的疏水改性水溶性聚合物，利用其在溶液形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使聚合物溶液在較低相對分子質(zhì)量和較低濃度下黏度仍然很高且具有較好的剪切稀釋性、抗剪切能力和注入性[2，3]。疏水改性水溶性聚合物已經(jīng)在海上油田得到廣泛的應(yīng)用。但海上油田采用的是強(qiáng)采強(qiáng)注，聚合物在進(jìn)入射孔孔眼時受到強(qiáng)烈的剪切作用，尤其是經(jīng)過射孔孔眼的不滲流壓實(shí)帶影響更大，使聚合物的溶液性能達(dá)不到設(shè)計要求[4，5]。因此本文通過模擬射孔孔眼不滲流段，對注入的聚合物溶液黏度的影響，為疏水締合聚合物的注入?yún)?shù)優(yōu)選和新產(chǎn)品的研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

疏水締合聚合物:根據(jù)文獻(xiàn)[6]自制，疏水單體為十八烷基二甲基烯丙基氯化銨，相對分子質(zhì)量1 200×104，固含量91.2%，NaCl、KCl、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2·6H2O，均為分析純，采購于承德福鑫化工貿(mào)易公司。

黏度計:NDJ-5S 型黏度計，力辰科技股份有限公司；電子稱:量程20～20 000 g，精度2 g，上海精科公司；攪拌器:轉(zhuǎn)速20～500 r/min，江蘇江陰保利科研器材有限公司；20 mL 移液管、1 L 燒杯、玻璃棒若干，承德福鑫化工商貿(mào)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)M水:渤海SZ36-1 配注水，其礦物離子組成（見表1）。

1.3 黏度測定

采用NDJ-5S 黏度計，在常溫下，測定剪切后的疏水締合聚合物的黏度。

1.4 射孔孔眼的填制

根據(jù)SZ36-1 現(xiàn)場的注聚井的完井參數(shù)，用40～60目和60～80 目的石英砂按一定的比例混合對內(nèi)徑為10.0 mm，長度分別為60 mm，120 mm，180 mm，240 mm和300 mm 的填砂管進(jìn)行填砂，所得到的填砂管孔隙度約為37%，得到不同不滲流射孔段的模擬裝置，如果達(dá)不到要求重新填制。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同射孔不滲流段對疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 的聚合物溶液，以40.4 mL/min的注入速度注入長度分別為60 mm，120 mm，180 mm，240 mm 和300 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙體積20 PV 取一次樣，黏度隨注入孔隙體積的變化關(guān)系（見圖1）。

圖1 聚合物剪切后黏度隨注入孔隙體積的變化關(guān)系

由圖1 可知，射孔不滲流段越長黏度損失越大，當(dāng)不滲流段長度大于240 mm 時，黏度損失程度趨于穩(wěn)定，再增加不滲流段的長度黏度損失變化不大；另外隨著注入孔隙體積的增大剪切后的聚合物黏度先降低，當(dāng)注入達(dá)到一定孔隙體積時，黏度趨于穩(wěn)定。通過以上數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)場注入的聚合物量達(dá)到一定值時，剪切后的聚合物黏度變化不大。

表1 模擬渤海SZ36-1 配注水離子組成

2.2 不同注入速度對疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 疏水締合聚合物的溶液，分別以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min 注入速度注入到內(nèi)徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙體積20 PV 取一次樣，黏度隨注入孔隙體積的變化關(guān)系（見圖2）。

圖2 聚合物剪切后黏度隨注入孔隙體積的變化關(guān)系

由圖2 可知，在固定射孔不滲流段長度時，聚合物溶液剪切后的黏度隨著注入速度的增加而急劇下降，當(dāng)注入速度超過60.6 mL/min 時，剪切后聚合物溶液的黏度下降幅度變小，因此在注入速度達(dá)到一定程度后黏度損失將保持不變。

2.3 對不同濃度疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將疏水締合聚合物分別配制成濃度為1 500 mg/L、1 750 mg/L、2 000 mg/L、2 250 mg/L 和2 500 mg/L 的溶液，以40.4 mL/min 注入速度注入到內(nèi)徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，當(dāng)尾端出液量為60 PV 取樣，并將剪切后的高濃度樣品稀釋成濃度為1 500 mg/L，測其黏度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

由表2 可知，在射孔不滲流段長度不變的情況下，聚合物溶液的濃度越高其剪切后的黏度保留率越高，說明聚合物濃度越高剪切作用影響越?。涣硗鈱⒓羟泻蟛煌瑵舛鹊木酆衔锶芤合♂尦蓾舛葹? 500 mg/L，其黏度隨著聚合物濃度的增加有小幅度的增加，也證實(shí)聚合物濃度越高剪切作用影響越小。

2.4 靜置時間對射孔剪切后疏水締合聚合物黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 疏水締合聚合物溶液，分別以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min的注入速度注入到內(nèi)徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，當(dāng)注入孔隙體積到60 PV 時，在尾端迅速取樣，1 h 內(nèi)隔10 min 測一次黏度，1 h 后，每30 min測一次黏度，所得的黏度隨靜置時間的變化關(guān)系（見圖3）。

圖3 聚合物剪切后黏度隨靜置時間的變化關(guān)系

由圖3 可知，剪切后的聚合物溶液隨著靜置時間的增加，黏度先上升然后再下降逐漸趨于平穩(wěn)，這與疏水締合聚合物受到強(qiáng)烈剪切作用后分子間締合作用遭到破壞有關(guān)，當(dāng)靜置后分子間作用力繼續(xù)作用黏度逐漸上升，當(dāng)分子間作用力達(dá)到最大時，黏度達(dá)到最大，繼續(xù)靜置聚合物分子內(nèi)締合使聚合物溶液的黏度有小幅度下降，當(dāng)分子間作用力和分子內(nèi)作用力平衡時，黏度趨于穩(wěn)定。當(dāng)靜置時間超過60 min時，聚合物溶液的黏度趨于平穩(wěn)不再下降；另外注入速度對聚合物溶液的恢復(fù)也有較大的影響，注入速度越小，聚合物溶液的黏度恢復(fù)穩(wěn)定的時間就越長，當(dāng)注入速度為20.2 mL/min 時，黏度恢復(fù)穩(wěn)定需要60 min，當(dāng)注入速度提高到80.8 mL/min 時，黏度恢復(fù)穩(wěn)定需要30 min 左右。

表2 剪切作用對不同濃度聚合物溶液黏度的影響

3 結(jié)論

本文通過SZ36-1 現(xiàn)場的注聚井的完井參數(shù)，設(shè)計射孔不滲流段模擬裝置，確定了實(shí)驗(yàn)的注入速度，通過對不滲流段長度、注入速度、注入濃度及剪切后靜置時間對聚合物溶液黏度的影響，得到以下結(jié)論:

（1）射孔不滲流段越長黏度損失越大，當(dāng)不滲流段長度達(dá)到一定值時，黏度損失程度趨于穩(wěn)定。

（2）聚合物溶液剪切后的黏度隨著注入速度的增加而下降，注入速度增加后，剪切后聚合物溶液的黏度下降幅度變小。

（3）聚合物溶液濃度越高剪切作用影響越小。

（4）剪切后的聚合物溶液隨著靜置時間的增加，黏度先上升然后再下降逐漸趨于平穩(wěn)。