聚合物微球調(diào)驅(qū)對原油破乳脫水影響研究

南 煜，畢臺飛，張 禎，田永達，易永根

（1.中國石油長慶油田分公司對外合作部，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 716000）

安塞油田注水開發(fā)近30 年，已進入中高含水開發(fā)階段，水驅(qū)控制程度逐漸變低，剩余油高度分散，大大降低了水驅(qū)效率。近年來，安塞油田提高采收率措施，諸如泡沫輔助減氧空氣驅(qū)、功能水驅(qū)、新型表面活性劑驅(qū)、微生物活化水驅(qū)等，還處于實驗階段。傳統(tǒng)的調(diào)剖封堵技術(shù)作用半徑小，增產(chǎn)有效期短，且多輪次效果越來越差，近井剩余油已經(jīng)波及殆盡，而油藏深部剩余油難以波及，而聚合物微球調(diào)驅(qū)技術(shù)以提高油層深部剩余油富集區(qū)的波及體積為目標，是一種具有廣闊發(fā)展前景的新型提高采收率技術(shù)[1]，安塞油田實施工作量逐年增加，由2016 年的45 口增加到2020 年的686 口，井數(shù)多、規(guī)模大、分布范圍廣。原油破乳脫水是石油工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)，原油含水含鹽不僅不利于原油儲運，還會造成設備腐蝕、能耗增加、催化劑中毒、堵塞管路、燒穿管壁等一系列嚴重危害，經(jīng)過幾十年的研究探索，已開發(fā)出如熱沉降法、電化學法、過濾法、微波輻射法、超聲波法等一系列原油破乳脫水方法[2]。目前，技術(shù)人員主要集中于研究聚合物微球的粒徑大小與儲層孔喉直徑大小的匹配關(guān)系以及聚合物微球調(diào)驅(qū)現(xiàn)場應用效果[3-5]，然而面對聚合物微球調(diào)驅(qū)措施在安塞油田逐年大幅增加工作量的現(xiàn)狀，研究分析采出液中含有的聚合物微球是否對原油破乳脫水產(chǎn)生影響，對安塞油田后期良性開發(fā)具有重要的意義[6]。

1 實驗部分

1.1 實驗樣品

根據(jù)聚合物微球調(diào)驅(qū)實施工作量及時間長短，選取工作量大、覆蓋范圍廣區(qū)塊的原油混合樣開展室內(nèi)實驗。

原油樣品：侯132-5 增（侯市區(qū)塊）外輸原油混合樣、杏十轉(zhuǎn)（杏北區(qū)塊）外輸原油混合樣。

聚合物微球樣品：新鮮/水化后WQ100 聚合物微球。

1.2 實驗條件

實驗溫度：45 ℃；

破乳劑類型：YT-100 破乳劑；

加藥濃度：侯市100 mg/L、杏北180 mg/L（與現(xiàn)場加藥濃度保持一致）；

加熱設備：KDM-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋；

盛樣器皿：2 支500 mL 燒杯、5 支100 mL 燒杯、2支50 mL 量筒；

干擾因素：不同濃度（0～5.00%）的新鮮/水化后WQ100 聚合物微球。

1.3 實驗方法及步驟

1.3.1 水化WQ100 聚合物微球制備 用100 mL 燒杯取50 mL 新鮮WQ100 聚合物微球原液，再加入30 mL礦化度500～600 mg/L 的清水，然后將燒杯放置于KDM-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋中，溫度加熱至45 ℃，大致需要觀察10 d 左右，直至其水化膨脹變大，再觀察5 d 左右，當微球顆粒不再膨脹變大時，則視其制備完成[7]。

1.3.2 不同濃度的新鮮/水化后WQ100 聚合物微球制備

（1）5.00%濃度：向100 mL 燒杯中倒入95 mL 清水，再向其加入5 mL 新鮮/水化后WQ100 聚合物微球原液并混合均勻，則制備完成。

（2）1.00%濃度：向100 mL 燒杯中倒入（1）中制備完成的濃度5.00%新鮮/水化后WQ100 聚合物微球液體20 mL，再向其加入80 mL 清水并混合均勻，則制備完成。

（3）0.50%濃度：向100 mL 燒杯中倒入（2）中制備完成的濃度1.00%新鮮/水化后WQ100 聚合物微球液體20 mL，再向其加入20 mL 清水并混合均勻，則制備完成。

（4）0.10%濃度：向100 mL 燒杯中倒入（3）中制備完成的濃度0.50%新鮮/水化后WQ100 聚合物微球液體10 mL，再向其加入40 mL 清水并混合均勻，則制備完成。

（5）0.05%濃度：向100 mL 燒杯中倒入（4）中制備完成的濃度0.10%新鮮/水化后WQ100 聚合物微球液體20 mL，再向其加入20 mL 清水并混合均勻，則制備完成。

1.3.3 原油破乳脫水實驗步驟

（1）分別用500 mL 燒杯對侯132-5 增外輸混合樣、杏十轉(zhuǎn)外輸混合樣各取200 mL，分別記為1 號燒杯和2 號燒杯。

（2）將1 號和2 號燒杯放置于KDM-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋中，并加熱至60 ℃。

（3）兩支燒杯中的混合樣加熱后油水初步分離后，分別在混合樣底部取30 mL 采出水樣和上部取20 mL油樣置于50 mL 量筒中并混合均勻，制作成含水約60%的原油混合樣（若需含水約40%的原油混合樣，分別在燒杯底部取20 mL 采出水樣和上部取30 mL 油樣置于50 mL 量筒中并混合均勻）。分別記侯132-5混合樣為1 號量筒，杏十轉(zhuǎn)混合樣為2 號量筒。

（4）將配制好的不同濃度（0.05%、0.10%、0.50%、1.00%、5.00%）新鮮WQ100 聚合物微球分別加入1 號和2 號量筒1～2 滴。

（5）將現(xiàn)場配制好的濃度為100 mg/L、180 mg/L 的YT-100 破乳劑分別加入1 號和2 號量筒1～2 滴。

（6）將兩個量筒中的混合液搖至均勻后，放置水浴鍋中，加熱至45 ℃，分別在10 min、30 min、60 min 三個時間點，以標準SY/T 5281-2000《原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》進行脫水評價。

（7）不同濃度水化后WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍畬嶒炛貜鸵陨喜襟E（1）～（6）。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 不同濃度新鮮WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍绊?/h3>

2.1.1 侯132-5 增外輸混合樣破乳脫水影響 從侯132-5 增外輸混合樣破乳脫水實驗結(jié)果來看，濃度為5.00% 的WQ100 聚合物微球較其他濃度破乳脫水效果差，但影響輕微，可忽略不計，其他不同濃度聚合物微球?qū)υ推迫槊撍Ч?、啟動速度、最終脫水率均無影響（見表1）。

2.1.2 杏十轉(zhuǎn)外輸混合樣破乳脫水影響 從杏十轉(zhuǎn)外輸混合樣破乳脫水實驗結(jié)果來看，加入新鮮WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍畣铀俣染哂幸欢ㄕ蜃饔茫S著聚合物微球濃度的增加，正向作用逐漸加強，破乳啟動速度、脫水速度逐漸加快，整體脫水效果好于未加新鮮WQ100 聚合物微球的脫水效果（見表2）。

綜合以上兩個區(qū)塊原油破乳脫水實驗，可以看出：聚合物微球原液不影響原油正常破乳脫水，且對杏北區(qū)塊的原油破乳脫水具有一定正向作用[8-12]。

2.2 不同濃度水化后WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍绊?/h3>

2.2.1 侯132-5 增外輸混合樣破乳脫水影響 從侯132-5 增外輸混合樣加入水化后WQ100 聚合物微球的實驗結(jié)果來看，水化后WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍哂休p微的抑制作用，隨著聚合物微球濃度的增加，原油破乳脫水影響增強，濃度超過0.50%后，脫水啟動速度稍慢，但10 min 脫水率仍達到95%以上，且不影響最終脫水率（見表3）。

2.2.2 杏十轉(zhuǎn)外輸混合樣破乳脫水影響 從杏十轉(zhuǎn)外輸混合樣加入水化后WQ100 聚合物微球的原油脫水實驗結(jié)果來看，水化后WQ100 聚合物微球?qū)υ推迫槊撍哂幸欢ㄕ蜃饔?，隨著濃度的增加，原油脫水啟動速度和脫水速度更快（見表4）。

綜合以上兩個區(qū)塊原油破乳脫水實驗，可以得出：水化后WQ100 聚合物微球不影響原油正常破乳脫水，且對杏北區(qū)塊的原油破乳脫水具有一定正向作用[13-15]。

3 機理研究

表1 侯132-5 增外輸原油混合樣脫水評價實驗結(jié)果-新鮮聚合物微球Tab.1 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from Hou 132-5 supercharging station-fresh polymer microspheres

表2 杏十轉(zhuǎn)外輸原油混合樣脫水評價實驗結(jié)果-新鮮聚合物微球Tab.2 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from xing-shi transfer station-fresh polymer microspheres

表3 侯132-5 增外輸原油混合樣脫水評價實驗結(jié)果-水化聚合物微球Tab.3 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from Hou 132-5 supercharging station-hydrated polymer microspheres

表4 杏十轉(zhuǎn)外輸原油樣脫水評價實驗結(jié)果-水化聚合物微球Tab.4 Experimental results of dehydration evaluation of crude oil mixed samples from xing-shi transfer station-hydrated polymer microspheres

聚合物微球調(diào)驅(qū)措施是針對儲層深部剩余油，通過微球膨脹變大物理封堵高滲層段，使流體改向，擴大波及體積，最終提高采收率[16-18]。WQ100 聚合物微球是由長慶化工集團有限公司生產(chǎn)，主要成分為聚丙烯酰胺（25%）（“包裹體”狀呈現(xiàn)）、白油（60%）及表面活性劑（15%），性質(zhì)比較穩(wěn)定。通過實驗數(shù)據(jù)可以看出，侯市區(qū)塊油水分離啟動速度快，脫水率較高[19]，是由于侯市區(qū)塊原油平均瀝青質(zhì)含量占比約為13.5%，輕質(zhì)組分占比大，YT-100 破乳劑中的表面活性劑完全替代了原油中的天然乳化劑，另外，聚合物微球中含有少量的表面活性劑成分，使油水分離更加徹底；杏北區(qū)塊油水分離啟動速度慢，是由于杏北區(qū)塊原油平均瀝青質(zhì)含量占比約為63.4%，重質(zhì)組分占比大，YT-100 破乳劑中的表面活性劑只替代了原油中的部分天然乳化劑，導致油水分離不徹底，加入聚合微球液后，聚合物微球中含有的表面活性劑與破乳劑中的表面活性劑，二者發(fā)生協(xié)同作用，加快原油破乳脫水速度，油水分離較徹底[20]。

4 結(jié)論

（1）采用WQ100 聚合物微球調(diào)驅(qū)措施，隨著采出液中聚合物微球濃度增加，原油破乳脫水啟動速度快，油水分離較徹底，效果變好。通過破乳劑和聚合物微球的表面活性劑發(fā)生協(xié)同作用，正向促進原油破乳脫水。

（2）聚合物微球原液有利于原油破乳脫水，經(jīng)過水化作用后，其成分未發(fā)生變質(zhì)，仍對原油破乳脫水具有一定的促進作用。因此，聚合物微球通過注水系統(tǒng)注入到地層當中后，經(jīng)過滯留、剪切的作用后，對后期原油破乳脫水不產(chǎn)生影響。