B-PPG 非均相復(fù)合體系對(duì)濾砂管通過性能實(shí)驗(yàn)研究
——以勝利海上油田為例

勝利海上油田自投產(chǎn)以來，產(chǎn)量逐年上升，對(duì)勝利油田持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展起到了重要支撐作用。但隨著老區(qū)調(diào)整接近尾聲，新井逐年減少，水驅(qū)開發(fā)保持穩(wěn)產(chǎn)難度逐年加大。目前勝利海上油田綜合含水 率已達(dá)82%以上，成本快速上漲，效益變差，因此有必要轉(zhuǎn)換開發(fā)方式以提高采油速度及采收率?；瘜W(xué)驅(qū)是一種有效提高采收率的方法，其中聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)、非均相復(fù)合驅(qū)等技術(shù)已經(jīng)成熟配套，并在陸地油田取得了良好的增油效果[1-3]，部分海上油田也開展了聚合物驅(qū)的規(guī)模應(yīng)用及二元復(fù)合驅(qū)的礦場試驗(yàn)[4]。

非均相復(fù)合驅(qū)油技術(shù)主要利用黏彈性顆粒驅(qū)油劑B-PPG 具有較好的懸浮性能、黏彈性能和驅(qū)替性能，黏彈性顆粒能夠在多孔介質(zhì)中實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地封堵大孔道，改善油藏的非均質(zhì)性，以及在多孔介質(zhì)中運(yùn)移時(shí)，通過在孔喉處的堆積-堵塞-壓力升高-變形，最大程度地?cái)U(kuò)大驅(qū)替相的波及體積，重新分布剩余油；若與聚合物復(fù)配后能進(jìn)一步擴(kuò)大波及能力，再疊加表面活性劑超低界面張力帶來的洗油能力，可以獲得最佳的驅(qū)油效果[5-6]。根據(jù)物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在同等經(jīng)濟(jì)條件下，非均相復(fù)合驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)與聚合物驅(qū)所提高采收率分別為31.1%、29.1%、27.4%。2010 年在孤島中一區(qū)Ng3開展了聚合物驅(qū)后井網(wǎng)調(diào)整非均相復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究，試驗(yàn)區(qū)日產(chǎn)油由4.5 t 上升至81.2 t；綜合含水率由98.3%下降至79.8%[7-8]。

由于海上注水井大部分都采用了濾砂管防砂[9]，B-PPG 非均相體系通過濾砂管等井下工具可能會(huì)發(fā)生剪切及堵塞現(xiàn)象，使其黏度和彈性損失，影響驅(qū)油效果。前人已開展過模擬化學(xué)驅(qū)用聚合物和凍膠調(diào)剖體系對(duì)濾砂管通過性能的相關(guān)研究[10-11]，本文則主要開展基于B-PPG 非均相復(fù)合體系對(duì)濾砂管通過性能的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

為模擬海上注入流程，設(shè)計(jì)加工了B-PPG 非均相體系對(duì)濾砂管通過性能實(shí)驗(yàn)裝置，主要包括聚合物配制罐、柱塞泵、流量計(jì)、壓力計(jì)、井筒濾砂管、回收罐等。應(yīng)用該裝置，使三種型號(hào)的B-PPG 非均相體系樣品在不同排量下通過濾砂管，然后對(duì)比其通過前后黏度、粒徑中值和壓力的變化，判斷是否存在剪切和堵塞情況，從而評(píng)價(jià)B-PPG 體系對(duì)濾砂管的通過性能。

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品及裝置

1.1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)樣品為I 型B-PPG 干粉、II 型B-PPG 干粉、III 型B-PPG 干粉和聚合物干粉，利用勝利海三聯(lián)污水作為配置用水配置成不同濃度的B-PPG非均相復(fù)合體系。樣品的配置方法：首先向配制罐注入配置用水，啟動(dòng)攪拌器，按照配置濃度的需求，均勻撒入相應(yīng)量的B-PPG 干粉；然后再加入聚合物干粉和清水配置成的母液，并確保溶液中不產(chǎn)生干粉團(tuán)狀物或塊狀物，待干粉加入完成后再持續(xù)攪拌2 h；最后再靜置1～2 h 即可以使用。

I 型、II 型、III 型三種型號(hào)B-PPG 干粉的技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

B-PPG 非均相體系對(duì)濾砂管通過性能研究的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示。

表1 三種型號(hào)B-PPG 干粉的技術(shù)指標(biāo)

圖1 濾砂管通過性能實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)開始后，待回收罐出口開始出液、壓力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定后開始取樣。取樣時(shí)需將取樣口閥門開到最大，待出液穩(wěn)定后用取樣瓶取樣并密封，標(biāo)明懸浮液類型、取樣口及當(dāng)前排量及注入量；然后改變柱塞泵頻率調(diào)節(jié)流量，待壓力穩(wěn)定后，進(jìn)行另一排量下的實(shí)驗(yàn)取樣。首先在取樣口1 進(jìn)行取樣，當(dāng)累計(jì)注入量達(dá)到0.03，0.06，0.09，0.12，0.15，0.18 m3時(shí)，再分別于取樣口2 進(jìn)行取樣。

在65 ℃下，固定應(yīng)力、頻率，應(yīng)用流變儀在振動(dòng)過程中對(duì)通過濾砂管前后的B-PPG非均相體系樣品進(jìn)行彈性測試，記錄彈性模量等參數(shù)；在剪切速率7.340 s-1的條件下，測試通過濾砂管前后B-PPG 非均相體系樣品的黏度；采用激光粒度儀，測試通過濾砂管前后B-PPG 非均相體系樣品的粒徑中值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 1 500 mg/L I 型B-PPG +1 500 mg/L 聚合物配成的非均相復(fù)合體系

將配置完成的I 型B-PPG 非均質(zhì)體系樣品分別以不同排量注入濾砂管實(shí)驗(yàn)裝置，記錄其在不同注入量時(shí)粒徑中值、黏度及壓力變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3 所示。

圖2 I 型B-PPG 非均相體系黏度保留率、粒徑中值保留率隨排量的變化

圖3 I 型B-PPG 非均相體系在不同排量下粒徑中值、黏度及壓力隨注入量的變化

從圖中可以看出，I 型B-PPG 非均相體系樣品在不同排量的注入過程中壓力都基本可以保持平穩(wěn)；黏度和粒徑中值在通過濾砂管前后也都能夠基本保持不變，平均黏度保留率在95%以上，平均粒徑中值保留率在100%左右。實(shí)驗(yàn)后濾砂管縫隙處滯留少量非均相復(fù)合體系。

2.2 1 500 mg/L II 型B-PPG +1 500 mg/L 聚合物配成的非均相復(fù)合體系

將配置完成的II 型B-PPG 非均相體系樣品分別以不同排量注入濾砂管實(shí)驗(yàn)裝置，記錄其在不同注入量時(shí)粒徑中值、黏度及壓力變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5 所示。

從圖中可以看出，II 型B-PPG 非均相體系樣品在不同排量的注入過程中壓力都基本保持平穩(wěn)；黏度在低排量下（150 m3/d 以下）基本保持不變，在高排量下（200 m3/d）下降較為明顯；粒徑中值在通 過濾砂管前后都能夠基本保持不變，平均粒徑中值保留率在98%以上。實(shí)驗(yàn)后濾砂管縫隙處滯留少量非均相復(fù)合體系。

圖4 II 型B-PPG 非均相體系黏度保留率、粒徑中值保留率隨排量的變化

圖5 II 型B-PPG 非均相體系在不同排量下粒徑中值、黏度及壓力隨注入量的變化

2.3 1 500 mg/L III 型B-PPG +1 500 mg/L 聚合物配成的非均相復(fù)合體系

將配置完成的III 型B-PPG 非均相體系樣品分別以不同排量注入濾砂管實(shí)驗(yàn)裝置，記錄其在不同注入量時(shí)粒徑中值、黏度及壓力變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7 所示。

圖6 III 型B-PPG 非均相體系黏度保留率、粒徑中值保留率隨排量的變化

從圖中可以看出，III 型B-PPG 非均相體系樣品在低排量（150 m3/d 以下）注入過程中壓力基本保持平穩(wěn)，在高排量（200 m3/d）注入過程中壓力波動(dòng)較大；黏度在通過濾砂管前后變化較大，黏度保留率較低；粒徑中值在通過濾砂管前后都能夠基本保持不變，平均粒徑中值保留率在95%以上。實(shí)驗(yàn)后濾砂管縫隙處滯留大量非均相復(fù)合體系（圖8）。

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)I 型、II 型、III 型三種型號(hào)B-PPG非均相復(fù)合體系黏度保留率、粒徑中值保留率和壓力隨排量的變化分析發(fā)現(xiàn)，I 型B-PPG 顆粒在足夠壓差下以擠壓-變形的方式通過濾砂管；II 型BPPG 顆粒低排量時(shí)能夠以擠壓-變形方式通過，高排量時(shí)以拉伸-斷裂方式通過，黏度受到一定損失；III 型B-PPG 顆粒低排量時(shí)以拉伸-斷裂方式通過，高排量時(shí)一部分顆粒斷裂后通過，一部分在縫隙處形成堵塞。

（2）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了B-PPG 非均相復(fù)合體系短時(shí)間內(nèi)對(duì)濾砂管的通過性能，可為非均相驅(qū)復(fù)合體系設(shè)計(jì)研究及下步在勝利海上油田的應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。

圖8 III 型B-PPG 非均相體系通過濾砂管前后篩縫處滯留情況對(duì)比