高矿化度油藏聚驱适应性研究.pdf

收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 6作者简介:郭松林(1 9 7 8-),男,黑龙江省大庆市人,高级工程师,东北石油大学石油工程专业学士(1 9 9 9年毕业),从事聚合物驱油及深度调剖技术研究工作。高矿化度油藏聚驱适应性研究郭松林,吕昌森,崔长玉(大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院,黑龙江 大庆 1 6 3 7 1 2)摘要:针对区块地层水总矿化度和二价阳离子浓度偏高,开展了十余种抗盐聚合物的粘性、流变性和稳定性筛选评价,通过物理模拟实验优化出了最佳聚驱体系配方。不同聚合物溶液表现出浓度越大,粘度保留率越低的规律。KY 5 1的驱油能力最强。关键词:聚合物驱油;流变性;粘度中图分类号:T E 3 5 7.4 6+1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 7-0 1 0 5-0 31 引言对于三次采油,化学驱是目前应用最广泛的提高采收率技术,其中聚合物驱被认为是水驱后最佳增产措施。目前我国已经成为世界上使用聚合物驱规模最大,大面积增产效果最好的国家。经过多年的勘探开发,聚合物驱已经在大庆油田大面积推广应用,并且随着技术的日趋完善,聚合物驱己成为大庆油田可持续发展和提高采收率的重要手段之一。化学驱目标区块是一个底水活跃、纵向渗透率差异大的多层砂岩油藏。四个油层组中主要产油层为A B13和A B2-3层,渗透率级差小,采出程度较高,不受底水影响,适合开展聚合物驱。且区块的储层特征与大庆油田聚驱效果较好的油层相似,通过对照主要指标,适合开展聚合物驱。针对区块地层水总矿化度和二价阳离子浓度偏高,开展了十余种抗盐聚合物的筛选和优化,聚驱可大幅提高采收率,为 该 目 标 区 块 聚 驱 可 行 性 研 究 提 供 了 基 础参数1。2 实验部分2.1 实验材料实验用水为2 50 0 0 m g/L模拟地层水,常温下使用模拟地层水配制50 0 0 m g/L聚合物母液,后稀释至指定浓度的目的液,在配制母液和目的液时,搅拌时间均需大于2小时,使驱油体系分子链充分水化和舒展。人造岩心(规格为高渗:4.5 c m4.5 c m3 0 c m,4 0 0 m D;低渗:1.5 c m4.5 c m3 0 c m,2 5 0 m D)。原油与航空煤油配制成模拟油,5 8 粘度为1.1 m P as。M a l v e r n粒径分析仪,英国M a l v e r n公司生产。B r o o k f i e l dD V-型粘度计,美国B r o o k f i e l d公司。流 变 仪。B r o o k f i e l d D V-型 粘 度 计,美 国B r o o k f i e l d公司。2.2 实验方法2.2.1 聚合物粘性将目的液放入布氏粘度计中,打开仪器进行实验,实验温度为5 8条件下,测量不同聚合物粘度。2.2.2 聚合物流变性打开流变仪和水浴加热泵;打开空气压缩机,恒压为0.3 MP a;对仪器,转子进行调零校正,测量聚合物流变性。具体操作细节均参照中华人民共和国石油天然气行业标准S Y/T6 5 7 6-2 0 1 6 用于提高石油采收率的聚合物评价方法。2.2.3 聚合物稳定性将所配的不同浓度的聚合物溶液装入安瓿瓶内,并将其放入相应地层温度的恒温箱内,分别在7天、3 0天、6 0天、9 0天 时 取 出,测 量 聚 合 物 溶 液粘度。具体操作细节均参照中华人民共和国石油天然气行业标准S Y/T6 5 7 6-2 0 1 6 用于提高石油采收率的聚合物评价方法。2.2.4 聚合物驱油性能将岩心注入空气进行试压,经检测不漏气后抽真空4 h,饱和模拟水,测量孔隙体积;将岩心置于5 8恒温箱中加热1 5 h;岩心饱和模拟油,饱和完后将岩心置于5 8恒温箱中加热2 0 h;以0.3 m L/m i n的驱替速度水驱油至指定含501 2 0 2 3年第7期内蒙古石油化工油饱和度值(高渗4 6.0%,低渗3 9.2%),水驱结束;以0.3 m L/m i n的驱替速度注入预定大小的聚合物段塞,之后继续水驱至出口含水率达9 8%时结束,计算聚合物驱采收率。具体操作细节及数据处理方法均参照中华人民共和国石油天然气行业标准S Y/T6 5 7 6-2 0 1 6 用于提高石油采收率的聚合物评价方法。3 结果与讨论3.1 聚合物粘性将不同聚合物粘度参数绘制成不同矿化度下粘度与浓度的关系曲线如图1所示。图1 聚合物浓度与粘度关系曲线 首先设置初筛粘度标准为2 0.0 m P as。设置标准的依据有:首先为了达到良好控制流度比的要求,驱替液的粘度至少为原油粘度的23倍,即5.0m P as左右;其次在注入过程中驱替液经过炮眼和近井地带岩石孔隙的机械剪切,会损失约为5 0%的粘度,即1 0.0 m P as;最后考虑到聚合物溶液注入后,长时间在地层内会发生不同程度的化学降解和生物降解以及老化降粘,所以在合理范围内适当提高粘度标准,最终设置初筛粘度标准为2 0.0 m P as,同时较高粘度注入剂也能够起到调剖作用,有利于非均质地层的整体开发2。由图1可知,聚合物溶液增粘性可分为3个梯度:第一梯度聚合物溶液增粘性好,分别为KY 5 1、HD P 3、Z C 1 0,这三种聚合物在低浓度时就已经能达到标准粘度,且随着浓度增大粘度继续增加;第二梯度聚合物增粘性中等,分别为G Y、5 1 1 5、KY 0 8,这三种需在较高浓度下能达到标准粘度;第三梯度聚合物增粘性较差,在20 0 0 m g/L时仍无法达到标准粘度,考虑到后续实验的粘度要求,剩余7种聚合物予以淘汰。因此,当矿化度为1 93 0 0 m g/L和2 50 0 0 m g/L时,溶液粘度均能达到2 0 m P as的聚合物共有6种,按增粘性强弱排序为KY 5 1,HD P 3,Z C 1 0,G Y,KY 0 8,5 1 1 5,选取这些聚合物开展下一步评价。3.2 聚合物流变性不同聚合物粘度随剪切速率变化曲线如图2所示3。图2 聚合物粘度随剪切速率变化曲线 由图2可知,6种聚合物溶液在不同剪切速率下表现出典型的假塑性行为,粘度随剪切速率增大而降低,且溶液浓度越高粘度下降幅度越大4。3.3 聚合物稳定性由于现场驱油持续时间长,驱油剂从注入到采出大约需要3个月的时间,因此要求所用的驱油剂应尽量保持性质稳定。对于聚合物来说,要求聚合物溶液的粘度应该尽量保持稳定,能达到持续控制流度比的效果,不应出现大面积降解、沉淀等降粘现象。不同聚合物溶液粘度随老化时间变化曲线如图3所示。6种聚合物溶液粘度随时间推移均呈下降趋势,趋势先快后慢。聚合物降粘的机理较为复杂,在本实验中分析原因主要是聚合物溶液中的溶解氧对聚合物分子链产生了化学降解,同时随着放置时间的延长,聚合物的水解过程也降低了抗二价阳离子的能力2 5,多种因素的作用下导致聚合物降粘5。图3 聚合物粘度随时间变化曲线 在不同矿化度下,不同浓度,不同类型的聚合物溶液均表现为随时间放置延长,粘度降低,且先快后慢的趋势。为研究老化稳定性与浓度的关系,并且对比得出老化稳定性的优劣,采用聚合物粘度保留率作为老化稳定性优劣的评判标准,粘度保留率高说明该聚合物老化稳定性强,反之则说明老化稳定性弱6。601 内蒙古石油化工2 0 2 3年第7期 3.4 聚合物流动性能为对比不同聚合物溶液的流动能力,分别配制粘度 为2 0 m P as的KY 5 1、Z C 1 0、G Y、KY 0 8、HD P 3五种聚合物溶液和16 0 0万分子量H P AM溶液进行流动性实验。计算各实验方案的整体阻力系数与残余阻力系数,数据见表1所示。表1 不同聚合物阻力系数与残余阻力系数值KY 0 8KY 5 1Z C 1 0GYHD P 3HP AM阻力系数1 8.4 35 2.5 01 2 8.8 81 5 4.3 33 1 2.3 02 5.0 7残余阻力系数4.0 01 4.5 02 1.0 05 2.0 09 8.6 74.0 0 由表1可知,16 0 0万分子量H P AM的阻力系数为2 5.0 7,残余阻力系数为4.0 0,在五种抗盐聚合物中,KY 0 8的 阻 力 系 数 和 残 余 阻 力 系 数 小 于H P AM,其它四种均大于H P AM。其中HD P 3聚合物阻力系数(3 1 2.3 0)和残余阻力系数(9 8.6 7)过大,远高于理论值,说明HD P 3聚合物流动性为五种中 最 差,而KY 0 8最 好,之 后 依 次 为KY 5 1、Z C 1 0、G Y。在渗流过程中,聚合物溶液的传输能力也是必要的考虑因素,传输性好的聚合物能够有效地在岩心内部建立压力梯度,使波及区原油被有效动用。本实验以岩心前后端压差,即注入压力与测压点3压力之差来表征聚合物的传输性能,压差越小说明传输 性 越 好,反 之 则 越 差。五 种 抗 盐 聚 合 物 和H P AM的岩心前后端压差数据如表2所示7。表2 不同聚合物岩心前后端压差数值名称KY 0 8KY 5 1Z C 1 0GYHD P 3HP AM前后端压差(MP a)0.0 8 00.0 9 20.3 3 10.3 8 90.8 4 70.0 3 5 由表2可知,五种抗盐聚合物的岩心前后端压差有较大差别,且均大于H P AM。其中H D P 3聚合物压差最大,为0.8 4 7 M P a,说明传输性能差,聚合物在岩心前段发生了一定程度的堵塞或滞留。K Y 0 8和K Y 5 1的传输性较好,压差为0.0 8 0 M P a和0.0 9 2 M P a,之后依次为Z C 1 0(0.3 3 1 M P a)、G Y(0.3 8 9 M P a)。3.5 聚合物驱油效果通过以上评价分析,选用Z C 1 0、KY 5和普通聚合物进一步开展驱油实验,不同聚合物的驱油实验结果如表3所示。方案1(KY 5 1)的聚驱采收率最高,为1 4.5 8%,其次为方案2(Z C 1 0),聚驱采收率为1 2.8 5%,说明KY 5 1聚合物在同等浓度下的驱油能力最强,故选定KY 5 1为本实验最佳聚合物8。表3 驱油实验结果统计方案岩心水测渗透率(mD)水驱采收率(%)聚合物驱采收率(%)总采收率(%)方案1高渗4 1 56 0.0 51 2.0 77 2.1 2低渗2 4 54 3.8 82 2.1 36 6.0 1总计 5 6.0 11 4.5 87 0.5 9方案2高渗4 0 55 9.3 51 0.6 97 0.0 4低渗2 5 64 4.3 01 9.3 46 3.6 4总计 5 5.5 91 2.8 56 8.4 4方案3高渗4 0 55 9.6 61 0.5 67 0.2 2低渗2 6 64 4.9 01 7.2 66 2.1 6总计 5 5.9 71 2.2 36 8.2 04 结论4.1 聚合物K Y 5 1、H D P 3、Z C 1 0、G Y、K Y 0 8、5 1 1 5增粘性较好,在较低浓度便可以达到2 0 m P as。4.2 不同聚合物溶液表现出浓度越大,粘度保留率越低的规律。放置9 0天后的溶液粘度优至劣排序为Z C 1 0KY 5 1HD P 3G YKY 0 85 1 1 5。4.3 根据流动性能实验结果,得到流动性能较好的三种聚合物为KY 0 8、KY 5 1、Z C 1 0。KY 5 1的驱油能力最强,整体聚驱采收率为1 4.5 8%,总采收率为7 0.5 9%。参考文献1 王晓燕.驱油剂中聚合物分子构型及其渗流特性研究D.大庆石油学院,2 0 1 0.2 冯思思.抗高温高盐驱油聚合物的性能研究D.西南石油大学,2 0 1 5.3 曹宝格,罗平亚,李华斌,等.疏水缔合聚合物溶液粘弹性及流变性研究J.石油学报,2 0 0 6(1):8 5-8 8.4 周长静.疏水缔合聚合物溶液的流变性及粘弹性研究D.西南石油大学,2 0 0 6.5 夏惠芬,王德民,侯吉瑞,等.聚合物溶液的粘弹性对驱油效率的影响J.大庆石油学院学报,2 0 0 2(2):1 0 9-1 1 1+1 4 0.6 李学文,康万利.原油乳状液的稳定性与界面膜研究 进 展 J.油 气 田 地 面 工 程,2 0 0 3,2 2(1 0):7-8.7 夏惠芬,王德民,刘中春,等.粘弹性聚合物溶液提高微观驱油效率的机理研究J.石油学报,2 0 0 1(4):6 0-6 5+4.8 王德民,程杰成,杨清彦.粘弹性聚合物溶液能够提高岩心的微观驱油效率J.石油学报,2 0 0 0(5):4 5-5 1+4.701 2 0 2 3年第7期郭松林等 高矿化度油藏聚驱适应性研究