無堿二元復合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化研究

包 玲，鄒洪超，梁保生，夏云鵬，趙宏奇

(中油遼河油田公司，盤錦 124010)

化學驅(qū)油方法主要包括聚合物驅(qū)、堿水驅(qū)、表面活性劑驅(qū)及其二元、三元復合驅(qū)等［1］。聚合物驅(qū)是較成熟的技術(shù)，雖然提高采收率6%～12%，但聚驅(qū)后仍然有約50%的原油殘留在地下［2－5］;聚合物/表活劑/堿三元復合體系能大幅度提高采收率，但由于堿的加入存在結(jié)垢和腐蝕問題，且成本高;聚合物/表活劑的二元復合體系一方面利用聚合物的流度控制能力改善流度比，提高波及系數(shù)，另一方面利用表面活性劑降低油水界面張力的能力，提高洗油效率，兩者之間的協(xié)同效應能較大幅度地提高采收率，因此，針對復雜油藏條件的新型聚/表二元體系也成為目前研究熱點。二元復合驅(qū)體系性能評價方法比較成熟，現(xiàn)階段是如何在原有配方基礎上，對配方體系進行優(yōu)化。筆者通過對二元復合物注入?yún)?shù)的優(yōu)化研究，配制出一種既能保證驅(qū)油體系溶液黏度又能使油水界面張力可達超低，驅(qū)油效率可比水驅(qū)提高25%的無堿二元復合體系，目前該配方已經(jīng)在遼河錦16塊現(xiàn)場成功實施，取得良好效果。

1 二元驅(qū)驅(qū)油體系注入?yún)?shù)優(yōu)化依據(jù)

化學驅(qū)驅(qū)油機理主要是通過向地層中注入化學介質(zhì)，改變地層相對滲透率、巖石潤濕性及驅(qū)替相的黏度，其注入的配方體系既能進行油水流度控制，又能降低油水界面張力，提高波及系數(shù)及洗油效率，達到提高原油采收率的目的。

1.1 根據(jù)配方體系溶液黏度確定聚合物溶液濃度

根據(jù)錦16塊油水相對滲透率曲線，配方體系在地下若要達到最佳驅(qū)替效果，其油水流度比與經(jīng)過各種剪切降解后的地下黏度需在合理范圍內(nèi)，見表1。

表1 達到不同油水流度比要求時驅(qū)替配方體系溶液黏度

由表1可見，當油水流度比為1～0.5時，要求配方體系經(jīng)過各種剪切降解后地下黏度范圍為16～31 mPa·s。由于配方體系從配制到注入地層有一定的黏度損失率，為保證地下黏度，實驗室條件下配方體系溶液黏度應為80～150 mPa·s，由該溶液黏度確定聚合物溶液濃度。

1.2 根據(jù)油水界面張力確定表面活性劑含量

表面活性劑與原油間的油水界面活性實驗結(jié)果表明，表面活性劑含量越高，降低油水界面張力效果越好。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，表面活性劑與聚合物二元復合驅(qū)體系降低油水界面張力達到10－3mN/m時所需表面活性劑含量作為確定表面活性劑含量的依據(jù)，但也要考慮配方體系注入油層中，表面活性劑因吸附損耗導致含量減少因素，所以配制二元復合驅(qū)體系時，適當放寬表面活性劑含量。

2 注入?yún)?shù)優(yōu)化

2.1 聚合物溶液濃度優(yōu)選

2.1.1 聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響

固定表面活性劑含量0.2%，段塞尺寸0.38 PV，聚合物溶液濃度分別為 1 200，1 400，1 600，1 800，20 000 mg/L時進行無堿二元復合體系驅(qū)油實驗，考察聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 二元體系聚合物溶液濃度對驅(qū)油效率的影響

由圖1可見，當聚合物溶液濃度由1 200 mg/L逐漸增加到1 600 mg/L時，無堿二元復合驅(qū)體系驅(qū)油效率增幅由17%左右上升到22.4%，增幅較快，聚合物溶液濃度從1 600 mg/L增加到2 000 mg/L時，驅(qū)油效率增幅達25%最高值，驅(qū)油效率增幅超緩。綜合考慮，聚合物溶液濃度選擇1 400～1 600mg/L較合適。

2.1.2 聚合物溶液濃度對溶液黏度保留率影響

由于聚合物溶液黏度在炮眼附近損失較嚴重，因此，對P8和P5兩種不同濃度的聚合物溶液進行強剪切實驗，考察聚合物溶液濃度對強剪切后溶液黏度保留率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 聚合物溶液濃度對剪切后聚合物溶液黏度保留率的影響

由圖2可見，當P8和P5兩種聚合物溶液濃度均小于1 400 mg/L時，溶液黏度保留率損失很大，當兩種聚合物溶液濃度高于1 400 mg/L時，溶液黏度保留率明顯提高。因此，從聚合物溶液濃度對溶液黏度保留率影響因素考慮，聚合物溶液濃度也選擇1 400～1 600 mg/L較合適。

2.2 表面活性劑含量優(yōu)選

2.2.1 表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響

固定聚合物溶液濃度1 600 mg/L，段塞尺寸0.38 PV不變，分別與表面活性劑含量為0.05%，0.08%，0.1%，0.2%，0.3%的二元復配體系進行驅(qū)油實驗，考察表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 二元復配體系表面活性劑含量對驅(qū)油效率的影響

由圖3可見，無堿二元復配體系的驅(qū)油效率隨表面活性劑含量的增加而提高，考慮表面活性劑的吸附損耗及地下水的稀釋因素，表面活性劑的含量選擇0.2%～0.3%較合適。

2.2.2 表面活性劑含量對油水界面張力的影響

無堿二元復合體系中，當表面活性劑含量在0.3%左右時，能使油水界面張力達到10－3mN/m超低值;但當二元復合體系中聚合物溶液濃度增大時，二元復合體系黏度也增大，當體系黏度為50 mPa·s左右時，油水界面張力出現(xiàn)上升拐點，界面張力由 10－3mN/m上升至 10－2mN/m，此時，對二元復配體系進行剪切，剪切后使二元復配體系黏度維持在50 mPa·s左右，發(fā)現(xiàn)界面張力由10－2mN/m又降低至10－3mN/m。由此可見，在無堿二元復配體系中，隨著聚合物溶液濃度的增加，表面活性劑降低油水界面張力上升，該現(xiàn)象并非是表活劑本身性能的變化，而是復配體系溶液黏度影響了體系與原油之間的充分接觸，造成界面張力上升。

2.3 段塞尺寸優(yōu)選

圖4 二元配方體系中段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響

通過建立不同巖心模型［6－8］，考察段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響，保持聚合物溶液濃度1 600 mg/L，表面活性劑含量0.2%條件不變，段塞尺寸分別為 0.19 ，0.38，0.57，0.76 PV，考察段塞尺寸對驅(qū)油效率的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可見，二元復配體系中段塞尺寸增加驅(qū)油效率隨之提高，當段塞尺寸為0.57 PV時，驅(qū)油效率增加趨緩，因此，確定注入段塞尺寸為0.5～0.7 PV，驅(qū)油效率可提高25%以上。

3 不同驅(qū)油體系驅(qū)油效果比較

采用人造非均質(zhì)模型和天然油砂非均質(zhì)模型對最佳二元驅(qū)與聚合物驅(qū)、弱堿三元驅(qū)驅(qū)油效果進行對比實驗。各驅(qū)油體系段塞尺寸均為5.7 PV，各驅(qū)油體系組成、界面張力、溶液體系黏度及驅(qū)油效率見表2。

表2 不同驅(qū)油體系驅(qū)油效率對比

由表2可見，當聚合物溶液濃度均為1 600 mg/L時，無堿二元驅(qū)油效率增幅最高，其次是弱堿三元驅(qū)，聚驅(qū)最小。當弱堿三元驅(qū)聚合物溶液濃度提高到2 500 mg/L時，體系黏度是143.3 mPa·s，與聚合物驅(qū)、最佳二元驅(qū)黏度基本相同，但驅(qū)油效率高于二元驅(qū)與聚合物驅(qū)，從經(jīng)濟成本、穩(wěn)定性和安全環(huán)保考慮，二元驅(qū)仍是最佳驅(qū)油體系。

4 結(jié)論

(1)依據(jù)油水流度比與驅(qū)油體系黏度范圍，優(yōu)化聚合物溶液濃度;依據(jù)油水界面張力達到10－3mN/m時所需表面活性劑含量為優(yōu)化表面活性劑含量范圍。

(2)經(jīng)驅(qū)油效率比較，無堿二元復合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化結(jié)果為:聚合物溶液濃度1 400～1 600 mg/L，表面活性劑含量0.2%～0.3%，段塞尺寸0.5～0.7 PV。

(3)不同驅(qū)油體系驅(qū)油效果比較表明，無堿二元復合物驅(qū)流變特征與聚合物驅(qū)相同，與聚驅(qū)擁有相同擴大波及體積的能力，而驅(qū)油效果與高驅(qū)油效果的弱堿/表活/聚三元驅(qū)相近，考慮環(huán)保和成本因素，選擇無堿二元驅(qū)更優(yōu)。

［1］李俊.無堿式二元復合驅(qū)油體系的研究與實踐［J］.內(nèi)江科技，2008，(1):116.

［2］張向宇.無堿二元驅(qū)油體系配方及驅(qū)油效果影響因素研究［J］.大慶石油學院學報，2010，34(2):1 －5.

［3］Giordano R M，Slattery J C.Effect of the Interfacial Viscosities Upon Displacement in Capillaries with Special Application to Tertiary Oil Recovery［J］.AIChE J，1983，29(3):483 －492.

［4］鄂金太.驅(qū)油用二元復合體系性能評價研究［J］.油氣田地面工程，2007，26(1):20 －21.

［5］李孟濤，劉先貴，楊孝君.無堿二元復合體系驅(qū)油試驗研究［J］.石油鉆采工藝，2004，26(5):73 －76.

［6］吳文祥，張玉豐，胡錦強，等.聚合物及表面活性劑二元復合體系驅(qū)油物理模擬實驗［J］.大慶石油學院學報，2005，29(6):98－100.

［7］王鳳蘭，楊鳳華.三元復合體系的界面張力及其影響因素［J］.大慶石油學院學報，2001，25(2):25 －28.

［8］劉莉平，楊建軍.聚/表二元復合驅(qū)油體系性能研究［J］.斷塊油氣田，2004，11(4):60 －64.