河南油田稠油油藏化學(xué)驅(qū)油劑篩選評價

張麗慶，孔　燕，呂曉華，劉喜林，李二曉，林　楊

(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132；2.南陽二機廠石油裝備有限公司,河南南陽 473006)

目前河南油田90%以上聚合物驅(qū)單元已進入后續(xù)水驅(qū)階段，油藏溫度大于85 ℃的Ⅲ類及以上油藏正開展化學(xué)驅(qū)技術(shù)攻關(guān)，急需強化老區(qū)稠油開采，實現(xiàn)三次采油產(chǎn)量接替。古城B125屬普通稠油油藏，是河南油田稠油儲量較多的區(qū)塊，地質(zhì)儲量為3 090 kt，地層原油黏度653 mPa·s，油藏溫度50 ℃，滲透率1 606×10-3μm2，礦化度8 565 mg/L，綜合含水92.3%，采出程度10.8%，除原油黏度高外，其他地質(zhì)條件與河南油田已取得二次聚驅(qū)顯著效果的下二門H2Ⅱ接近，具有可借鑒的成功經(jīng)驗。

針對古城B125稠油油藏,我們對聚合物和聚合物表面活性劑進行性能評價，篩選出具有良好耐溫性和驅(qū)油能力的驅(qū)油劑，為河南油田普通稠油油藏提高采收率提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1　實驗

1.1　原料及設(shè)備

聚合物表面活性劑JBJX-1粉狀粒；改性聚丙烯酰胺，相對分子質(zhì)量8.98×106，水解度23.20%，固含量89.44%，河南新鄉(xiāng)化工股份有限公司；聚合物超高分子量Ⅱ粉狀粒，聚丙烯酰胺類，相對分子質(zhì)量33.70×106，水解度19.6%，固含量89.03%。

實驗用水：雙河清水，礦化度360.00 mg/L；古城B125陳化過濾污水，礦化度8 565.00 mg/L,Ca2++Mg2+含量為39.93 mg/L。

DV-Ⅱ布氏黏度計，美國Brookfield公司； U3900分光光度計，日立公司；Tracker全自動液滴界面流變儀，法國泰克利斯界面技術(shù)有限公司；TX-500型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，美國Temco公司；LIU10攪拌器，美國萊伯泰科儀器有限公司；SJ-27恒速驅(qū)替泵，丹麥Junair公司；熱氧穩(wěn)定性試驗裝置，江蘇海安。

1.2　溶液性能評價方法

水解度采用淀粉碘化鎘比色法測定[1]；相對分子質(zhì)量采用PVS黏度自動測量系統(tǒng)測定；采用Brookfield 黏度計在7.34 s-1下測定溶液黏度；熱氧穩(wěn)定性評價方法采用河南油田礦場聚合物溶液，采用古城陳化污水配制，經(jīng)抽空除氧(氧含量<0.5 mg/L)后移入安瓿瓶中，放入恒溫箱中老化，間隔一定時間后取出，測定聚合物溶液黏度。

1.3　巖心驅(qū)替實驗

將巖心抽空，飽和水(以30 mL/h注入水)，穩(wěn)定后測定水相滲透率，巖心升至85 ℃恒溫，飽和油(以15 mL/h注入雙河Ⅶ下層系模擬油)至無水采出為止，進行后續(xù)水驅(qū)至含水100%，分別轉(zhuǎn)注不同濃度驅(qū)油劑0.6 PV，水驅(qū)至含水100%，計算采收率。

2　聚合物和聚合物表面活性劑的篩選

依據(jù) GB/T 12005—1989《聚丙烯酰胺理化性能檢測方法》和行業(yè)標(biāo)準SY/T 5862—1993《驅(qū)油用聚合物技術(shù)》，確定本實驗驅(qū)油劑物理化學(xué)性能指標(biāo)為：溶解時間≤2 h，水解度25%～30%，固含量≥89%，過濾因子≤1.5，不溶物≤0.2%，黏度保留率≥80%。采用雙河清水配制驅(qū)油劑，濃度為1 000 mg/L，Brookfield黏度計0#轉(zhuǎn)子，剪切速率7.34 s-1，測定溫度為30 ℃，考察不同聚合物和聚合物表面活性劑的物理化學(xué)性能，結(jié)果見表1。由于JBJX-1中表面活性成分的存在，實驗過程中JBJX-1泡沫較多，相對分子質(zhì)量偏低且不穩(wěn)定。從表1看出，超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的物理化學(xué)性能，因此，選擇超高分子量Ⅱ和JBJX-1作為驅(qū)油劑。

表1　化學(xué)驅(qū)油劑的物理化學(xué)性能

3　驅(qū)油劑性能評價

3.1　長期熱穩(wěn)定性

采用古城陳化污水配制4 000 mg/L驅(qū)油劑母液，再稀釋至2 000 mg/L，經(jīng)抽空除氧封裝在安瓿瓶內(nèi)(氧含量<0.5 mg/L)，在50 ℃烘箱老化不同時間取出，在剪切速率7.34 s-1，50 ℃下，測定其黏度，結(jié)果見表2。2種驅(qū)油劑耐溫性較好，超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率為100.2%；JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s，有利于稠油油藏驅(qū)替。

表2　驅(qū)油劑的熱穩(wěn)定性

3.2　耐溫抗鹽性能

3.2.1驅(qū)油劑濃度對黏度的影響

固定其他條件，古城陳化污水配制4 000 mg/L母液，再稀釋至不同濃度,考察驅(qū)油劑濃度對黏度的影響,測定溫度 30 ℃，結(jié)果見圖1。隨著聚合物濃度增加，超高分子量Ⅱ黏度增加；當(dāng)JBJX-1溶液濃度為1 500 mg/L時，黏度達最大值，為206.9 mPa·s。

圖1　2種驅(qū)油劑黏濃關(guān)系曲線

3.2.2不同驅(qū)油劑濃度下溫度對黏度的影響

固定其他條件，古城陳化污水配制驅(qū)油劑母液4 000 mg/L，再分別稀釋至1 500，2 000 mg/L，考察不同驅(qū)油劑濃度下實驗溫度對黏度的影響，結(jié)果見圖2。

圖2　2種驅(qū)油劑黏溫關(guān)系曲線

從圖2看出，隨著溫度增加，超高分子量Ⅱ黏度下降，下降幅度不大；相同溫度下，2 000 mg/L超高分子量Ⅱ黏度高于1 500 mg/L的，表現(xiàn)出較好的耐溫性能。聚合物表面活性劑JBJX-1性能特殊，濃度為1 500 mg/L時，出現(xiàn)最大黏度值，與其黏濃關(guān)系評價結(jié)果相符。

3.2.3抗鹽性能

固定其他條件，采用NaCl配制不同礦化度溶液，再用其配制濃度為1 500 mg/L驅(qū)油劑溶液，考察2種驅(qū)油劑的抗鹽性能，結(jié)果見圖3。驅(qū)油劑溶液黏度隨礦化度升高而降低；礦化度大于8 000 mg/L后，溶液黏度下降幅度變緩。這說明超高分子量Ⅱ、JBJX-1具有較好的抗鹽能力。

圖3　2種驅(qū)油劑黏度與礦化度關(guān)系曲線

3.3　界面流變性

固定其他條件，采用Tracker全自動液滴界面流變儀，50 ℃下，分別考察不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX-1與正十二烷的界面平衡黏彈模量和彈性模量，結(jié)果見表3。

表3　2種驅(qū)油劑的界面黏彈性能

從表3看出，隨著超高分子量Ⅱ濃度增加，溶液的界面黏彈模量和彈性模量逐漸增加，當(dāng)濃度達2 000 mg/L后，溶液黏彈模量和彈性模量快速提高，相應(yīng)的油水界面張力也明顯增加。隨著 JBJX-1濃度增加，溶液的界面黏彈模量和彈性模量逐漸增加，當(dāng)濃度達2 000 mg/L后，溶液黏彈模量和彈性模量逐漸下降，油水界面張力也呈下降趨勢，JBJX-1溶液在高濃度條件下呈現(xiàn)一定的聚表二元體系的界面黏彈性能。相同濃度條件下超高分子量Ⅱ的黏彈模量和彈性模量均高于JBJX-1，而JBJX-1溶液的油水界面張力低于超高分子量Ⅱ。

3.4　油水界面張力

固定其他條件，采用TX-500型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，考察不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液分別與古城B125區(qū)塊原油間界面張力，結(jié)果見表4。超高分子量Ⅱ沒有表面活性特征，體系油水界面張力較陳化污水沒有明顯變化。JBJX-1表現(xiàn)出一定的表面活性，體系油水界面張力隨濃度上升而下降，但下降幅度不大。

表4　超高分子量Ⅱ和JBJX-1的油水界面張力

3.5　靜態(tài)吸附性能

實驗采用60目石英砂，砂液比為1∶10，配制不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX溶液，放置50 ℃恒溫振蕩水浴吸附24 h，經(jīng)離心機分離，取上部清液，采用分光光度計測定吸附后濃度，計算靜態(tài)吸附量，結(jié)果見表5。

表5　2種驅(qū)油劑的靜態(tài)吸附量

從表5看出，超高分子量Ⅱ溶液隨濃度增加靜態(tài)吸附量略增加，濃度為2 500 mg/L時，吸附量達最大值，為9.43 mg/g。JBJX-1在濃度較低時吸附量較低，濃度為1 500 mg/L時，吸附量僅為5.28 mg/g；但當(dāng)濃度大于1 500 mg/L時，吸附量快速增加；濃度2 500 mg/L時，吸附量達17.65 mg/g。因此，JBJX-1濃度以1 500 mg/L較合理，驅(qū)油效率有待進一步考察。

3.6　驅(qū)油劑分子尺寸與地層孔喉的配伍性

采用古城陳化污水配制1 500 mg/L的超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液，在0.2 MPa下，檢測300 mL驅(qū)油劑溶液濾通過孔徑10 μm核孔濾膜時總濾過量隨時間的變化，考察超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液水動力學(xué)分子尺寸與地層孔喉的配伍性，結(jié)果見圖4。超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液總濾過量隨濾過時間增加而上升，均順利通過濾膜。由于古城B125區(qū)塊孔喉中值半徑為2.81～34.24 μm，平均12.08 μm。因此，超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液能通過該地層，發(fā)生堵塞的幾率小，超高分子量Ⅱ比JBJX-1具有更好的通過能力。

圖4　2種驅(qū)油劑濾過量與濾過時間的關(guān)系曲線

3.7　巖心驅(qū)替實驗

3.7.1注入性

采用超高分子量Ⅱ和JBJX-1進行巖心驅(qū)替實驗，分別考察其注入性，結(jié)果見圖5和圖6。從圖5看出，超高分子量Ⅱ濃度2 000，2 500 mg/L時，注入性良好，注聚階段注入壓力迅速上升，出現(xiàn)注入壓力平臺期，轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)注入壓力快速下降至平穩(wěn)。從圖6看出，JBJX-1濃度1 500 mg/L時，注入壓力逐漸上升至平穩(wěn)，后續(xù)水驅(qū)階段注入壓力下降，但較高且不穩(wěn)定；濃度2 000 mg/L時，注入壓力先上升至1.8 MPa，再迅速下降，后續(xù)水驅(qū)階段注入壓力保持較高且不穩(wěn)定。注入性實驗結(jié)果表明，超高分子量Ⅱ注入性明顯好于JBJX-1。

圖5　超高分子量Ⅱ注入壓力與注入量關(guān)系曲線

圖6　JBJX-1注入壓力與注入量關(guān)系曲線

3.7.2巖心驅(qū)油效率實驗

采用柱狀人造巖心φ2.5 cm×30 cm，實驗溫度50 ℃，古城陳化污水配制4 000 mg/L驅(qū)油劑母液，再稀釋至設(shè)計濃度，注入量為0.6 PV，進行巖心驅(qū)油效率實驗[2-4]，結(jié)果見表6。超高分子量Ⅱ濃度為2 000,2 500 mg/L時,水驅(qū)后提高采收率分別為17.7%,21.11%。JBJX-1濃度為1 500 mg/L時，提高采收率15.68%；1 500 mg/L的提高采收率明顯高于2 000 mg/L的，與聚合物表面活性劑基本性能評價結(jié)果相符。

表6　不同濃度驅(qū)油劑驅(qū)油效率評價

綜上所述，超高分子量Ⅱ和JBJX-1比較，性能穩(wěn)定，驅(qū)油效率高。因此，建議選擇超高分子量Ⅱ,濃度為2 000～2 500 mg/L，注入量0.6 PV開展礦場試驗。

4　結(jié)論

1)根據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準對聚合物和聚合物表面活性劑進行篩選，初步確定聚合物超高分子量Ⅱ和聚合物表面活性劑JBJX-1作為驅(qū)油劑。

2)超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的長期熱穩(wěn)定性，超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率為100.2%；JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s，有利于稠油油藏驅(qū)替。

3)超高分子量Ⅱ沒有表面活性特征，體系油水界面張力較陳化污水沒有明顯變化。JBJX-1表現(xiàn)出一定的表面活性。JBJX-1在濃度較低時吸附量較低，濃度2 500 mg/L時，吸附量達17.65 mg/g；而超高分子量Ⅱ吸附量達最大值，為9.43 mg/g。

4)巖心驅(qū)替實驗表明，超高分子量Ⅱ比JBJX-1注入性更好；建議選擇超高分子量Ⅱ,濃度為2 000～2 500 mg/L，注入量0.6 PV，在古城油田B125區(qū)塊開展礦場試驗。

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