聚合物驅配注系統膠狀物對驅油效果的影響研究

閆姝 （中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江 大慶 163712）

在聚合物配制和注入過程中，生大量膠狀物附著在過濾器和管線內壁上，進而對聚合物溶液配制和注入系統的正常運轉造成不利影響［1－2］。一旦膠狀物從管壁上脫落進入井筒，就會造成近井壁附近區域儲層滲透能力降低，注入壓力升高，進而造成注入困難，影響聚合物驅增油效果［3－4］。

1 膠狀物組分及來源

在配注系統中，配制站、注入站過濾器等部位發現大量黑色和黃色膠狀物，伴有刺激性氣味，隨放置時間延長伴有黑色物質生成，有刺鼻的腐臭氣味。為明確膠狀物的主要成分，分析了3個樣品：一是聚丙烯酰胺 （大慶煉化1900萬分子量干粉）；二是配制站母液過濾器罐壁上沉積物 （以下稱膠狀物1）；三是注聚泵泵前過濾器處采集的含聚合物的黏性液體 （以下稱膠狀物2）。

1）膠狀物主要成分為聚丙烯酰胺及其降解物，含少量黏多糖及有機酸。通過對各樣品灼燒前后質量變化數據 （見表1）可以分析出，聚丙烯酰胺與膠狀物2無機物成分含量較高，性質相近，以聚丙烯酰胺為主；而膠狀物1無機物含量較低，除聚丙烯酰胺外，含有其他來源的有機物如微生物代謝的產物［5－6］。

聚丙烯酰胺中黏多糖非常少，膠狀物1和膠狀物2中含量較大，分別達到了287mg／L和336mg／L，其中膠狀物1中黏多糖主要由甘露糖、艾杜醇、山梨糖等組成，以甘露糖為主。同時膠狀物1和膠狀物2中含有少量有機酸，主要為乙酸和丁酸。因此，膠狀物主要成分為聚丙烯酰胺及其降解物，含少量黏多糖及有機酸。

2）附著物、膠狀物產生與微生物活動具有一定關系。膠狀物質主要成分為聚丙烯酰胺，成因主要為未溶解的聚合物干粉造成的 “魚眼”附著在過濾袋或過濾網上；其次膠狀物的產生與微生物活動具有一定關系，膠狀物中含有微生物活動密切相關的黏多糖、乙酸和丁酸等大量的生物代謝活動產物和信息；而膠狀物2樣品S元素和Fe元素含量比較高，可能是由硫酸鹽還原菌將水中SO2－4還原成S2－，形成了黑色的FeS所致。

由于微生物作用產生生物酶，使聚丙烯酰胺發生水解脫去了酰胺基，為此膠狀物2和膠狀物1中N和H含量均減少。

表1 各樣品灼燒前后質量變化測定數據

2 膠狀物的危害

2.1 膠狀物可降解聚合物及堵塞油層

1）膠狀物類型和含量對聚合物溶液黏度存在影響。不同類型溶液不同含量黏度對比表如表2所示。由表2可以看出，當聚合物溶液中加入膠狀物1后，黏度升高，隨膠狀物加入量增加，黏度增大；加入膠狀物2后，黏度降低，隨加入量增加，黏度減小。

2）含膠狀物聚合物溶液穩定性變差。不同類型溶液不同時間條件下黏度損失對比表如表3所示。由表3可以看出，在膠狀物類型不同條件下，隨放置時間延長，聚合物溶液黏度下降，且含膠狀物2的聚合物溶液下降幅度較大。

3）膠狀物對聚合物溶液耐溫性影響不大。不同類型溶液不同溫度條件下黏度損失對比表如表4所示。由表4可以看出，隨測試溫度升高，含膠狀物溶液和聚合物溶液黏度均呈下降趨勢，但差異不大。

表2 不同類型溶液不同含量黏度對比表

表3 不同類型溶液不同時間條件下黏度損失對比表

表4 不同類型溶液不同溫度條件下黏度損失對比表

4）含膠狀物聚合物溶液流變性和黏彈性變差。視黏度與剪切速率關系、儲能模量與振蕩頻率關系分別如圖1和圖2所示，由圖1和圖2可以看出，聚合物溶液中加入不同類型膠狀物后，隨剪切速率增大，溶液表現出與普通聚合物溶液相似的 “剪切變稀”流變特征，在剪切速率相同條件下，聚合物溶液視黏度最大，其次為含膠狀物1聚合物溶液和含膠狀物2聚合物溶液；在黏彈性測試中發現，含膠狀物聚合物溶液，隨振蕩頻率增加，黏彈性變差。

圖1 視黏度與剪切速率關系

圖2 儲能模量與振蕩頻率關系

5）膠狀物對聚合物溶液中分子聚集態存在影響。含膠狀物1聚合物溶液，聚合物分子聚集態仍呈現空間網絡結構，但結構變稀疏，網絡骨架變細；含膠狀物2聚合物溶液，聚合物分子聚集態網絡結構出現缺陷，分子鏈發生斷裂，導致結構包裹水分子能力下降，黏度降低。

聚合物溶液樣品放置30d后，聚合物分子聚集態發生了較大變化。30d后聚合物分子聚集態網狀結構變稀疏，網絡呈現球形質點，相互結成珠狀結構。含膠狀物1聚合物溶液中聚合物分子網絡骨架主干回縮，部分網絡結構發生斷裂，原有聚集態遭到破壞。含膠狀物2聚合物溶液中聚合物分子聚集態呈現球形質點，相互之間沒有纏結，結構破壞嚴重。

2.2 膠狀物可堵塞油層

膠狀物類型、含量和巖心滲透率對聚合物溶液滲流特性存在影響。不同含量膠狀物阻力系數和殘余阻力系數對比表如表5所示。由表5可以看出，隨巖心滲透率減小，聚合物溶液阻力系數和殘余阻力系數增加；隨膠狀物含量增加，聚合物溶液阻力系數和殘余阻力系數增大；膠狀物1對聚合物溶液滲流特性的影響程度比膠狀物2的大。

表5 不同含量膠狀物阻力系數和殘余阻力系數對比表

2.3 含膠狀物溶液對提高采收率的影響較大

膠狀物的存在導致聚合物溶液傳輸運移能力變差，進而對擴大波及體積效果產生影響。恒速條件下和恒壓條件下不同方案采收率對比表如表6所示。由表6可以看出，在恒速或恒壓注入條件下，隨滲透率級差增加，膠狀物對聚合物增油效果影響程度降低，膠狀物對低滲透層分流率影響較大。對比2種注入工藝，對聚驅增油效果影響主要取決于巖心滲透率級差：滲透率級差為2時恒速注入時增油效果較好；當滲透率級差為5和10時恒壓注入時增油效果較好；當巖心滲透率級差為5和10時，恒速注入的注入壓力要比恒壓時的低，進而造成低滲透層吸液壓差減小，波及效果變差。

表6 恒速和恒壓條件下不同方案采收率對比表

3 膠狀物對儲層傷害治理措施

從表7可以看出，在相同試驗條件下，經雙氧水降作用后解膠狀物黏度不僅未降低，而且有了較大幅度升高，過硫酸鉀作用后也有類似狀況。進一步分析可知，添加經次氯酸鈉降解作用后膠狀物的聚合物溶液黏度較低，且低于未加膠狀物聚合物溶液的值，這是由于次氯酸鈉與膠狀物反應后還有部分剩余，剩余次氯酸鈉降解了聚合物溶液，從而使聚合物溶液黏度降低。因此，推薦采用次氯酸鈉解堵，濃度范圍為3%～5%。從表8和表9可以看出，解堵時間為30～50min，最佳時機是注入壓力接近破裂壓力時。

考慮少量膠狀物進入高滲透層有利于改善剖面，提高聚合物驅油效果，因此解堵劑用量要恰當，過多解堵劑不僅增加藥劑費用，而且會對后續聚合物溶液產生降解作用，降低聚合物溶液擴大波及體積的效果。

表7 黏度測試結果統計表

表8 不同濃度解堵劑黏度測試結果統計表

表9 不同接觸時間黏度測試結果統計表

4 結論

1）膠狀物主要成分為聚丙烯酰胺及其降解物，含少量黏多糖及有機酸，附著物、膠狀物產生與微生物活動具有一定關系。

2）膠狀物可造成溶液黏度、穩定性變差，聚合物分子空間結構破壞，可導致含聚合物溶液滲流及運移能力較差，對提高采收率的影響較大。

3）次氯酸鈉可以取得較好的解堵效果，但解堵時機和用量要恰當。

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