雙河油田Ⅴ上單元復合驅配方室內研究

郝明耀，郭 艷，孫林濤

(中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南南陽 473132)

雙河油田Ⅴ上單元復合驅配方室內研究

郝明耀，郭 艷，孫林濤

(中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南南陽 473132)

在逐一篩選出符合雙河油田Ⅴ上單元油藏條件的單一驅劑的基礎上，研究了單一驅劑濃度變化對復合體系性能的影響，篩選出了適合雙河油田Ⅴ上單元油藏條件的二元、三元復合驅油體系配方，并評價了這兩種體系的基本性能和驅油性能，兩種驅油體系的界面張力均達到了超低的10-3mN/m數量級。通過對比兩種復合驅技術的優劣，推薦雙河油田Ⅴ上單元進行三元復合驅較為合適。

雙河油田Ⅴ上單元；復合驅體系；超低界面張力；剩余油潛力分析

雙河油田Ⅴ上單元位于南襄盆地泌陽凹陷西南部的雙河鼻狀構造上，含油面積5.84 km2，地質儲量533.7×104t，為雙河油田主力單元之一。該單元自從2002年6月開始注聚，截至2010年2月已完成注聚段塞0.714 PV。聚驅結束后如何進一步提高該單元采收率成為急需研究的問題。經調研，國內外聚驅結束后，進一步提高采收率的做法主要有二次聚驅、復合驅和泡沫驅等[1]。聚合物驅主要是利用聚合物溶液的增黏作用來擴大波及體積，提高采收率。而雙河油田Ⅴ上單元剛進行過聚合物驅，驅劑波及程度較高，剩余油潛力主要為聚驅波及區的高含水殘余油和聚驅未波及區的低含水剩余油，所以提高該單元采收率還需從提高波及體積和驅油效率兩方面入手。有鑒于此，作者嘗試在雙河油田Ⅴ上單元進行復合驅的可行性方面做一些研究。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

人造巖心:方巖心(東北石油大學提供，尺寸為2.5 cm×2.5 cm×30 cm)；

表面活性劑：SH6(陰非離子,中石化上海化工研究院提供，質量分數50%)；聚合物：1630S(法國聚合物，水解度為17.30%，質量分數89.31%)；

實驗用油：雙河油田Ⅴ上單元脫水原油；

實驗用水：雙河清水、江河陳化污水，所用水的成分組成如表1所示。

1.2 實驗方法

用DV-III型黏度計測試體系黏度(轉速6 r/min，剪切速率7.34 s-1)，用TX-500C旋轉滴界面張力儀測試體系與雙河油田Ⅴ上單元脫水原油界面張力(轉速4 500 r/min)。用巖心驅替裝置進行人造巖心驅油實驗，驅替流程：用通過0.45 μm膜的單元地層水飽和巖心24 h；用單元模擬油飽和巖心至含油飽和度為70%，水驅至含水100%；注入濃度為1 500 mg/L的1630S聚合物溶液至0.714 PV，水驅至含水100%；注入不同配方的復合體系溶液，水驅至含水100%；計算采收率。

表1 實驗用水離子成分組成 mg/L

2 實驗結果和討論

2.1 表面活性劑篩選與評價

測試多種表面活性劑與單元地層水的配伍性、降低油水界面張力的能力以及熱穩定性。綜合以上幾種因素,篩選出雙河油田Ⅴ上單元表面活性劑為SH6。其油水界面張力隨濃度變化情況如圖1所示，從中可知，隨著濃度的增加，界面張力逐漸降低，當濃度達到200 mg/L時，界面張力可達10-3mN/m級。可見雙河油田Ⅴ上單元油水界面張力的超低濃度窗口是200 mg/L。

2.2 聚合物篩選與評價

圖1 表面活性劑SH6界面張力隨濃度變化關系

為了保持聚合物驅的連續性，復合驅繼續選用聚合物1630S。

因聚合物溶液要在地層高溫無氧條件下驅替數月或數年，因此，研究聚合物溶液在高溫無氧條件下的長期穩定性就顯得很有必要。其實驗方案為：先用雙河清水將聚合物配制成濃度為5 000 mg/L的基液，然后用江河陳化水稀釋成不同濃度溶液，密閉封樣，放入80℃的烘箱老化。老化一定時間后，研究其黏度隨老化時間的變化情況，其結果見表2。從中可以看出，聚合物在油藏條件下老化180 d的黏度保留率均達80%以上，說明聚合物具有較好的耐溫性。

表2 聚合物溶液黏度與老化時間的關系 mPa·s

2.3 堿劑篩選與評價

常見的堿劑主要分為有機堿和無機堿兩大類，有機堿由于價格比較昂貴，在油田開發中使用較少，而無機堿中常用的氫氧化鈉由于堿性太強，對金屬管線腐蝕太嚴重。弱堿中主要有碳酸鈉和碳酸氫鈉[2]，雙河油田Ⅴ上單元原油酸值較高(0.034 μg/g)，所以選用堿性稍強一點的碳酸鈉作為復合驅堿用劑。

雙河油田Ⅴ上單元的油水界面張力約為20.0 mN/m，用二次水配制不同濃度的堿溶液，其界面張力與堿濃度變化情況見圖2，從中可看出，隨著堿劑濃度的增大，界面張力呈逐漸減小趨勢，但仍然保持在1 mN/m數量級，這說明單一碳酸鈉不能將雙河油田Ⅴ上單元油水界面張力降低至超低級。

2.4 二元復合驅配方篩選與評價

2.4.1 單一驅劑濃度對復合體系的性能的影響

為了考察單一驅劑對二元復合體系性能的影響，就要固定其中一種驅劑濃度，然后考察另外一種驅劑濃度變化對復合體系性能的影響，實驗結果見圖3和圖4。從中可知，當聚合物濃度固定時，二元體系的界面張力由表面活性劑濃度決定，而黏度幾乎保持不變；而表面活劑濃度固定時，二元體系的黏度由聚合物濃度決定，而界面張力幾乎保持不變。

圖2 界面張力隨碳酸鈉濃度變化關系

2.4.2 二元復合體系的熱穩定性評價

將一定濃度的二元復合體系溶液轉入安培瓶中密封，放到80℃烘箱中老化一定時間后，測定其黏度和界面張力老化情況，從圖5看出，隨著老化時間的延長，二元體系的黏度呈先增后降的趨勢；而二元體系界面張力總體呈緩慢上升趨勢。從變化特征看，180天內二元體系的的黏度保留率保持在80%以上，界面張力都能保持在10-3數量級，這些均說明二元體系的長期熱穩定性較好。

圖3 2000 mg/L聚合物時二元復合體系界面張力、黏度與表面活性劑濃度的關系

圖4 2000 mg/L表活劑時二元復合體系界面張力、黏度與聚合物濃度關系圖

圖5 二元復合體系黏度、界面張力隨老化時間的變化情況

根據以上二元復合體系界面張力、黏度影響因素、長期老化實驗結果，綜合聚合物在地層中的剪切、降解等因素，推薦雙河油田Ⅴ上單元的二元復合體系配方為2 000 mg/L SH6+2000 mg/L 1630S。

2.5 三元復合驅配方篩選與評價

2.5.1 表面活性劑濃度對三元復合體系性能影響

參考雙河油田其它單元復合驅配方經驗，固定聚合物濃度為2 000 mg/L，堿濃度為8 000 mg/L，考察表面活性劑濃度變化對三元體系性能的影響。結果見圖6，從中可看出，隨著表面活性劑濃度的增加，三元復合體系的黏度和界面張力都在持續下降，當表面活性劑濃度達到2 000 mg/L時，復合體系的黏度降低趨勢開始減緩，界面張力的下降趨勢也開始減緩。

2.5.2 聚合物濃度對三元復合體系性能影響

固定表面活性劑濃度為2 000 mg/L，堿濃度為8 000 mg/L，考察聚合物濃度變化對三元復合體系性能影響。從圖7中可看出，三元復合體系的黏度隨聚合物濃度的增加呈指數型增加，而界面張力隨著聚合物濃度的增加而有所增加，但增加幅度不大；當聚合物濃度達到2 000 mg/L后界面張力上升又開始加快。

2.5.3 堿濃度對三元體系性能影響

圖6 三元復合體系黏度和界面張力隨表面活性劑濃度變化情況

圖7 三元復合體系黏度和界面張力隨聚合物濃度變化情況

固定表面活性劑濃度為2 000 mg/L，聚合物濃度為2 000 mg/L，考察堿濃度變化對三元復合體系性能的影響，從圖8中可看出，隨著堿濃度的增加，界面張力呈先降后升趨勢，在濃度為8 000 mg/L處出現最小值；而黏度隨著堿濃度增加呈持續下降趨勢。

由此確定三元體系最佳配方為2 000 mg/L 1630S+2000 mg/L SH6+8000 mg/L Na2CO3。

圖8 三元復合體系黏度和界面張力隨堿濃度變化情況

2.6 驅油實驗

評價優選出的二元、三元復合體系最佳配方。經檢測其性能參數如下。二元復合體系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6，體系黏度為50.8 mPa·s，界面張力為1.73×10-3mN/m；三元復合體系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6 + 8 000 mg/L Na2CO3，體系黏度為37.5 mPa·s，界面張力為7.0×10-4mN/m。將優選出的二元和三元復合體系進性驅油實驗，從實驗結果表3可以看出，三元復合體系與二元復合體系相比，無論是均質巖心驅油還是非均質巖心驅油實驗，驅油效率明顯較高。

表3 驅油實驗結果

3 結論

(1)經過篩選確定雙河油田Ⅴ上單元復合驅表活劑為SH6，堿劑為Na2CO3，聚合物用劑為1630S。

(2)篩選出適合雙河油田Ⅴ上單元油藏特征的二元復合體系配方為2 000 mg/L 1630S + 2 000 mg/L SH6，體系黏度為50.8 mPa·s，界面張力為1.73×10-3mN/m。

(3)篩選出適合雙河油田Ⅴ上單元油藏特征的三元復合體系配方為2 000 mg/L1630S + 2 000 mg/L SH6 + 8000 mg/L Na2CO3，體系的黏度為37.5 mPa·s，界面張力為7.0×10-4mN/m。

(4)對比兩種復合體系的性能參數和驅油實驗結果，推薦雙河油田Ⅴ上單元進行三元復合驅。

[1] 李干佐,翟利民,鄭立強,等.我國三次采油進展[J].日用化學品科學,1999，(增刊):1-9.

[2] 廖廣志,王德民.化學復合驅原理及應用[M].北京：石油工業出版社,1999:88-92.

[3] 廖廣志,楊振宇,劉奕.三元復合驅中超低界面張力影響因素研究[J].大慶石油地質與開發,2001,20(1):40-42.

[4] 楊鳳華.二元復合體系性能及微觀驅油機理研究[J].石油地質與工程,2012,26(1):105-107.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)02-0133-04

2014-08-19

郝明耀，工程師，1980年生，2007年畢業于長江大學油氣田開發專業，現從事提高原油采收率研究工作。

TE357

A