基于海上X 油田新型耐溫抗鹽驅油劑性能評價及驅油特性研究

宋 鑫，黃 巖，肖麗華，張曉冉，韓玉貴，趙 鵬，苑玉靜

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459）

近年來，隨著聚合物驅油技術在海上油田的廣泛應用，以聚丙烯酰胺及其衍生物為代表的驅油聚合物產品越來越多。目前海上注聚油田已初具規模，隨著海上油田高產穩產主題的提出，化學驅技術承擔著越來越重要的任務。聚合物種類逐漸趨向多樣化，其抗鹽、抗剪切及耐溫等性能不斷地提高，由于高溫高鹽油藏的存在，對聚合物的耐溫耐鹽穩定性也提出了更高的要求[1]。

本文以海上X 油田油藏條件為基礎，針對KY-S、KY-K 及海上在用聚合物開展了黏彈性、黏度穩定性及驅油效果評價實驗[2，3]，明確了兩種新型抗鹽聚合物的性能特點，為目標油田聚合物驅油體系的設計提供了判斷依據，同時為化學驅方案設計提供參考[4-8]。

1 實驗儀器、材料及方法

1.1 主要儀器、設備

聚合物溶液黏度由Brookfield 測定；剪切性、耐溫性由美國ARES-G2 流變儀測定；驅油劑流動性、驅油效果評價所用儀器主要包括平流泵、巖心夾持器、壓力傳感器、手搖泵等，除平流泵和手搖泵外，其他裝置置于65℃恒溫箱內。

1.2 實驗材料

以X 油田聚合物優選參數指標為基準選取了在生產聚合物8 種，各聚合物編號及基本參數（見表1）。配聚水為QH 油田現場混配注入水及模擬注入水，總礦化度為3 000 mg/L；模擬油為QH 油田脫水脫氣原油和煤油混合而成，65℃時黏度為74 mPa·s。實驗巖心為石英砂環氧樹脂膠結柱狀巖心和二維縱向層內非均質巖心。兩種新型聚合物KY-S、KY-K，現場在用聚合物代號為SZ1、LD2。四種聚合物的基本理化性能指標（見表1）。

表1 4 種聚合物基本參數指標

1.3 實驗方案、流程

黏濃關系測試：利用Physica MCR302 流變儀，在65℃、7.34 s-1條件下測試濃度為1 500 mg/L 的幾種聚合物溶液的表觀黏度。

耐溫耐鹽性測試：分別在50℃～75℃配制濃度為1 500 mg/L 的幾種聚合物溶液，并用流變儀測試其黏度；用礦化度為 2 000 mg/L、3 000 mg/L、4 000 mg/L、5 000 mg/L、6 000 mg/L 的模擬水配制 1 500 mg/L 的幾種聚合物并測定其黏度。

驅油效果測試：填砂管模型Φ2.5×30 cm，滲透率1 500 mD，實驗溫度為65℃，注入速度0.5 mL/min，首先水驅含水至含水95%，轉注聚合物溶液0.5 PV，轉后續水驅至含水98%，記錄實驗過程中注入壓力、產油、產水等數據。

2 結果與討論

2.1 KY-S與SZ1、LD2 增黏能力、抗鹽性能對比

利用 Physica MCR302 流變儀，在 65℃、7.34 s-1條件下分別用清水、油田模擬水測量了幾種聚合物的表觀黏度，結果（見表2、圖1）。用清水配制的KY-S 聚合物增黏性與LD2 聚合物相比差距不大，而SZ1 型聚合物增黏效果最好，此時該聚合物的“疏水締合”特性使得其表觀黏度較高，但所測試幾種聚合物的黏度均呈現較高值；采用油田模擬水配制時，KY-S 聚合物表現出較好的抗鹽性能，增黏性能優勢明顯，隨著聚合物濃度增加增黏性能明顯優于其他兩種聚合物，其在地層中流度控制能力較強，在高礦化度模擬水中黏度穩定性優勢明顯，抗鹽效果較好。

表2 65℃條件下不同聚合物的表觀黏度

圖1 不同聚合物溶液其黏度隨濃度的變化

2.2 老化穩定性效果評價

X 油藏溫度為65℃，屬于聚合物熱穩定性較有利的區域。將配制好的1 000 mg/L 的三種聚合物溶液放入抽完真空的安培瓶中并用熔焊裝置進行封管，為模擬X 油藏溫度條件進行實驗，將封管后的樣品全部置于65℃恒溫箱中，并在不同時間段進行黏度測量，實驗結果（見圖2）。

圖2 聚合物黏度保留率隨老化時間的變化

經恒溫老化后，聚合物的黏度均表現出不同程度的降低，但不難發現，聚合物KY-S 的抗老化能力好于油田在用聚合物，經90 d 老化后，KY-S 黏度保留率為37.8%，黏度保留率在58.3%～37.8%，而LD2 聚合物黏度保留率為29.1%，SZ1 聚合物黏度保留率僅為27.4%。

2.3 聚合物抗剪切性能評價

由于上述基礎性能測試中，SZ1 聚合物整體性能優于LD2，因此后面的實驗評價中主要將SZ1 與KY-S兩種聚合物進行對比。用清水將兩種聚合物配制成1 000 mg/L 的200 mL 的溶液，用吳茵攪拌器在室溫下以3 000 r/min 的轉速進行機械剪切，并在34 s-1、10 s-1下測定溶液的黏度（見圖3）。對比實驗數據說明，聚合物KYPAM 具有較好的抗剪切性能，在3 min 以內短時間剪切作用下，KYPAM 的優勢明顯，隨著剪切作用時間的延長，兩種聚合物抗剪切性能接近。

圖3 兩種聚合物抗剪切性能評價

2.4 巖心滲流阻力測試及驅油效果評價

主要對KY-S、SZ1、LD2 三種聚合物進行了流動能力測試，結果（見表3）。SZ1 聚合物具有最大的阻力系數和殘余阻力系數，KY-S 居中，而LD2 聚合物最小，說明SZ1 聚合物的流度控制能力較好，但殘余阻力系數過大導致吸附滯留量增大，不利于聚驅的持久性和有效性，造成儲層的不可逆傷害。還需要從巖心驅油實驗來考察驅油劑的驅油性能。

表3 不同聚合物的阻力系數及殘余阻力系數測試結果

對兩種聚合物分別進行巖心驅油實驗，結果（見表4）。在注入濃度為800 mg/L～1 500 mg/L 聚合物時，KY-S 聚合物溶液聚驅提高采收率高于SZ1 聚合物，但隨著濃度的增加兩種聚合物的驅油效率差距逐漸縮小，雖然SZ1 聚合物黏度較高但其驅油效率并沒有明顯增高，反而抗鹽聚合物KY-S 黏度相對較低卻有著較高的驅油效率，顯然單從聚合物黏度進行解釋并不充分，為了進一步解釋其原因，下面對兩種聚合物的儲能模量進行對比，SZ1 和KY-S 兩種聚合物的測試實驗結果（見圖4）。

表4 KY-S 與SZ1 聚合物驅油實驗結果

圖4 SZ1、KY-S 聚合物儲能模量測試結果

儲能模量的測試結果表明，SZ1 聚合物在低剪切頻率下的彈性性能好于KY-S 聚合物，而當剪切頻率增大時KY-S 聚合物的彈性性能更優，這也解釋了為何SZ1 聚合物雖黏度較高但驅油效果卻不如KY-S 聚合物，聚合物驅油效率是其增黏性能和彈性性能綜合作用的結果。

通過一系列實驗測試不難發現，SZ1 聚合物在聚合物濃度較高時其增黏性明顯優于KY-S 聚合物。但KY-S 聚合物在長期穩定性方面表現較好，在模擬高溫高鹽條件下進行驅油實驗時，具有較高黏彈性的SZ1聚合物的驅油效果不如KY-S 聚合物理想。足以說明該新型抗鹽聚合物在高溫高鹽情況下，能夠表現出較好的增黏性及熱穩定性，發揮聚合物的黏彈效應提高采收率，具備作為新型高效驅油劑的潛力。因此本次對比評價實驗為海上油田注聚體系的篩選提供更豐富的選擇，為渤海油田化學驅技術的實施提供更廣闊的技術基礎。

3 結論

（1）在模擬X 油田高溫高鹽條件下，新型聚合物KY-S 比現場在用SZ1 聚合物具有更好的黏度穩定性及耐溫性能；經90 d 老化后，KY-S 黏度保留率為37.8%，而LD2 聚合物黏度保留率為29.1%，其次為SZ1 聚合物；

（2）掃描電鏡檢測結果表明新型聚合物分子在水溶液中伸展性好，具備良好抗鹽性能，兩種聚合物的驅油實驗表明新型聚合物的驅油效果較好，各個濃度下的采收率平均高于SZ1 聚合物2%左右。