影響二元驅地面工程粘損工藝研究

張敏

摘要：本文針對錦16二元驅地面工程投產初期粘損過高的問題，對配制站內的熟化罐出口、母液外輸泵出口、粗過濾器出口、精過濾器出口和注入站內的母液匯管等節點采取降粘損措施，篩選出技術先進、可行性強、效果好的粘損控制工藝，為遼河油田大面積開展聚合物驅提供豐富的降粘損經驗。

關鍵詞：加密調整;井間換層;大位移側鉆;同注同采

1聚合物降粘機理

聚合物溶液的配注工藝技術是聚合物驅油的關鍵技術之一，該工藝是將具有一定質量濃度的聚合物溶液注入地層，有效地增加地層注入液的粘度，不斷擴大注入液的波及體積，從而達到提高原油采收率的目的。聚合物注入油層后，將產生兩項基本作用機理：一方面是控制水淹層段中水相流度，改善水油流度比，提高水淹層段的層內波及效率;另一方面是降低高滲透率水淹層段中流體總流度，縮小高、低滲透率層段間水線推進速度差，調整吸水剖面，提高層面間波及系數。聚合物溶液粘度越高，其擴大波及體積的能力越強，驅油效果越好，在非均值條件下，聚合物驅的流度比控制在0.3-0.2之間，即聚合物地下工作粘度應為原油粘度的3-5倍。

2.錦16二元驅流程介紹及初期粘損狀況

2.1錦16塊工藝流程

錦16二元驅配注工藝由配制和注入兩部分構成，考慮到聚合物溶液的鐵敏效應，配制用水、摻水、母液輸送管線均采用鋼骨架塑料復合管線，單井注入管線采用耐高壓、耐腐蝕的玻璃鋼材質管線。錦16塊地面工藝配注系統采用了泵對泵恒壓匹配工藝、表活劑恒濃度摻入工藝和一泵單井、一泵多井相結合的工藝。配制及注入過程為：配比→分散→熟化→泵輸→過濾→儲存→升壓計量→配比稀釋→混合→注入。

配比就是在水和聚合物干粉分散混合之前，對水和聚合物干粉分別進行計量，并使水和聚合物干粉按一定比例進入下一道“分散”工序。

分散就是將聚合物干粉顆粒均勻地散布在一定量的水中，并使聚合物干粉顆粒充分潤濕，為下一道工序“熟化”準備條件。

熟化就是將聚合物干粉顆粒在水中由分散體系轉變為溶液的過程。聚合物的溶解過程要經過兩個階段，首先是水分子滲入聚合物分子內部，使聚合物體積膨脹，這稱為“溶脹”;然后才是聚合物分子均勻分散在水分子中，形成完全溶解的分子分散體系，即溶液。

泵輸是為聚合物溶液提供動力條件，一般說來，為了減少聚合物溶液的機械降解，大都采用螺桿泵。

過濾是為了除去聚合物溶液中的機械雜質和沒有充分溶解的“魚眼”。

配制好的聚合物溶液，經過高壓往復泵（或計量）泵增壓，按配制要求計量，進入到高壓注水管線中，與注入的低礦化度水，經靜態混合器混合稀釋注入井中。

2.2粘損評價方法簡述

在配注系統投產后，依據錦16地面工程自身特點，設置合理的取樣節點，制定規范的取樣制度，開展全面的樣品化驗，對地面工藝進行客觀、科學的評價，了解地面工藝粘損狀況。其中配注系統流程共設置10個取樣節點，分別為配制站內的熟化罐出口、母液外輸泵出口、粗過濾器出口、精過濾器出口和注入站內的母液匯管、注聚泵后、調節閥后、靜混器后、井口、井底。在地面工程投產初期，我們共取樣2626個，經化驗取得有效數據2310個，總粘度損失為56.4%，通過評價也進一步說明配注系統的每個節點均存在不同程度的剪切降解現象。總粘損高達56%，粘度損失遠遠高于地面工程設計值，且高于其他油田聚驅粘度損失率，所以研究二元驅地面工藝粘損控制技術迫在眉睫。

3.主要降粘損技術及實施效果

3.1提高配聚質量。

配制濃度控制。通過研究分散溶解裝置在配藥過程中自動下料調整技術，在系統中輸入配聚濃度，站控系統經計算輸出螺旋下料器工作頻率指令并執行，但由于聚合物干粉粒度變化較大，相同下料體積重量不同，導致配聚濃度波動大。投產初期每批聚合物做一次螺旋下料器工作曲線。每天人工進行多次下料計時，計算濃度，并與化驗室化驗的濃度數據對比，調整下料速度。

聚合物溶液均勻度控制。通過研制一種多點取樣和檢測裝置，檢驗攪拌機設計和熟化時間的選用是否合理，并建立熟化罐中各部位溶液混合均勻程度的檢測方法。

3.2改善配聚條件。

動態調整母液熟化時間。研究表明：在母液配制階段，HPAM溶液的粘度損失較少，但是熟化時間的長短，在以后注入過程中的抗機械降解的能力具有重要影響。熟化時間長，會導致HPAM溶液在熟化罐中粘度最大，HPAM分子結構成完全舒展狀態，通過設備時，更易于發生剪切降解。熟化時間短，HPAM在注入設備管線中流動過程是熟化溶解過程，分子形態沒有完全展開，受到的機械剪切作用就小，自然就降低了剪切造成的HPAM降解。但是，熟化時間并非越短越好，其與配聚溫度具有較強的關聯性，溫度越低，所需熟化時間越長，否則井底會聚集大量未熟化好的高濃度聚丙烯酰胺，影響注入井正常注入。為此，專門開展室內研究，研究在生產現場條件下，確定錦16二元驅所用種類的聚合物最佳熟化時間，用于指導現場生產。

降低配聚水溫。室內試驗表明：HPAM的水解度值直接影響到HPAM溶液的穩定性。水解度的增加使聚合物溶液的抗剪切性下降。我們設計并實施了配制用水降水溫工藝，從配制站外鋪設管線引低溫地下清水摻入300m?水罐，在水罐內混合均勻后，引至分散配聚。在清水管線上增加流量計，用于控制摻入比，調節配制水溫，現階段清水與軟化水比例為1：7.6摻入，水溫由39℃降至32.5℃。

合理選擇配聚水質。水質對聚合物的增粘效果極大。聚丙烯酰胺水解產生的羧基和Ca2+、Mg2+絡合形成沉淀，導致粘度的喪失一直是聚合物驅所關注的問題，研究發現，在礦化度很低（<20mg/L）時，無論濃度、水解度及相對分子質量大小如何，PAM水溶液的濁點均在204℃以上，而礦化度超過20mg/L但低于800mg/L時，二價陽離子濃度稍有增加，濁點即大大降低，水解度越高，濁點降低越明顯。所以降低水的礦化度可延長穩定時間，粘度損失率明顯下降。錦16二元驅可選水質有軟化水（高深度處理污水）、二元驅污水、清水，我們在實驗室內開展大量研究，分別用該三種水質和其中兩類水質混合物做室內試驗，得出注入液出站至井口只有5分鐘左右的時間，為提高井口聚合物混合均勻程度，注入站稀釋水采用污水，配聚用水采用軟化水，提高配聚粘度，用于指導二元驅配聚用水的選擇。

4.現階段粘損狀況及效果分析

通過上述降粘損措施，地面工藝總粘損由投產初期56%降至現階段的20.8%，效果顯著。其中注入濃度為2800mg/L的注入井，熟化罐出口粘度平均為362mpa.s，到井口為305mpa.s，粘度損失為15.7%。注入濃度為2000mg/L的注入井，熟化罐出口粘度平均為194mpa.s，到井口為146mpa.s，粘度損失為24.7%。

參考文獻：

[1]胡仲博主編，劉恒，李林主編，《聚合物驅采油工程》，石油工業出版社，1997年，第3頁。

[2]陳躍章等著，《聚合物溶液粘度的主要影響因素分析》，遼寧化工，第33卷第5期，2004年5月，第259頁。

[3]胡仲博主編，劉恒，李林主編，《聚合物驅采油工程》，石油工業出版社，1997年，第3頁。