海上油田單管分層注聚保粘效果實驗研究

陳征 藍飛 張樂 宋鑫 李越

摘要：針對海上油田單管分層注聚時聚合物通過水嘴會產生粘度損失的現象，通過實驗的方法對海上油田單管分層注聚配注芯子的保粘率以及附加壓降進行研究。實驗結果表明：聚合物粘度不是影響單管分層注聚保粘效果的主要影響因素;同時，環形螺旋保粘降壓槽的長度和流量對單管分層注聚保粘效果均有顯著影響，流量在225～250m3/d范圍內時既能滿足現場要求又能滿足保粘效果。

關鍵詞：分層注聚;空心單管;保粘率;壓降

1前言

海上油田注聚層間矛盾明顯，分層注聚技術可有效提高油田采收程度[1-5]。海上油田分層注聚技術早期以多管分注技術為主，管柱結構復雜，腐蝕、大修風險較大。與多管分層注聚相比，單管注聚具有成本低、操作簡單、對環境要求低的特點，是未來分層注聚工藝的主要發展趨勢。聚合物粘度是聚合物驅效果的主要影響因素之一，海上單管分層注聚通過減小過流面積來形成節流壓差從而控制注入量，當聚合物通過水嘴注入到地層時會造成粘度損失的現象，嚴重影響驅油效果。針對這一問題，本文以單管分層注聚管柱為研究對象，對海上油田單管注聚配注芯子的保粘效果開展實驗研究，這對海上油田單管注聚注入參數優化與海上油田單管注聚工具的改進具有重要意義。

2實驗流程及方法

2.1實驗設備及藥劑

注聚井單管分層注聚保粘效果實驗主要設備包括：熟化罐1號、熟化罐2號、循環罐、柱塞泵、進口處壓力表、取樣器、出口處壓力表、取樣器、出口處流量計、注聚測調工作筒、絲堵等。主要實驗藥劑為聚合物（主要成分：聚丙烯酰胺）。

2.2實驗方法

①首先給2號熟化罐裝滿清水;

②使用清水實驗，啟動柱塞泵，進行注聚測調工作筒的密封性;

③啟動注聚設備，和配液、熟化系統，把1號熟化罐的水由柱塞泵打到循環罐中，再由配液系統把循環罐中的水和聚合物混合后配成目標溶液進入2號熟化罐熟化，配液20方完畢后開始熟化，熟化時間大約為30min，實驗采取倒灌方式開展，當2號熟化罐聚合物溶液使用完后，將流程切換到1號熟化罐繼續實驗;

④用20方柱塞泵進行實驗，調整流量進行實驗并記錄數據，實驗時工作筒出口處關閉旋塞閥，使整個流程在工作筒處產生1MPa左右的背壓，記錄水嘴前后壓力、粘度值。

3數據分析

3.1不同流量下的保粘率

分別測定不同聚合物粘度時，流量為100m3/d、150m3/d、200m3/d、250m3/d、300m3/d、350m3/d條件下1節配注芯子的保粘率。實驗結果顯示，在一定環形螺旋保粘降壓槽長度、一定聚合物粘度條件下隨著流量的增加，保粘率降低，當流量增加到250m3/d后剪切力急劇上升，聚合物粘度迅速下降，保粘率迅速下降，因此為保證注聚效果，建議控制注入流量在250m3/d以內。

3.2 不同聚合物粘度下的保粘率

分別測定不同流量時，聚合物粘度為32mPa·s、58mPa·s、65mPa·s、90mPa·s、條件下1節配注芯子的保粘率。實驗結果顯示，保粘率隨聚合物粘度的增加整體呈降低趨勢，但在低流量情況下降低幅度并不明顯，僅在流量超過250m3/d之后聚合物粘度影響才凸顯出來。因此可以認為在控制流量250m3/d以內時聚合物粘度并不是保粘率的主要影響因素。

3.3 不同環形螺旋保粘降壓槽長度下的保粘率

分別測定聚合物粘度為45mPa·s不同流量時，環形螺旋保粘降壓槽節數分別為1節、2節、3節條件下的保粘率。實驗結果顯示，隨著環形螺旋保粘降壓槽節數的增加保粘率持續下降，但下降趨勢逐漸變緩。這是因為一方面環形螺旋保粘降壓槽節數的增加使得聚合物被剪切的距離增大，保粘率下降，另一方面隨著聚合物粘度的降低，剪切力使聚合物變稀的作用減弱，聚合物保粘率的降低速度逐漸變慢。因此，當環形螺旋保粘降壓槽增加到一定長度后，保粘率不會一直下降，而是逐漸趨于穩定。

3.4 不同流量下的壓降

分別測定不同聚合物粘度時，流量為100m3/d、150m3/d、200m3/d、250m3/d、300m3/d、350m3/d條件下1節配注芯子的壓降。實驗結果顯示，配水器芯子兩端壓降越大，配水器可控流量范圍越大，但壓降過大也會造成井口注入壓力過高，目前海上油田一般要求配水器芯子可控壓降在3MPa左右。隨著流量的增加壓降增加，當流量增加到225m3/d后壓降均大于3MPa，因此，建議控制注入流量在225m3/d以上。

3.5不同聚合物粘度下的壓降

分別測定不同流量時，聚合物粘度為32mPa·s、58mPa·s、65mPa·s、90mPa·s、條件下1節配注芯子的壓降。實驗結果顯示，壓降隨著粘度的增加而整體趨勢增加，但其變化幅度并不大。因此，認為聚合物粘度并不是壓降的主要影響因素。

3.6 不同環形螺旋保粘降壓槽長度下的壓降

分別測定聚合物粘度為45mPa·s不同流量時，環形螺旋保粘降壓槽節數分別為1節、2節、3節條件下的壓降。實驗結果顯示，壓降隨環形螺旋保粘降壓槽節數的增加而增加，但增加幅度逐漸變小。分析原因認為，一方面環形螺旋保粘降壓槽長度增加增加了聚合物流體流動的附加壓降，另一方面低流量情況下聚合物在環形螺旋保粘降壓槽內持續被剪切變稀，使壓降增加速度變慢。

4結論

4.1保粘率隨流量的增加而降低，流量在250m3/d以內時保粘效果較好，壓降隨流量的增加而增加，流量大于225m3/d后可滿足現場要求，綜上，優化注入流量為225～250m3/d;

4.2保粘率和壓降對聚合物粘度均不敏感，流量大于250m3/d后聚合物粘度對保粘率的影響才顯現出來;

4.3隨著環形螺旋保粘降壓槽長度的增加，保粘率持續降低，壓降持續增加，但兩者變化幅度均逐漸變小。

參考文獻：

[1]于長路. 流體在可變截面水嘴中流動規律研究. 長春：吉林大學， 2012.

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[4]張寧， 王成勝， 侯岳， 等. 稠油油藏注聚主要影響因素實驗研究. 科學技術與工程， 2016， 16（3）： 48-54.

[5]雷靜靜， 賀亞維. 淺析分層注聚工藝及其在陜北的應用潛力. 延安職業技術學院學報， 2014， 28（3）： 117-120.