于　群

(中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營 257061)

水驅(qū)后實(shí)施聚合物驅(qū)能夠進(jìn)一步提高采收率。作為聚合物驅(qū)接替技術(shù)之一，聚合物表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)油體系得到更多的重視。聚合物驅(qū)滯留聚合物是研究接替技術(shù)過程中不可避免的問題[1-2]。驅(qū)后滯留聚合物分布規(guī)律得到一系列研究。通過礦場實(shí)踐證實(shí)聚驅(qū)后油層滯留大量聚合物[3]。通過三維微觀網(wǎng)絡(luò)孔隙模型研究聚驅(qū)后滯留聚合物的微觀分布規(guī)律[4]。經(jīng)過理論分析和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，滯留聚合物多以吸附和溶液狀態(tài)殘存于地層[5-6]。已有學(xué)者提出充分利用滯留聚合物進(jìn)一步提高聚驅(qū)后采收率的多種技術(shù)思路[7-10]。但針對(duì)聚驅(qū)滯留聚合物的研究以及滯留聚合物對(duì)后續(xù)接替技術(shù)影響的研究相對(duì)較少。筆者通過室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)研究了聚驅(qū)聚合物滯留規(guī)律，并討論了滯留聚合物對(duì)后續(xù)聚合物表面活性劑復(fù)合體系的影響，為聚驅(qū)后聚表復(fù)合體系的研究提供思路，為進(jìn)一步處理滯留聚合物，提高采收率提供思路。

1　試驗(yàn)部分

1.1　試劑和儀器

聚合物為部分水解聚丙烯酰胺，平均相對(duì)分子質(zhì)量1 200×104，水解度34%；模擬水：礦化度8 460.64mg/L；表面活性劑：陰離子型石油磺酸鹽；淀粉-碘化鎘溶液。

平流泵，填砂管(2.5 cm×100 cm)，UV765紫外-可見光分光光度計(jì)，壓力傳感器，試驗(yàn)自動(dòng)采集系統(tǒng)。

1.2　滯留聚合物分布規(guī)律的測定

采用濕填法，用55～60目石英砂填制滲透率0.6 μm2填砂管巖心，測其孔隙度和滲透率；向巖心注入1 Vp100聚合物溶液(Vp100為長100 cm填砂管巖心孔隙體積，聚合物溶液濃度1 750 mg/L)；試驗(yàn)注入速度為0.3 mL/min，根據(jù)驅(qū)替速度估算聚合物溶液前緣推進(jìn)位置，當(dāng)聚合物前緣到達(dá)測點(diǎn)時(shí)測試聚合物前緣濃度，從而確定聚合物前緣濃度隨推進(jìn)距離變化規(guī)律。

1.3　滯留聚合物對(duì)聚表復(fù)合體系的影響

采用濕填法填制滲透率0.6 μm2不同長度(20，50，70，100 cm)的填砂管巖心，測其孔隙度和滲透率。首先向巖心中注入1 Vp100聚合物溶液；而后水驅(qū)至出口端聚合物濃度為0，計(jì)量出口端采出液體積，檢測采出液中聚合物濃度，計(jì)算滯留聚合物質(zhì)量; 再注入1 Vp100聚合物表面活性劑復(fù)合體系；最后進(jìn)行水驅(qū)至出口端檢測不到聚合物和表面活性劑成分，計(jì)量出口端采出液體積，檢測采出液中聚合物、表面活性劑濃度，計(jì)算滯留聚合物和表面活性劑。試驗(yàn)過程中聚表復(fù)合體系注入速度均為0.3 mL/min。

2　結(jié)果與討論

2.1　滯留聚合物分布規(guī)律

聚合物溶液在多孔介質(zhì)中滲流，經(jīng)過吸附捕集作用其濃度逐漸降低，通過室內(nèi)試驗(yàn)研究滯留聚合物濃度與聚合物推進(jìn)距離的關(guān)系，結(jié)果見圖1。

圖1　聚合物溶液濃度與推進(jìn)距離關(guān)系

結(jié)果表明，隨著聚合物溶液在巖心中推進(jìn)，其濃度逐漸降低，并且在巖心的前半段聚合物溶液濃度降低速度快，后半段降低速度變慢直至聚合物溶液濃度平穩(wěn)。聚合物溶液濃度f(x)與推進(jìn)距離d間近似呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系：f(x)=dx，0

2.2　滯留聚合物對(duì)聚表復(fù)合體系的影響

2.2.1滯留聚合物對(duì)復(fù)合體系聚合物的影響

為研究聚驅(qū)殘留聚合物對(duì)聚合物表面活性劑二元體系的影響，對(duì)比研究了無聚驅(qū)復(fù)合體系聚合物滯留量與聚驅(qū)后復(fù)合體系聚合物滯留量隨推進(jìn)距離的變化規(guī)律。

無聚驅(qū)：注入聚合物表面活性劑二元體系溶液，再進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)。聚驅(qū)后：注入聚合物溶液，水驅(qū)，再注入復(fù)合體系，再水驅(qū)。通過測量巖心不同長度處的聚合物濃度，研究聚合物表面活性劑二元體系中聚合物在巖心中的滯留規(guī)律，其結(jié)果見圖2。圖2中距離比例是指從注入端到采出端的距離(20，50，70，100 cm)與巖心總長度(100 cm)的比值；累計(jì)滯留聚合物比例是指累計(jì)滯留的聚合物質(zhì)量與注入聚合物總質(zhì)量的比值。

圖2　聚合物滯留規(guī)律

由圖2可以看出，注入二元體系前不論有無聚合物驅(qū)，二元復(fù)合體系中聚合物總滯留量都隨著推進(jìn)距離的增加而增加。其中，距離比例為20%時(shí)，聚合物滯留量增加幅度最大，20%～50%時(shí)聚合物滯留量增加幅度次之，大于50%的后半段巖心聚合物滯留量增加幅度相對(duì)平穩(wěn)。

聚驅(qū)后二元體系中聚合物滯留量比無聚驅(qū)情況滯留量普遍偏低。聚驅(qū)過程中聚合物分子通過吸附捕集作用在多孔介質(zhì)中達(dá)到滯留飽和狀態(tài)，聚驅(qū)滯留聚合物將會(huì)減少后續(xù)二元體系中聚合物滯留量；離注入端越近，聚驅(qū)后二元體系聚合物滯留損失越少。

根據(jù)Langmuir等溫吸附理論，聚合物溶液濃度越高其滯留量越大。由于初始注入的聚合物溶液濃度最高，分子鏈保持得最完整，靠近注入端巖心部分吸附捕集作用最強(qiáng)烈，聚合物滯留量最多，相應(yīng)聚合物溶液濃度降低幅度最大。隨著注入聚合物在巖心中推移距離的增加，由于捕集吸附作用導(dǎo)致聚合物推移前緣濃度明顯降低，同時(shí)剪切作用造成長分子鏈機(jī)械降解使聚合物分子在多孔介質(zhì)中的滯留作用降低，因此，在遠(yuǎn)離注入端部分的滯留量增加幅度降低。

聚驅(qū)后由于近注入端已經(jīng)滯留吸附較多聚合物，后續(xù)聚合物表面活性劑二元體系中的聚合物的滯留量相應(yīng)下降，促使剩余較高濃度的聚合物溶液向多孔介質(zhì)內(nèi)部推移，在巖心中后部滯留吸附，因此聚驅(qū)后注入二元體系后前部滯留量下降，中部滯留量明顯增加。

2.2.2滯留聚合物對(duì)復(fù)合體系表面活性劑影響

在有無聚合物驅(qū)條件下，注入聚合物表面活性劑二元體系，研究表面活性劑滯留量變化規(guī)律，結(jié)果見圖3。

圖3　表面活性劑吸附量隨推進(jìn)距離的關(guān)系

由圖3可以看出，無聚合物驅(qū)時(shí)，隨著測試距離的增加，聚合物表面活性劑二元體系中表面活性劑滯留量呈現(xiàn)降低的趨勢，并且降低速率先快后慢；可見聚驅(qū)后殘留聚合物對(duì)后續(xù)二元體系中的表面活性劑組分有明顯的影響。與無聚驅(qū)相比，對(duì)于巖心前20%段，聚驅(qū)后復(fù)合體系中表面活性劑滯留量大幅度降低。對(duì)于巖心20%～50%段，聚驅(qū)后表面活性劑滯留量明顯偏高。對(duì)于巖心50%以后部分聚驅(qū)后表面活性劑滯留量偏低。

通常在多孔介質(zhì)中滲流過程中，由于靜電力、色散力、氫鍵等微觀力作用，體積較小的表面活性劑分子容易大量吸附到多孔介質(zhì)表面。對(duì)于小孔隙，聚合物分子可能無法進(jìn)入，但是表面活性劑分子就可以順利進(jìn)入并吸附到其內(nèi)表面。因此相同條件下，表面活性劑比聚合物溶液更容易在近注入端區(qū)域大量消耗。這也是常規(guī)聚合物表面活性劑二元體系在滲流過程中產(chǎn)生色譜分離效應(yīng)的根本原因之一。一般近注入端剩余油飽和度相對(duì)較低，在此區(qū)域大量吸附價(jià)格昂貴的表面活性劑就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，降低油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。

聚合物驅(qū)后溶劑化的聚合物分子吸附在巖石壁面，由于聚合物分子自身某些基團(tuán)水解電離帶電，排斥表面活性劑分子靠近多孔介質(zhì)表面。同時(shí)聚合物分子通過卡堵或捕集作用封堵一部分孔道孔喉，表面活性劑分子不能進(jìn)入，避免了在這些孔隙內(nèi)表面的吸附損失。聚合物滯留量越多，表面活性劑損失越少。在注入端聚合物滯留量最大，所以該區(qū)域表面活性劑損失最少。與無聚驅(qū)情況相比，巖心前20%段表面活性劑損失量大幅度降低。大量表面活性劑有效成分仍留在二元體系中，使驅(qū)替液保留較高的表面活性劑濃度并隨著驅(qū)替液進(jìn)入20%～50%段巖心部分，滯留聚合物保護(hù)后續(xù)二元體系機(jī)理在無聚驅(qū)條件下是不存在的。根據(jù)Langmuir等溫吸附理論，在溫度不變的條件下，表面活性劑吸附量隨其濃度增加而增加。因此，較高表面活性劑濃度的二元復(fù)合體系經(jīng)過巖心20%～50%段產(chǎn)生較高吸附。由于聚驅(qū)時(shí)在該段滯留量降低，且因剪切作用造成聚合物分子的機(jī)械降解，滯留聚合物對(duì)二元體系的保護(hù)作用減弱，表面活性劑損失增加，故巖心20%～50%段表面活性劑損失量較無聚合物驅(qū)時(shí)偏高。在巖心大于50%段時(shí)，表面活性劑濃度降低起主導(dǎo)作用，所以其吸附量又呈現(xiàn)偏低狀態(tài)。

總之，滯留聚合物分子的存在有效地降低了聚合物表面活性劑復(fù)合體系中表面活性劑成分的損失。從聚驅(qū)后剩余油分布規(guī)律研究中可以知道，注入端剩余油飽和度較低，不需要過多的表面活性劑提高洗油效率。同時(shí)，注入端附近由于聚合物滯留量較多，表面活性劑在這段區(qū)域損失大幅度降低，避免其低效損耗。這就保證了較高表面活性劑剩余濃度能夠進(jìn)入剩余油較多的地層深部，真正作用于殘余油，起到提高原油采收率的作用。

3　結(jié)論

1)聚驅(qū)聚合物滯留量與其推進(jìn)距離近似成指數(shù)函數(shù)關(guān)系：f(x)=dx，0

2)聚驅(qū)滯留聚合物影響后續(xù)復(fù)合體系聚合物的損耗。聚驅(qū)滯留聚合物減緩復(fù)合體系聚合物在近井地帶的損失，保證復(fù)合體系具有較好的黏彈性和流度控制能力，并能深入地層發(fā)揮作用。

3)聚驅(qū)影響后續(xù)復(fù)合體系表面活性劑的吸附作用。聚驅(qū)滯留聚合物降低了復(fù)合體系表面活性劑在剩余油飽和度較低的注入端區(qū)域的低效損耗，促使更多表面活性劑有效成分進(jìn)入剩余油飽和度較高的區(qū)域，發(fā)揮其提高洗油效率的作用。

[1]郭萬奎，程杰成，廖廣志.大慶油田三次采油技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，21(3)：1-7.

[2]劉合.大慶油田聚合物驅(qū)后采油技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].石油鉆采工藝，2008，30(3)：1-6.

[3]苗建生，趙福麟，李爽.地層中殘留聚合物的存在形式和分布狀態(tài)探討[J].特種油氣田，2005，32( 3)：88- 90.

[4]侯健.利用三維網(wǎng)絡(luò)模型研究滯留聚合物微觀分布規(guī)律[J].計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23(4)：453-458.

[5]范森，侯吉瑞，李宜強(qiáng)，等.聚合物驅(qū)后熱化學(xué)沉淀調(diào)剖提高采收率技術(shù)研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2005，12(2)：66-68.

[6]石步乾.下二門油田注聚后地層殘留聚合物再利用技術(shù)探索[J].油田化學(xué)，2004，21( 3)：255-257.

[7]趙福麟，王亞飛，戴彩麗，等.聚驅(qū)后提高采收率技術(shù)研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，30(1)：86-89.

[8]石步乾. 下二門油田注聚后地層殘留聚合物再利用技術(shù)探索[J].油田化學(xué)，2004，21(3)：255-279.

[9]李爽，毛為成，苗建生，等.聚驅(qū)后注聚合物再利用劑的室內(nèi)試驗(yàn)研究[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2005，6(2)：18-19.

[10]由慶. 聚合物驅(qū)后地層殘留聚合物相對(duì)分子質(zhì)量和水解度變化對(duì)其再利用效果的影響[J].鉆采工藝，2007，30(5)：121-122.