張麗慶,孔 燕,呂曉華,劉喜林,李二曉,林 楊
(1.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院,河南南陽 473132;2.南陽二機廠石油裝備有限公司,河南南陽 473006)
目前河南油田90%以上聚合物驅(qū)單元已進(jìn)入后續(xù)水驅(qū)階段,油藏溫度大于85 ℃的Ⅲ類及以上油藏正開展化學(xué)驅(qū)技術(shù)攻關(guān),急需強化老區(qū)稠油開采,實現(xiàn)三次采油產(chǎn)量接替。古城B125屬普通稠油油藏,是河南油田稠油儲量較多的區(qū)塊,地質(zhì)儲量為3 090 kt,地層原油黏度653 mPa·s,油藏溫度50 ℃,滲透率1 606×10-3μm2,礦化度8 565 mg/L,綜合含水92.3%,采出程度10.8%,除原油黏度高外,其他地質(zhì)條件與河南油田已取得二次聚驅(qū)顯著效果的下二門H2Ⅱ接近,具有可借鑒的成功經(jīng)驗。
針對古城B125稠油油藏,我們對聚合物和聚合物表面活性劑進(jìn)行性能評價,篩選出具有良好耐溫性和驅(qū)油能力的驅(qū)油劑,為河南油田普通稠油油藏提高采收率提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
聚合物表面活性劑JBJX-1粉狀粒;改性聚丙烯酰胺,相對分子質(zhì)量8.98×106,水解度23.20%,固含量89.44%,河南新鄉(xiāng)化工股份有限公司;聚合物超高分子量Ⅱ粉狀粒,聚丙烯酰胺類,相對分子質(zhì)量33.70×106,水解度19.6%,固含量89.03%。
實驗用水:雙河清水,礦化度360.00 mg/L;古城B125陳化過濾污水,礦化度8 565.00 mg/L,Ca2++Mg2+含量為39.93 mg/L。
DV-Ⅱ布氏黏度計,美國Brookfield公司; U3900分光光度計,日立公司;Tracker全自動液滴界面流變儀,法國泰克利斯界面技術(shù)有限公司;TX-500型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀,美國Temco公司;LIU10攪拌器,美國萊伯泰科儀器有限公司;SJ-27恒速驅(qū)替泵,丹麥Junair公司;熱氧穩(wěn)定性試驗裝置,江蘇海安。
水解度采用淀粉碘化鎘比色法測定[1];相對分子質(zhì)量采用PVS黏度自動測量系統(tǒng)測定;采用Brookfield 黏度計在7.34 s-1下測定溶液黏度;熱氧穩(wěn)定性評價方法采用河南油田礦場聚合物溶液,采用古城陳化污水配制,經(jīng)抽空除氧(氧含量<0.5 mg/L)后移入安瓿瓶中,放入恒溫箱中老化,間隔一定時間后取出,測定聚合物溶液黏度。
將巖心抽空,飽和水(以30 mL/h注入水),穩(wěn)定后測定水相滲透率,巖心升至85 ℃恒溫,飽和油(以15 mL/h注入雙河Ⅶ下層系模擬油)至無水采出為止,進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)至含水100%,分別轉(zhuǎn)注不同濃度驅(qū)油劑0.6 PV,水驅(qū)至含水100%,計算采收率。
依據(jù) GB/T 12005—1989《聚丙烯酰胺理化性能檢測方法》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5862—1993《驅(qū)油用聚合物技術(shù)》,確定本實驗驅(qū)油劑物理化學(xué)性能指標(biāo)為:溶解時間≤2 h,水解度25%~30%,固含量≥89%,過濾因子≤1.5,不溶物≤0.2%,黏度保留率≥80%。采用雙河清水配制驅(qū)油劑,濃度為1 000 mg/L,Brookfield黏度計0#轉(zhuǎn)子,剪切速率7.34 s-1,測定溫度為30 ℃,考察不同聚合物和聚合物表面活性劑的物理化學(xué)性能,結(jié)果見表1。由于JBJX-1中表面活性成分的存在,實驗過程中JBJX-1泡沫較多,相對分子質(zhì)量偏低且不穩(wěn)定。從表1看出,超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的物理化學(xué)性能,因此,選擇超高分子量Ⅱ和JBJX-1作為驅(qū)油劑。
表1 化學(xué)驅(qū)油劑的物理化學(xué)性能
采用古城陳化污水配制4 000 mg/L驅(qū)油劑母液,再稀釋至2 000 mg/L,經(jīng)抽空除氧封裝在安瓿瓶內(nèi)(氧含量<0.5 mg/L),在50 ℃烘箱老化不同時間取出,在剪切速率7.34 s-1,50 ℃下,測定其黏度,結(jié)果見表2。2種驅(qū)油劑耐溫性較好,超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率為100.2%;JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s,有利于稠油油藏驅(qū)替。
表2 驅(qū)油劑的熱穩(wěn)定性
3.2.1驅(qū)油劑濃度對黏度的影響
固定其他條件,古城陳化污水配制4 000 mg/L母液,再稀釋至不同濃度,考察驅(qū)油劑濃度對黏度的影響,測定溫度 30 ℃,結(jié)果見圖1。隨著聚合物濃度增加,超高分子量Ⅱ黏度增加;當(dāng)JBJX-1溶液濃度為1 500 mg/L時,黏度達(dá)最大值,為206.9 mPa·s。
圖1 2種驅(qū)油劑黏濃關(guān)系曲線
3.2.2不同驅(qū)油劑濃度下溫度對黏度的影響
固定其他條件,古城陳化污水配制驅(qū)油劑母液4 000 mg/L,再分別稀釋至1 500,2 000 mg/L,考察不同驅(qū)油劑濃度下實驗溫度對黏度的影響,結(jié)果見圖2。
圖2 2種驅(qū)油劑黏溫關(guān)系曲線
從圖2看出,隨著溫度增加,超高分子量Ⅱ黏度下降,下降幅度不大;相同溫度下,2 000 mg/L超高分子量Ⅱ黏度高于1 500 mg/L的,表現(xiàn)出較好的耐溫性能。聚合物表面活性劑JBJX-1性能特殊,濃度為1 500 mg/L時,出現(xiàn)最大黏度值,與其黏濃關(guān)系評價結(jié)果相符。
3.2.3抗鹽性能
固定其他條件,采用NaCl配制不同礦化度溶液,再用其配制濃度為1 500 mg/L驅(qū)油劑溶液,考察2種驅(qū)油劑的抗鹽性能,結(jié)果見圖3。驅(qū)油劑溶液黏度隨礦化度升高而降低;礦化度大于8 000 mg/L后,溶液黏度下降幅度變緩。這說明超高分子量Ⅱ、JBJX-1具有較好的抗鹽能力。
圖3 2種驅(qū)油劑黏度與礦化度關(guān)系曲線
固定其他條件,采用Tracker全自動液滴界面流變儀,50 ℃下,分別考察不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX-1與正十二烷的界面平衡黏彈模量和彈性模量,結(jié)果見表3。
表3 2種驅(qū)油劑的界面黏彈性能
從表3看出,隨著超高分子量Ⅱ濃度增加,溶液的界面黏彈模量和彈性模量逐漸增加,當(dāng)濃度達(dá)2 000 mg/L后,溶液黏彈模量和彈性模量快速提高,相應(yīng)的油水界面張力也明顯增加。隨著 JBJX-1濃度增加,溶液的界面黏彈模量和彈性模量逐漸增加,當(dāng)濃度達(dá)2 000 mg/L后,溶液黏彈模量和彈性模量逐漸下降,油水界面張力也呈下降趨勢,JBJX-1溶液在高濃度條件下呈現(xiàn)一定的聚表二元體系的界面黏彈性能。相同濃度條件下超高分子量Ⅱ的黏彈模量和彈性模量均高于JBJX-1,而JBJX-1溶液的油水界面張力低于超高分子量Ⅱ。
固定其他條件,采用TX-500型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀,考察不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液分別與古城B125區(qū)塊原油間界面張力,結(jié)果見表4。超高分子量Ⅱ沒有表面活性特征,體系油水界面張力較陳化污水沒有明顯變化。JBJX-1表現(xiàn)出一定的表面活性,體系油水界面張力隨濃度上升而下降,但下降幅度不大。
表4 超高分子量Ⅱ和JBJX-1的油水界面張力
實驗采用60目石英砂,砂液比為1∶10,配制不同濃度超高分子量Ⅱ和JBJX溶液,放置50 ℃恒溫振蕩水浴吸附24 h,經(jīng)離心機分離,取上部清液,采用分光光度計測定吸附后濃度,計算靜態(tài)吸附量,結(jié)果見表5。
表5 2種驅(qū)油劑的靜態(tài)吸附量
從表5看出,超高分子量Ⅱ溶液隨濃度增加靜態(tài)吸附量略增加,濃度為2 500 mg/L時,吸附量達(dá)最大值,為9.43 mg/g。JBJX-1在濃度較低時吸附量較低,濃度為1 500 mg/L時,吸附量僅為5.28 mg/g;但當(dāng)濃度大于1 500 mg/L時,吸附量快速增加;濃度2 500 mg/L時,吸附量達(dá)17.65 mg/g。因此,JBJX-1濃度以1 500 mg/L較合理,驅(qū)油效率有待進(jìn)一步考察。
采用古城陳化污水配制1 500 mg/L的超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液,在0.2 MPa下,檢測300 mL驅(qū)油劑溶液濾通過孔徑10 μm核孔濾膜時總濾過量隨時間的變化,考察超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液水動力學(xué)分子尺寸與地層孔喉的配伍性,結(jié)果見圖4。超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液總濾過量隨濾過時間增加而上升,均順利通過濾膜。由于古城B125區(qū)塊孔喉中值半徑為2.81~34.24 μm,平均12.08 μm。因此,超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液能通過該地層,發(fā)生堵塞的幾率小,超高分子量Ⅱ比JBJX-1具有更好的通過能力。
圖4 2種驅(qū)油劑濾過量與濾過時間的關(guān)系曲線
3.7.1注入性
采用超高分子量Ⅱ和JBJX-1進(jìn)行巖心驅(qū)替實驗,分別考察其注入性,結(jié)果見圖5和圖6。從圖5看出,超高分子量Ⅱ濃度2 000,2 500 mg/L時,注入性良好,注聚階段注入壓力迅速上升,出現(xiàn)注入壓力平臺期,轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)注入壓力快速下降至平穩(wěn)。從圖6看出,JBJX-1濃度1 500 mg/L時,注入壓力逐漸上升至平穩(wěn),后續(xù)水驅(qū)階段注入壓力下降,但較高且不穩(wěn)定;濃度2 000 mg/L時,注入壓力先上升至1.8 MPa,再迅速下降,后續(xù)水驅(qū)階段注入壓力保持較高且不穩(wěn)定。注入性實驗結(jié)果表明,超高分子量Ⅱ注入性明顯好于JBJX-1。
圖5 超高分子量Ⅱ注入壓力與注入量關(guān)系曲線
圖6 JBJX-1注入壓力與注入量關(guān)系曲線
3.7.2巖心驅(qū)油效率實驗
采用柱狀人造巖心φ2.5 cm×30 cm,實驗溫度50 ℃,古城陳化污水配制4 000 mg/L驅(qū)油劑母液,再稀釋至設(shè)計濃度,注入量為0.6 PV,進(jìn)行巖心驅(qū)油效率實驗[2-4],結(jié)果見表6。超高分子量Ⅱ濃度為2 000,2 500 mg/L時,水驅(qū)后提高采收率分別為17.7%,21.11%。JBJX-1濃度為1 500 mg/L時,提高采收率15.68%;1 500 mg/L的提高采收率明顯高于2 000 mg/L的,與聚合物表面活性劑基本性能評價結(jié)果相符。
表6 不同濃度驅(qū)油劑驅(qū)油效率評價
綜上所述,超高分子量Ⅱ和JBJX-1比較,性能穩(wěn)定,驅(qū)油效率高。因此,建議選擇超高分子量Ⅱ,濃度為2 000~2 500 mg/L,注入量0.6 PV開展礦場試驗。
1)根據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對聚合物和聚合物表面活性劑進(jìn)行篩選,初步確定聚合物超高分子量Ⅱ和聚合物表面活性劑JBJX-1作為驅(qū)油劑。
2)超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的長期熱穩(wěn)定性,超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率為100.2%;JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s,有利于稠油油藏驅(qū)替。
3)超高分子量Ⅱ沒有表面活性特征,體系油水界面張力較陳化污水沒有明顯變化。JBJX-1表現(xiàn)出一定的表面活性。JBJX-1在濃度較低時吸附量較低,濃度2 500 mg/L時,吸附量達(dá)17.65 mg/g;而超高分子量Ⅱ吸附量達(dá)最大值,為9.43 mg/g。
4)巖心驅(qū)替實驗表明,超高分子量Ⅱ比JBJX-1注入性更好;建議選擇超高分子量Ⅱ,濃度為2 000~2 500 mg/L,注入量0.6 PV,在古城油田B125區(qū)塊開展礦場試驗。
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