江雪源（中石油大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163113）

隨著三次采油聚合物驅(qū)油技術(shù)越來越廣泛應(yīng)用于油田開發(fā)中［1，2］，其特點(diǎn)是向水中加入高分子量的聚合物，從而增加注入流體的黏度，改善驅(qū)替相與被驅(qū)替相間的流度比［3，4］。阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)是描述驅(qū)替劑溶液改善流度比和降低滲透率能力的重要特征參數(shù)，傳導(dǎo)能力反映出聚合物在巖心中的注入能力［5］。部分水解聚丙烯酰胺聚合物二元驅(qū)或三元驅(qū)受一定條件的限制，多功能型聚合物驅(qū)油劑（FPS劑）可代替部分水解聚丙烯酰胺聚合物進(jìn)行一次聚驅(qū)的一元驅(qū)替劑。FPS劑具有增黏抗鹽性，獨(dú)特的流變性和黏彈性［6］，這些良好性能使FPS劑成為一種前景較好的一元驅(qū)油劑。這里主要對(duì)FPS劑溶液在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)性能和物理模擬巖心驅(qū)油效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，為二次聚驅(qū)進(jìn)一步 “挖潛”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器與藥品

1）試驗(yàn)儀器 RUSKA恒流設(shè)備的配套驅(qū)油試驗(yàn)裝置（包括巖心夾持器）及FY－3型恒溫箱；帶測(cè)壓孔的長(zhǎng)填砂管（2.5cm×10m）；

3）試驗(yàn)用水 蒸餾水；污水（總礦化度4456mg／L，其中Na＋＋K＋的質(zhì)量濃度4317mg／L，Ca2＋＋Mg2＋的質(zhì)量濃度214mg／L，Cl－的質(zhì)量濃度2735mg／L，SO2－4的質(zhì)量濃度75mg／L）。

4）試驗(yàn)試劑 FPS劑（分子量600×104，固含量88.0%，上海海博）；普通中分聚合物（分子量1500×104，固含量90.0%，大慶煉化公司）；超高分聚合物（分子量2500×104，固含量89.0%，大慶煉化公司）。

5）試驗(yàn)用油 井口脫水脫氣原油和煤油配制的模擬油（黏度9.0mPa·s）。

1.2 試驗(yàn)方法

將配制溶液過濾后做巖心驅(qū)替試驗(yàn)，采用恒速法，注聚合物溶液，待壓力穩(wěn)定后，測(cè)阻力系數(shù)；注水，待壓力穩(wěn)定后，測(cè)殘余阻力系數(shù)；讀取數(shù)據(jù)時(shí)壓差必須保持穩(wěn)定。

采用微觀仿真模型驅(qū)油試驗(yàn)配套設(shè)備與圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行微觀驅(qū)油模擬試驗(yàn)，測(cè)試及數(shù)據(jù)處理繪圖由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 滯留吸附特性

配制質(zhì)量濃度1000mg／L聚合物溶液，聚合物溶液與石英砂（60目）配比為3∶1的滯留量試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)在天然巖心驅(qū)替裝置中進(jìn)行。結(jié)果見表1，在多孔介質(zhì)中達(dá)到平衡時(shí)FPS劑黏度保留率明顯低于其他的聚合物，在巖石表面的吸附能力強(qiáng)。主要是由于FPS劑特有的分子間和分子內(nèi)非直接鍵合作用的骨架結(jié)構(gòu)特性，引入陰陽離子和非離子功能基團(tuán)，產(chǎn)生靜電力、范德華力以及氫鍵的作用，造成FPS劑在巖石表面的吸附量大于其他2種聚合物，同時(shí)滯留量也明顯高于普通中分和超高分聚合物（見圖1）。

表1 動(dòng)態(tài)吸附滯留試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)測(cè)定

配制不同類型不同質(zhì)量濃度的聚合物溶液，采用恒速法做巖心驅(qū)替試驗(yàn)。結(jié)果表明，隨著聚合物溶液質(zhì)量濃度增加，不同類型聚合物阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)均增加（見表2）。由于聚合物質(zhì)量濃度增加，高分子間的物理交聯(lián)點(diǎn)增多，相互纏繞的機(jī)會(huì)增多，由于 “半膠束”的大量形成并被吸附到表面上，導(dǎo)致吸附量迅速增加。其吸附捕集量也增加，因此阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)隨著質(zhì)量濃度增加而增大。

由于FPS劑在溶液本體中形成立體的空間網(wǎng)狀超分子結(jié)構(gòu)的膠束聚集體，本身分子結(jié)構(gòu)具有雙親平衡性和疏水親水官能團(tuán)的緣故，故阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)是普通中分聚合物的2倍；FPS劑在巖心中的吸附能力強(qiáng)，同時(shí)滯留量高，滲透率下降，說明FPS劑保持流度的能力非常強(qiáng)。FPS劑在注入過程中質(zhì)量濃度越大壓差越大（見圖2），高濃度更適合用作調(diào)剖劑，降低濃度能夠增強(qiáng)注入能力，各個(gè)體系在注入過程中未發(fā)生堵塞現(xiàn)象，可注入性好。因此，F(xiàn)PS劑注入過程中，增加了水相黏度，同時(shí)多孔介質(zhì)之間吸附滯留作用會(huì)引起水相滲透率的降低，這2種作用都降低了水油流度比，可以達(dá)到控制流度比的目的，提高了原油采收率。

圖1 不同類型聚合物滯留量

表2 注入能力試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.3 傳導(dǎo)性能

采用長(zhǎng)填砂管（滲透率3000mD），分別注入800mg／L的FPS劑和普通中分聚合物溶液進(jìn)行傳導(dǎo)能力模擬巖心試驗(yàn)。FPS劑驅(qū)替試驗(yàn)中，裝置上的測(cè)壓點(diǎn)分別在0.0、0.3、1.2、2.5、3.4、4.5、5.6m 處；普通中分聚合物驅(qū)替試驗(yàn)中，裝置上的測(cè)壓點(diǎn)分別在0、2、4、6、8m處。試驗(yàn)結(jié)果見圖3、4。FPS劑和普通中分聚合物溶液均具備一定的傳導(dǎo)性能，F(xiàn)PS劑在巖心中的注入壓力呈現(xiàn)先上升后下降至平穩(wěn)，壓力變化在前4.5m處出現(xiàn)了極值，與普通中分聚合物傳導(dǎo)性能（壓力變化均勻升高至平穩(wěn)）有明顯的區(qū)別。這是由于FPS劑溶液在孔隙介質(zhì)中滲流時(shí)，一方面具有黏彈性，另一方面FPS劑大分子在地層中存在吸附、滯留等現(xiàn)象導(dǎo)致巖石的滲透率降低，注入壓力升高。對(duì)于溶解良好、無微膠粒、無機(jī)械雜質(zhì)的聚合物溶液在多孔介質(zhì)中運(yùn)移時(shí)，巖心入口端壓力隨注入體積的變化，壓力逐漸增加，然后趨于平穩(wěn)。FPS劑分子官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特殊，可以發(fā)生自組裝行為，堵塞物容易變形，輕微的堵塞現(xiàn)象發(fā)生在大量體積的溶液注入之后，壓力升高然后降低，但在不太大的壓差作用下就能夠使這種堵塞作用解除。這種輕微堵塞作用將有助于FPS劑驅(qū)的注入性能，因?yàn)樽⑷刖慕貛Ш退髦魍ǖ朗茏⑷胨拈L(zhǎng)期沖刷，孔道變大，為了防止FPS劑溶液的突進(jìn)，一定程度的堵塞作用將有利于改善流度比，提高波及效率。

圖2 不同質(zhì)量濃度FPS劑的壓力與注入體積關(guān)系曲線

圖3 FPS劑注入壓力變化曲線

圖4 普通中分聚合物注入壓力變化曲線

2.4 物理模擬驅(qū)油

圖5為3＃巖心驅(qū)油曲線，采用梯度式注入方式。由于FPS劑有較高阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，驅(qū)替過程中可注入性強(qiáng)，控制流度的能力強(qiáng)。FPS劑驅(qū)過程中驅(qū)替劑先主要沿著高滲透層流動(dòng)，控制強(qiáng)水淹段（無效循環(huán)場(chǎng)），達(dá)到調(diào)剖的目的。隨著FPS劑的不斷注入，低滲透層也進(jìn)入了大量的FPS劑，不僅采出了水驅(qū)替出的可動(dòng)油，還采出了水驅(qū)不能驅(qū)動(dòng)的殘余油，故采收率隨著FPS劑的注入體積增大而增加，達(dá)到 “挖潛”的目的。采用模擬試驗(yàn)區(qū)目的層油層的非均質(zhì)變異系數(shù)和滲透率的巖心，配制質(zhì)量濃度為600、800mg／L的FPS劑驅(qū)替液進(jìn)行模型驅(qū)替試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表3，可以看出3＃巖心FPS劑驅(qū)提高采收率為17.8%，明顯高于其他方式。

圖5 3＃巖心驅(qū)油曲線

表3 巖心驅(qū)油試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

3 結(jié)論

1）高質(zhì)量濃度FPS劑適合做調(diào)堵劑，F(xiàn)PS劑吸附能力強(qiáng)，滯留量高于普通中分聚合物。

2）FPS劑具有較高的阻力系數(shù)及殘余阻力系數(shù)，可以達(dá)到控制流度比的目的。

3）FPS劑驅(qū)替過程中采用梯度式注入方式可達(dá)到調(diào)剖和 “挖潛”的目的，擴(kuò)大了注入介質(zhì)在油層中的波及體積，階段提高采收率17.8%。

［1］王啟民，冀寶發(fā)，隋軍，等 .大慶油田三次采油技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí) ［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）：1～16.

［2］利特馬恩 .聚合物驅(qū)油 ［M］.楊普華，等譯 .北京：石油工業(yè)出版社，1991.

［3］高樹棠，蘇樹林，楊景純，等 .聚合物驅(qū)提高石油采收率 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［4］葛廣章，王勇進(jìn) .聚合物驅(qū)及相關(guān)化學(xué)驅(qū)進(jìn)展 ［J］.油田化學(xué)，2001，18（3）：282～284.

［5］曹寶格，羅平亞 .締合聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的流變性實(shí)驗(yàn) ［J］.石油學(xué)報(bào)，2011，32（4）：652～657.

［6］李宜強(qiáng)，董加宇，方慶，等 .驅(qū)油用FPS－B劑的流變性和黏彈性及驅(qū)油效率研究 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2010，31（4）：640～644.