孔麗萍，陳士佳，2，敖文君，吳雅麗，田津杰，2，孟科全，2，季 聞，方月月

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452；2.海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028）

目前聚合物驅(qū)在渤海油田應(yīng)用的規(guī)模日益擴(kuò)大，海上油田和陸地油田相比，因井距大，平臺空間受限，對聚合物產(chǎn)品的要求更高。根據(jù)常規(guī)認(rèn)識，聚合物驅(qū)在大于200 mPa·s 的稠油油藏應(yīng)用受限，原油黏度越大，注入的聚合物體系需要足夠高的濃度才能克服油水流度比的不足，進(jìn)而有效啟動原油[1]，因此，需要針對稠油油藏開展聚合物適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)評價，篩選優(yōu)化出增黏性好、與稠油油藏匹配度高的聚合物類型[2-4]。

本研究針對渤海L 油田稠油油藏（50 ℃條件下黏度為300 mPa·s、滲透率為3 000 mD、地層水礦化度為10 800 mg/L 左右），著重考察在目標(biāo)油藏條件下，三種不同類型聚合物體系的增黏性、抗剪切性、熱穩(wěn)定性、注入性、驅(qū)油效果等，通過對三種聚合物體系油藏適應(yīng)性評價，論證在該油田實(shí)施聚合物驅(qū)的可行性，為下一步制定注聚方案提供技術(shù)參數(shù)，為油田后續(xù)開發(fā)作準(zhǔn)備[5-8]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)試劑：速溶線性聚合物SR-1（部分水解聚丙烯酰胺HPAM），相對分子質(zhì)量2 500×104，固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)88.3%，水解度26%，北京恒聚；疏水締合聚合物GY03，相對分子質(zhì)量1 600×104，固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%，水解度24.7%，四川光亞聚合物化工有限公司；稠油活化劑HHJ-2，相對分子質(zhì)量1 200×104，固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)89.4%，水解度25.8%，北京百特泰科。

實(shí)驗(yàn)用油：目標(biāo)油田脫水原油與煤油混配而成的模擬油，黏度300 mPa·s（50 ℃）；

實(shí)驗(yàn)用水：根據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)配制模擬水，礦化度為10 653.95 mg/L，水質(zhì)離子組成（見表1）。

表1 水離子組成

實(shí)驗(yàn)巖心：注入性實(shí)驗(yàn)和驅(qū)油實(shí)驗(yàn)均采用均質(zhì)方巖心，巖心尺寸4.5 cm×4.5 cm×30 cm，滲透率3 000 mD，巖心本體均勻分布3 個測壓點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)儀器：RS600 高溫高壓流變儀、Waring 剪切機(jī)、毛細(xì)管裝置、抽真空裝置；驅(qū)替裝置為ISCO 高精度驅(qū)替泵，其流量精度為0.05 mL/min；恒溫箱耐溫精度0.1 ℃；壓力采集裝置帶有精密壓力傳感器，壓力精度0.000 1 MPa；出口油水液量采集裝置。驅(qū)替裝置、恒溫箱保溫裝置以及壓力采集裝置通過計算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測注入流量、溫度以及設(shè)備不同位置壓力的變化，保證實(shí)驗(yàn)中的測量精度。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

1.2.1 增黏性實(shí)驗(yàn) 采用模擬水配制聚合物目標(biāo)液濃度為1 000 mg/L、1 500 mg/L、2 000 mg/L、2 500 mg/L、3 000 mg/L，實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃，用RS600 高溫高壓流變儀，在剪切速率7.34 s-1下進(jìn)行黏度測試。評價聚合物的增黏性能。

1.2.2 抗剪切實(shí)驗(yàn) 配制2 250 mg/L 的聚合物溶液，實(shí)驗(yàn)溫度為50 ℃，用RS600 高溫高壓流變儀，在剪切速率7.34 s-1下測定初始黏度，分別采用毛細(xì)管剪切（參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5862—2020 中6.11）和Waring 剪切機(jī)高速剪切兩種實(shí)驗(yàn)方法對溶液進(jìn)行剪切，測定剪切后的黏度保留率。

1.2.2.1 毛細(xì)管剪切 在恒定壓力為0.1 MPa 下，將聚合物溶液通過內(nèi)徑為1.4 mm、長度20 cm 的毛細(xì)管，測定剪切后的溶液黏度。

1.2.2.2 Waring 剪切機(jī)高速剪切 選擇剪切機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，剪切目標(biāo)溶液20 s，待完全消泡后，測定剪切后的溶液黏度。

1.2.3 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) 配制濃度為2 250 mg/L 的聚合物溶液，在目標(biāo)溫度50 ℃，測定初始黏度，將試樣溶液抽真空充氮?dú)?，用高溫焊槍封口后，?0 ℃烘箱中進(jìn)行老化，在不同老化時間取樣，測定老化后溶液表觀黏度，計算黏度保留率。

1.2.4 注入性實(shí)驗(yàn) 巖心抽真空飽和模擬水，測定孔隙體積，以0.5 mL/min 恒速注水，至水驅(qū)壓力穩(wěn)定，用相同的速度注聚合物溶液，實(shí)時監(jiān)測各級測壓點(diǎn)壓力，至各測壓點(diǎn)壓力平穩(wěn)后，分別記錄平穩(wěn)后的壓力，最后以相同速度后續(xù)水驅(qū)至壓力穩(wěn)定，繪制各測壓點(diǎn)壓力隨注入量的變化關(guān)系曲線，根據(jù)測壓點(diǎn)1 的壓力計算阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)（見圖1）。

圖1 注入性實(shí)驗(yàn)流程圖

式中：Rf-阻力系數(shù)；Rff-殘余阻力系數(shù)；ΔPwi-開始水驅(qū)平穩(wěn)壓力，MPa；ΔPp-聚合物驅(qū)平穩(wěn)壓力，MPa；ΔPwa-后續(xù)水驅(qū)平穩(wěn)壓力，MPa。

1.2.5 驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 在巖心抽真空飽和模擬水后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先以0.5 mL/min 進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，至產(chǎn)出液中瞬時含水80%時，以相同流速注入0.4 PV 不同類型的聚合物體系（濃度均為2 250 mg/L），再后續(xù)水驅(qū)至產(chǎn)出液中瞬時含水率98%（連續(xù)3 次），實(shí)驗(yàn)過程中記錄壓力，產(chǎn)液量，產(chǎn)油量等數(shù)據(jù)，繪制采出程度與注入量的關(guān)系曲線，并計算采出程度提高幅度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同聚合物增黏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

隨著濃度的升高，疏水締合聚合物的黏度大幅增加，整體黏度水平值最高；活化劑在濃度達(dá)到一定值時，黏度急劇上升；線性聚合物黏濃關(guān)系曲線表現(xiàn)比較平緩，整體黏度水平值較低（見圖2）。

圖2 黏濃關(guān)系曲線圖

2.2 不同聚合物抗剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）經(jīng)毛細(xì)管剪切后，3 種聚合物體系的黏度保留率均大于90%，而對相同濃度的聚合物體系，經(jīng)剪切機(jī)高速剪切后，黏度損失較大，這是由于聚合物在毛細(xì)管中的流動，經(jīng)歷了彈性擠壓-形變-恢復(fù)的過程，因剪切過程時間較短，分子鏈的形變可逆，因而剪切后黏度損失較?。欢羟袡C(jī)高速剪切過程中，分子受到劇烈的外力作用，主鏈及支鏈均發(fā)生不同程度的斷裂及破壞，造成黏度損失較大（見表2）。

表2 毛細(xì)管剪切前后的黏度保留率

（2）經(jīng)剪切機(jī)高速剪切后，疏水締合聚合物的黏度保留率大于活化劑和線性聚合物，這是由于疏水締合聚合物為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，被高速剪切時，分子鏈未被完全剪切斷裂，只是部分三維締合結(jié)構(gòu)被拆散，當(dāng)剪切停止后，分子間的締合基會再次重新連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，克服了線性聚合物分子在高速剪切后因分子鏈斷裂黏度下降的不可逆過程（見表3）。

表3 剪切機(jī)高速剪切前后的黏度保留率

2.3 不同聚合物熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在模擬油層溫度和無氧條件下，老化90 d 后，體系分子鏈會發(fā)生不同程度的水解，導(dǎo)致黏度有所下降，其中，線性聚合物、疏水締合聚合物、活化劑老化90 d后的黏度保留率分別為69.2%、73.4%、53.5%（見圖3）。

圖3 聚合物體系黏度隨老化時間的變化曲線

2.4 不同聚合物的注入性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在注入3 種聚合物的過程中，各測壓點(diǎn)均有壓力響應(yīng)，未出現(xiàn)巖心端面堵塞、壓力異常無法注入的情況，根據(jù)注入壓力（測壓點(diǎn)1）計算阻力系數(shù)和殘余阻力系數(shù)，其中，在注入疏水締合聚合物過程，注聚平穩(wěn)時的壓力最大，阻力系數(shù)最大，表明疏水締合聚合物流度控制能力高于線性聚合物和活化劑（見表4、圖4～圖6）。

圖4 線性聚合物注入過程各測壓點(diǎn)壓力變化

圖5 疏水締合聚合物注入過程各測壓點(diǎn)壓力變化

圖6 活化劑注入過程各測壓點(diǎn)壓力變化

表4 聚合物注入性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.5 不同聚合物的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表5、圖7）

表5 聚合物體系的驅(qū)油性能

圖7 采出程度隨注入PV 數(shù)的變化

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：在相同的油藏條件下，與空白水驅(qū)相比，線性聚合物、疏水締合聚合物、活化劑采出程度分別提高15.2%、20.8%、17.7%，疏水締合聚合物的驅(qū)油效果最好。

3 結(jié)論

（1）在模擬油藏條件下，疏水締合聚合物的增黏性、抗剪切性、熱穩(wěn)定性優(yōu)于線性聚合物和活化劑，體系溶液性能與油藏適應(yīng)性較好。

（2）在模擬油藏滲透率條件下，三種不同類型聚合物在巖心介質(zhì)中的注入性良好，未出現(xiàn)巖心堵塞、壓力異常等情況，其中，疏水締合聚合物對水油流度的控制能力更強(qiáng)。

（3）根據(jù)不同類型聚合物的驅(qū)油效果可知，對于300 mPa·s 黏度的稠油油藏，疏水締合聚合物的效果最好。