海上油田化學(xué)驅(qū)用聚合物溶液過濾砂管剪切試驗研究

田玉芹 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023 勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營257000）

李 敢，張冬會，陳 偉，李常友 張雪梅，郭林園，陳 雷 （勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營257000）

海上油田化學(xué)驅(qū)用聚合物溶液過濾砂管剪切試驗研究

田玉芹 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北荊州434023 勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營257000）

李 敢，張冬會，陳 偉，李常友 張雪梅，郭林園，陳 雷 （勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營257000）

針對勝利海上埕島油田化學(xué)驅(qū)用的聚合物，開展了不同濃度聚合物溶液在不同注入流量下分別通過常規(guī)金屬氈、憎水金屬氈、繞絲等6種類型濾砂管后的聚合物溶液剪切粘度保留率試驗。結(jié)果表明，在滿足礦場擋砂精度要求的前提下，與常規(guī)金屬氈、憎水金屬氈濾砂管相比，精度為0.1mm的繞絲篩管的聚合物溶液剪切粘度保留率最高，平均可以達到96%以上；在同等精度下，表面為憎水材料的金屬氈濾砂管的聚合物溶液剪切粘度保留率明顯優(yōu)于常規(guī)金屬氈濾砂管；結(jié)合海上特殊的礦場條件，推薦采用涂覆憎水金屬氈濾砂管。

聚合物溶液；剪切粘度保留率；濾砂管；防砂；海上油田

目前，勝利埕島油田采收率低于20%，采油速度小于2.0%，平臺、管線壽命僅為15～20年。需要尋求更快、更大幅度的提高采收率新技術(shù)?；瘜W(xué)驅(qū)是一種有效的提高采收率方法，其中的聚合物驅(qū)油技術(shù)已經(jīng)成熟配套，由于其驅(qū)油機理主要是擴大波及體積，提高采收率幅度有限，而在聚合物中加入活性劑形成的二元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)具有更大的優(yōu)勢，在陸上油田取得了良好的降水增油效果。結(jié)合海上埕島油田的整體調(diào)整開展二元復(fù)合驅(qū)，可以更快地提高采油速度和更大幅度地提高采收率，高效地開發(fā)埕島油田。但由于海上大部分井都采用了防砂管柱［1］，防砂器材會對聚合物溶液造成剪切，使粘度下降，影響試驗效果，為此必須開展聚合物溶液過濾砂管剪切試驗研究。

聚合物溶液剪切粘度保留率試驗方式主要以室內(nèi)巖心管和毛細(xì)管的方式為主［2］，無法有效模擬聚合物溶液在現(xiàn)場注入流量下經(jīng)濾砂管后的剪切粘度保留率情況。為此，模擬海上注入流程，設(shè)計加工了聚合物溶液過濾砂管剪切試驗中試裝置，裝置主要由聚合物配制罐、聚合物回收罐、螺桿注入泵、流量計、井筒濾砂管等組成。應(yīng)用該套裝置，開展了不同濃度聚合物溶液過不同規(guī)格濾砂管剪切粘度保留率試驗研究。

1 試驗部分

1.1 原料及儀器

1）原料 清水、氯化鈉、無水氯化鈣、氯化鎂、碳酸氫鈉、硫酸鈉、8＃聚合物干粉等。

2）裝置及儀器 聚合物溶液過濾砂管剪切試驗中試裝置 （見圖1）、RS150流變儀、濾砂管等。

圖1 聚合物溶液過濾砂管剪切試驗中試裝置圖

1.2 試驗方法

礦場用聚合物為勝利油田化學(xué)驅(qū)用8＃聚合物干粉，配制用水為勝利海洋采油廠污水∶水源井水＝1∶1，總礦化度11068mg/L，Ca2＋＋Mg2＋含量249mg/L，水礦化度分析見表1。為了消除試驗誤差，增加數(shù)據(jù)可對比性，因此采用配制模擬水的方式。

表1 勝利海上油田注入用水

1.2.1 模擬水配制方法

配制模擬水時，首先向配液罐中注入清水2m3，啟動變頻攪拌器，使溶液產(chǎn)生旋渦，旋渦深度控制在配液罐深度的2/3左右，然后從旋渦肩部按順序依次加入氯化鈉、無水氯化鈣、氯化鎂、碳酸氫鈉和硫酸鈉，5種化學(xué)劑加入時間間隔為10min。5種化學(xué)劑加入完成后，適量降低攪拌速度，再攪拌20min，待溶液均勻后，模擬水配制完成。

1.2.2 聚合物溶液配制方法

模擬水配制完成后，調(diào)高攪拌速度，使溶液產(chǎn)生旋渦，旋渦深度控制在配液罐深度的2/3左右，然后從旋渦肩部緩慢、均勻撒入8＃聚合物干粉 （直接配制成試驗用濃度），保證溶液中不產(chǎn)生聚合物干粉團狀物或塊狀物，若存在上述狀況，需重新配制聚合物溶液。干粉加入完成后再高速攪拌5min，然后調(diào)低攪拌速度，為避免聚合物剪切，攪拌速度不宜過快，使溶液上部和下部均保持在運動狀態(tài)即可，并且此時開始計時，持續(xù)攪拌2h后再靜置1～2h后可以使用。

1.2.3 聚合物溶液剪切試驗取樣及粘度檢測方法

聚合物溶液配制質(zhì)量的好壞是影響聚合物溶液過濾砂管剪切試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素，為此，在試驗前有必要在注入泵前首先進行取樣，驗證配液質(zhì)量，若溶液均勻，繼續(xù)開展后續(xù)試驗；若溶液中存在魚眼，則配液質(zhì)量不合格，不能進行后續(xù)試驗。泵前取樣口設(shè)計為取樣口1，濾砂管前、泵后取樣口設(shè)計為取樣口2，濾砂管后取樣口設(shè)計為取樣口3。

試驗開始后，待回收罐出口開始出液、濾砂管前后壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后，開始分別對取樣口1、2、3進行依次取樣。取樣時，需將取樣口閥門開到最大，待出液穩(wěn)定后用潔凈取樣瓶收集樣品后密封，并標(biāo)明溶液濃度、取樣口及取樣時間。粘度測試儀器采用RS150流變儀，測試溫度為65℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 精度為150μm金屬氈和100μm繞絲濾砂管對不同濃度聚合物溶液剪切試驗研究

聚合物溶液濃度分別為2000、2200和2500mg/L在不同注入速度下通過精度為150μm金屬氈和100μm繞絲濾砂管［3］剪切試驗結(jié)果見表2，表中流量大小是根據(jù)礦場單位濾砂管長度的注入量確定的，注入量考察了低速、中速和高速3個注入流量梯度。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，在相同濃度和相當(dāng)?shù)淖⑷肓髁肯?，金屬氈濾砂管的聚合物溶液剪切粘度保留率小于繞絲篩管；在相同濾砂管類型的情況下，聚合物剪切粘度保留率隨注入流量的增大而減小，隨聚合物溶液本身濃度的增加而減小，聚合物濃度為2200mg/L時繞絲篩管最低剪切粘度保留率可達97.03%以上，常規(guī)金屬氈剪切保留率最低可達91.00%以上；在相同情況下，金屬氈濾砂管的注入壓差也大于繞絲篩管。

表2 不同濃度聚合物溶液過150μm金屬氈和100μm繞絲濾砂管剪切試驗結(jié)果

2.2 精度均為150μm的常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管對不同濃度聚合物溶液剪切試驗研究

聚合物溶液濃度分別為1500、1800mg/L，在不同注入速度下通過精度均為150μm常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管［4］剪切試驗結(jié)果見表3，表中流量大小是根據(jù)礦場單位濾砂管長度的注入量確定的，注入量考察了低速、中速和高速3個注入流量梯度。

表3 不同濃度聚合物溶液過150μm常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管剪切試驗結(jié)果

從表3中數(shù)據(jù)可以看出，不同濃度聚合物溶液過精度相同的濾砂管后，整體隨濃度的增大聚合物溶液剪切保留率有所降低；在相同濃度聚合物溶液中，精度均為150μm的涂覆憎水金屬氈濾砂管要比常規(guī)金屬氈濾砂管剪切保留要高，聚合物濃度為1800mg/L時，涂覆憎水金屬氈剪切保留率可達93.9%以上，常規(guī)金屬氈可達92.2%以上。主要由于涂覆憎水材料后聚合物在濾砂管吸附降低，減小了濾砂管孔眼尺寸的剪切機率，致使聚合物溶液粘度保留率升高。

2.3 濃度為2200mg/L的聚合物溶液過不同精度的常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管剪切試驗研究

濃度為2200mg/L的聚合物溶液在不同注入速度下通過精度分別為150、120μm的常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管剪切試驗結(jié)果見表4，表中流量大小是根據(jù)礦場單位濾砂管長度的注入量確定的，注入量考察了低速、中速和高速3個注入流量梯度。

表4 2200mg/L聚合物溶液過150μm常規(guī)金屬氈和涂覆憎水金屬氈濾砂管剪切試驗結(jié)果

從表4中數(shù)據(jù)可以看出，在聚合物溶液濃度均為2200mg/L時，精度為150μm的濾砂管整體要比120μm的剪切保留率要大；在相同濾砂管精度下，涂覆憎水金屬氈聚合物剪切保留率要高于常規(guī)金屬氈濾砂管，精度為120μm時，常規(guī)金屬氈聚合物粘度剪切保留率為91%以上，而涂覆憎水金屬氈可達92.22%以上。

3 結(jié) 論

1）在同濃度和同流量下，與常規(guī)金屬氈、憎水金屬氈濾砂管相比，精度為100μm的繞絲篩管的聚合物溶液粘度保留率最高，平均可以達到96%以上。

2）在相同濾砂管類型的情況下，聚合物溶液粘度剪切保留率隨注入流量和聚合物濃度的增大而減小，濾砂管長度對聚合物溶液剪切保留率影響不大。

3）在同濃度和同精度下，表面為憎水材料的金屬氈濾砂管的聚合物溶液粘度保留率明顯優(yōu)于常規(guī)金屬氈濾砂管。

4）繞絲篩管防砂一般需配套礫石充填，結(jié)合海上特殊的礦場條件及過濾砂管聚合物剪切保留率試驗結(jié)果，現(xiàn)場推薦采用涂覆憎水金屬氈濾砂管防砂方式。

［1］劉永紅，張建喬，洪能國.機械防砂技術(shù)研究的新進展 ［J］.石油機械，2005，33（9）：74～77.

［2］王亭沂，張娜，陶磊.驅(qū)油用聚合物剪切粘度保留率測試方法探討 ［J］.中國科技信息，2008，（11）：36～37.

［3］劉正偉，裴柏林，魏立軍，等.水平井防砂網(wǎng)合理孔徑確定試驗研究 ［J］.新疆石油天然氣，2005，1（1）：65～67.

［4］曾慶輝，任閩燕，李資收，等.稠油水平井金屬氈濾砂管防砂技術(shù) ［J］.石油天然氣學(xué)報，2005，27（3）：386～387.

Shear Test of Filter Sand Pipes of Polymer Solution for Chemical Displacement in Offshore Oilfield

TIAN Yu－qin，LI Gan，ZHANG Dong－h(huán)ui，CHEN Wei，LI Chang－you，ZHANG Xue－mei，GUO Lin－yuan，CHEN Lei（First Author's Address：College of Petroleum Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China；Institute of Production Technology，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257000，Shandong，China）

In order to study the polymer used for chemical displacement in Chengdao Oilfield of Shengli Oilfield，experiments were performed to study the shearing retention rate of different concentrations of polymer fluids flowing through ordinary metal felt，hydrophobic metal felt，wrapping wire and other three types of screens under different injecting flow rates.Experiments results show that based on precision of sand barrier，the field sand retention accuracy demand is satisfied with oilfield requirements compared with ordinary metal felt and hydrophobic metal felt，the shearing retention rate of polymer fluid flowing through wire wrapped screen with 0.1mm accuracy is the highest，average value is more than 96%.Under the same accuracy，the viscosity retention rate of hydrophobic metal felt screen is much higher than that of ordinary melt felt screen.In combination with special offshore oilfield conditions，coating hydrophobic metal felt screen is recommended.

polymer solution；shear viscosity retention rate；filter sand pipe；offshore oilfield

TE358.1

A

1000－9752（2011）06－0145－04

2010－11－26

國家 “863”計劃項目 （2008AA092801）。

田玉芹 （1971－），女，1999年大學(xué)畢業(yè)，高級工程師，博士生，現(xiàn)主要從事三次采油、堵水調(diào)剖的研究工作。

［編輯］ 蕭 雨