葡北二斷塊聚合物溶液參數(shù)優(yōu)化及驅(qū)油效果研究

張繼紅，張 靜，李忠靈

（東北石油大學(xué) 提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318）

葡北二斷塊聚合物溶液參數(shù)優(yōu)化及驅(qū)油效果研究

張繼紅，張 靜，李忠靈

（東北石油大學(xué) 提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318）

大慶油田葡北二斷塊滲透率低，層間非均質(zhì)性嚴(yán)重，導(dǎo)致油田的采出程度較低，有進(jìn)一步的開采的必要；另外，該區(qū)塊經(jīng)過多年的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入高含水時期，且地層水中礦化度較高，使葡北二斷塊持續(xù)穩(wěn)定開發(fā)有一定的困難。針對上述問題，對普通中分聚合物和抗鹽聚合物注入濃度和注入量進(jìn)行優(yōu)化，并將兩種聚合物溶液驅(qū)油效果進(jìn)行對比分析，確定兩種聚合物溶液的最佳注入濃度及最佳注入量，優(yōu)選出更適合葡北二斷塊油藏的聚合物，為該區(qū)塊長期有效的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

礦化度；注入濃度；注入量；驅(qū)油效果

目前，大慶油田已經(jīng)大規(guī)模工業(yè)化使用聚合物驅(qū)油技術(shù)，并得到了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益[1]。聚合物驅(qū)油提高采收率的原理是：提高宏觀波及系數(shù)，聚合物注入地層后，會提高注入水粘度，降低水相滲透率，使平面非均質(zhì)性得到改善，擴(kuò)大了水相的波及體積，從而提高宏觀波及系數(shù)；提高微觀驅(qū)油效率，只要選擇合適的油藏和正確的注入體系，聚合物驅(qū)可提高采收率10%以上。然而，聚丙烯酰胺分子中的酰胺基在酸性、堿性條件下的水解反應(yīng)非常迅速，在中性條件下水解速率也隨溫度升高而迅速加快，造成聚丙烯酰胺不具備耐溫抗鹽特性[2-6]。本文采用的抗鹽聚合物為疏水締合水溶性聚合物，在水溶液中，疏水基團(tuán)之間由于憎水作用發(fā)生聚集，使大分子鏈產(chǎn)生分子內(nèi)和分子間締合，產(chǎn)生良好的增粘性；在鹽溶液中，溶液極性增大，疏水締合作用增強(qiáng)，表現(xiàn)出抗鹽性能[7]。本文通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出最適合葡北二斷塊的聚合物溶液。

1 聚合物溶液驅(qū)油室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

（1）實(shí)驗(yàn)方案

方案一：利用人造非均質(zhì)長方巖心，分別進(jìn)行不同濃度下，清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗鹽聚合物溶液驅(qū)油效果對比實(shí)驗(yàn)；

方案二：利用人造非均質(zhì)長方巖心，分別進(jìn)行不同注聚量下，清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗鹽聚合物溶液驅(qū)油效果對比實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)條件

1）模型：人造三層非均質(zhì)長方巖心，尺寸為45×45×300（mm），巖心上、中、下三層空氣滲透率分別為100×10-3、300×10-3、500×10-3μm2；

2）實(shí)驗(yàn)用液：清配污稀普通中分聚合物和抗鹽聚合物溶液；

3）實(shí)驗(yàn)用水：飽和模型用水為人工合成鹽水；

4）實(shí)驗(yàn)驅(qū)動條件：恒速注入速度為0.9 mL/min；

5）實(shí)驗(yàn)器材：電子天平、恒壓恒速泵、高壓中間容器、產(chǎn)液計(jì)量管、真空泵、壓力表等。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

1）將巖心置于夾持器中加5 MPa環(huán)壓，抽真空6 h后，飽和人工合成鹽水，測量孔隙度及孔隙體積；

2）將飽和后的巖心恒溫47.5 ℃靜置12 h以上；

3）巖心水測滲透率；

4）飽和油至巖心出口端不出水為止，確定原始含油飽和度；

5）按0.9 mL/min的驅(qū)替速度水驅(qū)至巖心出口端含水率達(dá)96%，計(jì)算水驅(qū)采收率；

6）按相同注入速度注入一定量聚合物溶液，計(jì)算聚驅(qū)階段采收率；

7）后續(xù)水驅(qū)至巖心出口端含水率達(dá)98%以上，計(jì)算最終采收率。

2 聚合物溶液參數(shù)優(yōu)化

2.1 聚合物注入濃度優(yōu)化

利用人造非均質(zhì)長方巖心，分別進(jìn)行了不同濃度（800、1 200和1 400 mg/L）清配污稀普通中分聚合物溶液和清配污稀抗鹽聚合物溶液驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同聚合物濃度驅(qū)油實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 1 The core parameters and flooding results under different polymer solution concentration

2.1.1 最終采收率對比

由表1和圖1分析，普通中分聚合物在溶液濃度為800～1 200 mg/L時，提高采收率值上升幅度較大；聚合物溶液濃度為1 200～1 400 mg/L時，采收率提高值趨于平緩。

圖1 不同濃度普通中分和抗鹽聚合物驅(qū)油效果對比曲線Fig.1 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer under different polymer solution concentration

抗鹽聚合物在三個階段的提高采收率值均有所增加，在聚合物溶液濃度為600～700 mg/L時，采收率呈直線上升；聚合物溶液濃度為700～800 mg/L時，采收率提高值趨于平緩。

2.1.2 聚驅(qū)階段含水率對比

對比不同濃度聚合物溶液含水率圖 2和 3可知，抗鹽聚合物降低含水率的效果更加明顯。且聚合物溶液濃度越大，注聚階段含水率降低越明顯。

圖2 不同濃度普通中分聚合物溶液驅(qū)油過程含水率變化曲線Fig.2 The water cut changing curve during flooding of common polymer with middle relative molecular mass under different polymer solution concentration

圖3 不同濃度抗鹽聚合物溶液驅(qū)油過程含水率變化曲線Fig.3 The water cut changing curve during flooding of salt resistant polymer under different polymer solution concentration

2.1.3 聚驅(qū)階段含水率對比

不同濃度聚合物溶液聚驅(qū)階段提高原油采收率值變化曲線如圖4和圖5所示，普通中分聚合物溶液濃度為1 400和1 200 mg/L時均高于濃度為800 mg/L時提高采收率值；抗鹽聚合物溶液濃度為800和700 mg/L時明顯高于600 mg/L時提高采收率值。因此，確定普通中分聚合物溶液最優(yōu)濃度為 1 200 mg/L，抗鹽聚合物溶液最佳濃度為700 mg/L。

圖4 不同濃度普通中分聚合物溶液驅(qū)油過程采收率變化曲線Fig.4 The recovery efficiency changing curve during flooding of salt resistant polymer under different polymer solution concentration

2.2 聚合物注入量優(yōu)化

為優(yōu)選出不同聚合物的注入量，利用三層非均質(zhì)人造長方巖心進(jìn)行了不同注入量（0.36，0.48，0.64，0.7 PV）情況下清配污稀抗鹽聚合物溶液（濃度700 mg/L）與清配污稀普通中分聚合物溶液（濃度1 200 mg/L）驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同聚合物注入量驅(qū)油實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 2 The core parameters and flooding results at different polymer injection rate

圖6不同注入量普通中分和抗鹽聚合物驅(qū)油效果對比曲線Fig.6 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer at different polymer injection rate

根據(jù)圖6分析可知，隨著聚合物溶液注入量的增加，兩種聚合物提高采收率值增幅趨于平緩。當(dāng)注入量小于0.64 PV時，提高采收率值隨著注入量的增加上升幅度較大，而當(dāng)注入量超過0.64 PV后，

提高采收率值上升趨于平緩。綜合考慮聚合物溶液驅(qū)油效果與注入成本，確定兩種聚合物溶液的最佳注入量均為0.64 PV。

3 葡北二斷塊聚合物溶液驅(qū)油效果評價

利用不同滲透率組合三層非均質(zhì)人造長方巖心（組合一：100×10-3、300×10-3、500×10-3μm2，組合二：200×10-3、500×10-3、800×10-3μm2，組合三：300×10-3、600×10-3、1 000×10-3μm2），分別進(jìn)行相同濃度下，污配污稀普通中分聚合物溶液（濃度1 200 mg/L）和污配污稀抗鹽聚合物溶液（濃度700 mg/L）驅(qū)油效果對比實(shí)驗(yàn)（注入量0.64P V），實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同滲透率驅(qū)油實(shí)驗(yàn)巖心參數(shù)及各驅(qū)油方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 3 The core parameters and flooding results under different permeability

圖7 不同滲透率組合普通中分和抗鹽聚合物驅(qū)油效果對比曲線Fig.7 The flooding results comparison curve of common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer under different permeability

從表3和圖7分析可知，整體上抗鹽聚合物提高采收率值高于普通中分聚合物，尤其是平均滲透率較低的滲透率組合巖心，抗鹽聚合物溶液提高采收率值比普通中分聚合物高出約2.757%，說明抗鹽聚合物對中低滲地層的適應(yīng)性明顯好于普通中分聚合物。在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)過程中，對于不同油藏類型，應(yīng)采用更適合的聚合物進(jìn)行驅(qū)油。因此，，抗鹽聚合物對滲透率較低的葡北二斷塊有更好的適應(yīng)性。

4 結(jié) 論

（1）綜合對比不同濃度聚合物驅(qū)替壓力、含水率與原油采收率，確定普通中分聚合物溶液最佳濃度為1 200 mg/L，抗鹽聚合物溶液最佳濃度為700 mg/L。

（2）綜合考慮不同注入量下聚合物溶液驅(qū)油過程的壓力變化與采收率增幅程度，確定兩種聚合物溶液最佳注入量均為0.64 PV。

（3）綜合對比兩種聚合物驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抗鹽聚合物提高采收率值整體高于普通中分聚合物，對于平均滲透率較低的滲透率組合巖心，其提高采收率值比普通中分聚合物高出約2.757%，因此抗鹽聚合物對于葡北二斷塊油藏將具有更好的適應(yīng)性。

［1］ 牛金剛．大慶油田聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識[J]．大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2004，23(5)：91-92．

［2］ 張學(xué)佳，紀(jì)巍，康志軍，孫大勇，單偉，那榮喜，王建．聚丙烯酰胺的特性及應(yīng)用[J]．化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2008，29(5)：47．［3］ GLASS J E. Dynamics of roll spatter and tracking partII: formulation effects in experimental paints[J]. Jour-nal of Coating Technol, 1978, 50(640):61 -68.

［4］ BLAKE D M. Effect of molecular weight on performance of cellulosic thickeners in latex paints [J]. Journal of Coating Technol, 1985, 55(701):33-42.

［5］ Hall J E, Hodgson P, Krivanek L. Influence of rheology modifiers on the performance characteristics of latex paints[J]. Journal of Coating Technol, 1986, 58(738):65 -73.

［6］ 任占春，張文勝，秦利平．有機(jī)鋯交聯(lián)劑OZ-I應(yīng)用研究[J]．油田化學(xué)，1997，14(3)：274-276．

［7］ 張祥云，吳風(fēng)芝．礦化度對交聯(lián)聚合物成膠的影響[J]．大慶石油學(xué)院學(xué)報,1990，14(2)：28-30．

Parameter Optimization and Flooding Effect of Polymer Solution in No.2 Block of Pubei Oilfield

ZHANG Ji-hong, ZHANG Jing, LI Zhong-ling
（Key Laboratory of Enhance Oil and Gas Recovery of Education Ministry, Northeast Petroleum University, Daqing Heilongjiang 163318, China）

The permeability of NO.2 Block of Pubei in Daqing Oilfield is low, and interlayer heterogeneity is serious, resulting a low cumulative recovery, thus NO.2 block deserves further exploitation; In addition, this block has entered into the period of high water content, and the salinity of formation water is high, so stable development of NO.2 Block of Pubei has some difficulties. In this thesis, aiming at these problems, injection concentration and injection volume of the common polymer with middle relative molecular mass and salt resistant polymer were optimized, the oil displacement efficiencies of the two polymer solutions were compared and analyzed, then the best injection concentration and injection volume of the two polymer solutions were determined, and suitable polymer for NO.2 block of Pubei was screened out.

Salinity; Injection concentration; Injection volume; Oil displacement efficiency

TE 357

A

1671-0460（2015）08-1828-04

2015-02-05

張繼紅（1969- ）女，博士，教授，博導(dǎo)，從事提高油氣采收率原理與技術(shù)研究，黑龍江省大慶市東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院。Email：dqzhjh@126.com。

張靜(1988- ) ，女，在讀碩士生，從事提高油氣采收率原理與技術(shù)研究。E-mail:1773101545@qq.com。