非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系設(shè)計(jì)及研究

呂曉華，劉 正，楊力生，李二曉

（河南正佳能源環(huán)保股份有限公司，河南 新鄭451100）

海上油田開(kāi)發(fā)受油藏與海洋環(huán)境的雙重影響，平均20%左右的水驅(qū)采收率，相對(duì)陸地類(lèi)似油田還有較大差距，開(kāi)采潛力巨大。目前，中國(guó)海上油田大多面臨高礦化度、高溫、高原油粘度等復(fù)雜油藏條件，急需提高采收率的高效驅(qū)油劑。本研究設(shè)計(jì)研發(fā)出一種適用于海上油田應(yīng)用的非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系，能夠解決海上油田海水高鹽、高礦化度對(duì)驅(qū)油劑降解及配注困難的技術(shù)難題。

非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系由0.15%的海水速溶聚合物ZJHP 與0.15%粘彈性顆粒驅(qū)油劑ZJWQ 等體積復(fù)配，能夠有效發(fā)揮速溶聚合物及粘彈顆粒的協(xié)同作用，因體系含軟固體粘彈顆粒，勝利油田將其稱(chēng)為非均相復(fù)合驅(qū)油體系[1]。與現(xiàn)有技術(shù)相比，復(fù)配的ZJHP 海水速溶聚合物30min 內(nèi)快速溶解，相比常規(guī)聚合物溶解時(shí)間及粘度大幅提高，不需要專(zhuān)門(mén)的熟化裝置。粘彈性顆粒驅(qū)油劑ZJWQ 適應(yīng)油藏范圍廣，在多孔介質(zhì)中可發(fā)生形變、運(yùn)移、堵塞大孔道，具有深部液流轉(zhuǎn)向、提高波及體積的作用。

1 研發(fā)ZJHP 海水速溶聚合物

ZJHP 是河南正佳能源環(huán)保股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)的海水速溶聚合物，在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)控制聚合單體比例、反應(yīng)過(guò)程及水解劑用量等，能夠生產(chǎn)水解度 15%～29%，分子量（1800～3200）×104的系列產(chǎn)品，滿(mǎn)足不同油藏開(kāi)發(fā)需要。

1.1 ZJHP 海水速溶聚合物分子設(shè)計(jì)

1.1.1 海水速溶聚合物ZJHP 通過(guò)在分子結(jié)構(gòu)上賦予聚合物微嵌段結(jié)構(gòu)，增加耐溫抗鹽性能；在分子間引入AMPS 基團(tuán)能夠大幅度減少二價(jià)離子對(duì)羧酸根影響，提高了抗鹽性穩(wěn)定性。

1.1.2 采用后水解工藝，合成過(guò)程中丙烯酸含量少，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)支化現(xiàn)象少，線(xiàn)性度較高，大量丙烯酸參與聚合的共聚產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)枝化程度較高，這使得聚合物可以更好地發(fā)揮驅(qū)油作用。

1.2 ZJHP 海水速溶聚合物基本質(zhì)量性能

ZJHP 海水速溶聚合物基本質(zhì)量性能依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12005-2004、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5862-2008、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HNZJ001-2019 進(jìn)行評(píng)價(jià)。固含量89.9%，水解度 17.2%，分子量 2100×104，溶解時(shí)間≤30min，不溶物0.05%，過(guò)濾因子0.06。

1.3 ZJ 海水速溶聚合物抗鹽及溶解性

實(shí)驗(yàn)采用礦化度 362mg·L-1的清水和20×104mg·L-1的模擬鹽水分別配制0.15%的ZJHP 聚合物溶液進(jìn)行粘度及不溶物檢測(cè)。表1 評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，24min 后聚合物粘度及不溶物趨于穩(wěn)定，30min 內(nèi)溶解均勻。采用 20×104mg·L-1鹽水配制的聚合物，粘度27.1mPa·s,粘度保留率達(dá)到85%以上。說(shuō)明ZJHP 聚合物具有快速溶解和較好的抗鹽性能。

表1 聚合物ZJHP 溶解性評(píng)價(jià)Tab.1 Solubility evaluation of polymer ZJHP

2 研發(fā)ZJWQ 粘彈顆粒

ZJWQ 是河南正佳能源環(huán)保股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)的粘彈顆粒調(diào)驅(qū)劑，具有耐溫抗鹽、吸水膨脹、分散性好，油藏適應(yīng)范圍廣的顯著特性。粘彈顆粒在多孔介質(zhì)中可發(fā)生形變、運(yùn)移、堵塞大孔道，啟動(dòng)中低滲透層，達(dá)到擴(kuò)大波及體積的作用。在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)不同的聚合方法及合成工藝，能夠生產(chǎn)干粉及凝膠顆粒乳液兩種形態(tài)，粒徑從50～5000 μm，滿(mǎn)足不同油藏開(kāi)發(fā)需要。

2.1 粘彈顆粒與油藏孔吼匹配的直徑計(jì)算

粘彈顆粒粒徑尺寸直接影響與地層孔隙結(jié)構(gòu)的匹配性能，粒徑尺寸是優(yōu)化粘彈顆粒的重要參數(shù)[2]。依據(jù)油藏條件，根據(jù)平均滲透率和孔隙度，利用公式能夠計(jì)算出理論上與孔吼匹配的粘彈顆粒直徑，Kozeny 方程如下：

2.2 ZJWQ 粘彈顆粒質(zhì)量性能

ZJWQ 粘彈性顆粒驅(qū)油劑通過(guò)多官能團(tuán)引發(fā)、控制交聯(lián)度，形成三維網(wǎng)絡(luò)與高分子支化鏈共存結(jié)構(gòu)。外觀(guān)為粉末狀固體顆粒，初始粒徑200um，粒徑符合率94%，有效含量89.2%。采用20×104mg·L-1的模擬鹽水配制的0.15%的粘彈顆粒驅(qū)油劑透明無(wú)沉淀，分散性較好，吸水膨脹2 倍。性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 粘彈顆粒ZJWQ 性能評(píng)價(jià)Tab.2 Performance evaluation of viscoelastic particles ZJWQ

3 設(shè)計(jì)形成非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系

粘彈顆粒與聚合物復(fù)配技術(shù)是近年開(kāi)發(fā)的新型提高采收率技術(shù)，能夠解決注入井縱向吸水剖面不均勻和封堵聚驅(qū)優(yōu)勢(shì)滲流通道，達(dá)到調(diào)整層內(nèi)層間矛盾，擴(kuò)大聚合物波及體積、抑制竄流，提高驅(qū)油效果的目的[3]。本研究針對(duì)海上油田海水高鹽、高礦化度的油藏特性，設(shè)計(jì)研發(fā)出一種適用于海上油田應(yīng)用的非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系。

3.1 非均相驅(qū)油體系配方

研究的非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系配方是由0.15%的海水速溶聚合物ZJHP 與0.15%粘彈顆粒驅(qū)油劑ZJWQ 等體積復(fù)配形成（配方：0.15% ZJHP+0.15% ZJWQ）。

3.2 非均相驅(qū)油體系巖心驅(qū)油效率評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)針對(duì)海上油田目標(biāo)區(qū)塊滲透率0.587μm2，總礦化度39000mg·L-1，65℃油藏，開(kāi)展巖心驅(qū)油效率評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 巖心驅(qū)油效率評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.3 Evaluation results of core flooding efficiency

表3 評(píng)價(jià)結(jié)果表明，采用39000mg·L-1模擬鹽水分別配制濃度0.15%的速溶聚合物ZJHP 及粘彈性顆粒ZJWQ 溶液，巖心驅(qū)油效率提高采收率分別為14.56%、10.92%，采用非均相海水速溶粘彈性驅(qū)油體系（0.15% ZJHP +0.15% ZJWQ）提高采收率達(dá)到27.74%，復(fù)配體系比單一聚驅(qū)提高驅(qū)油效率13.18%，驅(qū)油能力顯著增強(qiáng)。

4 非均相海水速溶粘彈驅(qū)油體系礦場(chǎng)試驗(yàn)

海上油田目標(biāo)區(qū)塊滲透率0.587μm2，總礦化度39000mg·L-1，油藏溫度65℃，非均相驅(qū)油體系配方：（0.15% ZJHPL+0.15% ZJWQ）。圖1 為海上平臺(tái)非均相海水速溶粘彈性驅(qū)油體系配注流程示意圖。圖2 為礦場(chǎng)CB25B-1 生產(chǎn)井非均相海水速溶粘彈性顆粒驅(qū)油開(kāi)采曲線(xiàn)。

圖1 非均相驅(qū)油體系配注流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the injection process of heterogeneous flooding system

圖2 CB25B-1 生產(chǎn)井開(kāi)采曲線(xiàn)Fig.2 Production curve of CB25B-1 production well

試驗(yàn)結(jié)果表明，高滲層得到有效封堵，中低滲中的原油被驅(qū)替出，階段含水下降12%以上，日原油產(chǎn)量從15t 提高到20t，增油降水效果明顯。

5 結(jié)論

海水速溶聚合物ZJHP 與粘彈性顆粒驅(qū)油劑ZJWQ 等體積復(fù)配形成的非均相驅(qū)油體系可以對(duì)孔隙喉道進(jìn)行有效的封堵，達(dá)到擴(kuò)大波及體積，提高原油采收率的目的。能夠解決海上油田開(kāi)發(fā)的技術(shù)難題，是一種有效的提高采收率手段。