油田聚合物配制注入技术优化简化

油田聚合物配制注入技术优化简化

                                王楠

                     大庆油田第六采油厂第七作业区

摘要：近些年来，我国社会不断进步，大部分油田已进入３次采油阶段，为了保证石油采收率，需要对３次采油技术的真实性能进行评判。提出了油田企业聚合物驱油的性能评价和测试方法。该方法首先构建了聚合物驱油的评价模型，即对聚合物、碱及表面活性剂的用量和转化情况详细说明和计算，同时探究了影响聚合物驱油的影响因素，将影响因素的影响力控制到最低，最后对聚合物驱油的性能进行了评价，包含增黏性、耐温性、热稳定性、驱油效率及非均质岩心模型的分流量。根据以上指标综合判断了聚合物驱油的真实能效。

关键词：油田；聚合物配制；注入技术；优化简化

引言

原油是社会发展中至关重要的能源之一，在保障国家能源安全方面具有重要意义。维持原油的稳定供应，对于后疫情时代世界经济的复苏具有重要意义。由于油藏的复杂性，原油开采需要经历一次采油、二次采油和三次采油等阶段，以提高原油采收率，使得油田得到充分的开发。其中，聚合物驱是三次采油的重要技术之一，它具有成本低、采收率高以及技术成熟等特点。目前，聚合物驱广泛应用于各大油田，成为提高原油采收率的重要技术保障。

1实验部分

1.1材料和仪器

聚合物堵塞物、注聚用聚合物、Ｓ岩层，由渤海油田现场提供；黏土、高岭土、绿泥石、蒙脱石、伊利石、石英砂、钠长石、钾长石，河北灵寿某公司；氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、三水合氯化铁、甲苯、溴化钾和双氧水等，均为分析纯试剂，国药集团化学试剂有限公司。

分析天平（ＢＳＡ224Ｓ，德国赛多利斯公司），真空冷冻干燥机（ＦＤ－1－50，北京博医康实验仪器有限公司），马弗炉（ＨＲ－Ｂ1000，洛阳华熔窑炉有限公司），傅里叶变换红外光谱仪（Ｎｉｃｏｌｅｔ　8700，美国赛默飞世尔科技公司），扫描电子显微镜（ＧｅｍｉｎｉＳＥＭ 450，德国蔡司公司），电感耦合等离子体质谱仪（ＩＣＰ－ＭＳ，Ｐｌａｓｍａ　Ｑｕａｄ3，英国ＶＧ质谱仪公司），动态光散射粒度仪（ＤＬＳ，Ｎａｎｏ－Ｂｒｏｏｋ－900Ｐｌｕｓ，美国布鲁克海文仪器公司），高压反应釜（实验室自制）。

1.2实验方法

首先，配置一定浓度的聚合物溶液，并向其中加入原油，充分搅拌混合均匀后，再加入无机矿物和无机盐溶液。由于体系黏稠度较大，需要手动搅拌确保混合反应。随后，将混合物转移到高压反应釜中，并在65℃和10ＭＰａ的压力下进行熟化反应24ｈ。最后，将混合物取出，观察聚合物堵塞物形态。

2聚合物驱油测定方法

2.1聚合物反应时间对单体转化率的影响

聚合物在共聚反应初始阶段，单体转化率会随着反应时间的推迟而渐渐提升，但到达一定峰值后，单体转化率会逐渐走向平稳状态；单体转化率在10ｈ之后，其转化率已经到达96％以上，此时已经到达聚合物驱油的要求，因此将共聚反应控制在8～10ｈ之内最佳。

2.2反应温度对共聚物性能的影响

聚合物驱油的共聚反应实际上是水溶液的聚合，该技术对反应温度的要求极为苛刻，不符合要求的温度会直接影响聚合反应的速度，且反应所生成的产物也会随着反应速度的增大而降低。因此，反应的温度也会影响产物的表面黏度。为了降低偶然性，保证其他条件不变，分别在２种环境下研究温度对聚合物黏度的影响，分别是蒸馏水及标准盐水。２种溶液下聚合物的表面黏度变化情况基本已知，均是先随着温度的升高黏度也在逐渐升高，但到达一定峰值后，黏度会随着温度的升高而降低。温度的临界值为50℃，当温度小于临界值，就会导致引发剂的分解速度因温度的升高而升高，从而出现自由基速度增加的情况，随即出现聚合物反应速率增大及单体转化率增加的现象；但温度大于临界值，引发剂分解速率和自由基速率均会加快，导致最终生成的产物分子量降低，则聚合物溶液的黏度随之下降，因此最佳聚合反应温度是50℃。

3实验结果与讨论

3.1聚合物耐盐性能

PZ-3为疏水缔合聚合物,矿化度较低时,聚合物高分子链条中疏水基团间的缔合作用增加,能够阻止分子链的收缩,导致表观黏度增加,随着矿化度的进一步提升,极性分子进一步压缩聚合物链,促使分子链收缩,其流体力学体积减小,黏度大幅度下降,矿化度为30000mg/L时,黏度保留率为85%。PZ-7随着矿化度的升高,黏度逐渐降低,主要原因为随着矿化度的提升,PZ-7相对分子质量较小,聚合物分子支链较多,在极性分子的压缩条件下,会发生卷曲,分子支链缠绕增加,空间结构被破坏,表现为表观黏度的迅速下降,矿化度为30000mg/L时,黏度保留率为23%。PZ-8随着矿化度的升高,黏度逐渐降低,但是降低的幅度较小,主要原因为,矿化度的提升时由于聚合物的高相对分子质量,且聚合物支链较少,电解质对聚合物的压缩空间有限,聚合物黏度下降幅度逐渐平缓,矿化度为30000mg/L时,黏度保留率为93%,黏度保留率最高。

3.2聚合物流变性能

随着低振幅区域,损耗模量G″大于储能模量G',此时表现出黏性,随着振幅的提升,疏水基团的疏水作用被削弱,聚合物溶液由疏水作用逐步转变为聚合物缠绕作用,空间网状结构的稳定性逐步增强,在流变性上表现为储能模量逐渐大于耗能模量,流变性为弹性。随着振幅的提升,PZ-7的储能模量和损耗模量也逐渐增强,但是整体模量的数值小于PZ-3,推测聚合物PZ-7在高振幅的作用下,聚合物的功能性支链被剪切破坏,聚合物溶液水相连续性被破坏,呈现出一定的弹性。随着振幅的提升,PZ-3的储能模量和损耗模量也逐渐增强,但是PZ-8的损耗模量一直大于储能模量,推测聚合物PZ-8在高振幅的作用下,只是聚合物分子弯曲程度降低,聚合物本身的高线形未被破坏,且溶液的水相连续性得以保持,从流变性结果可以显示,聚合物一直呈现黏性。

3.3聚合物微观形貌

PZ-3为接枝型的疏水缔合聚合物,微观表现分子内存在疏水缔合作用,形成空间交互网络结构,导致水溶液中存在疏水微区,使水溶液的表观黏度增加。P-7为功能性支链聚合物,该聚合物因分子内的卷曲缠绕,具备空间交互网状结构,增加水溶液的黏度。PZ-8为高线形聚合物,聚合物微观结构呈现出高度线性特点,在剪切或者高矿化度条件下,聚合物分子发生轻微卷曲,保持聚合物水相的连续性,聚合物黏度降低幅度小。

3.4絮凝剂和助凝剂用量对絮凝效果影响

絮凝剂的投加量是影响絮凝过程的重要因素之一。聚合硫酸铁投加量为1.4mL时，TOC的去除率为78%，此后随着聚合硫酸铁投加量的不断增加，TOC的去除率有轻微下降：此外，在1.4mL投加量下，混凝后出水浊度最低可达到78NTU，随着继续增加聚合硫酸铁用量，出水浊度持续增加，切增加速度较快。一般地，高分子絮凝剂在絮凝过程中通过电中和、架桥、网捕等作用，与水中微粒吸附在一起，若用量较小，胶体离子表面没有聚集足够的絮凝分子就无法形成体积较大的絮体，无法使废水中的胶体完全脱稳，因此絮凝效果较差：如果加入量过大，离子表面活性降低，会发生再稳现象，絮凝效果变差，出水浊度增加，水处理费用成本也会相应增加。含聚采出水经过过碳酸钠的氧化降解作用后，虽然发生了脱色和“破胶”，但要进行絮凝和沉淀分离还比较困难，于是根据上述实验结果加入9阳离子聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁组合的絮凝剂、发现组合絮凝剂很容易使“脱色-破胶”后的采出生水发生絮凝，处理效果良好。

结语

随着油田使用驱油剂浓度的增强，聚合物驱油体系的黏度及黏弹模量也随之增大。经过对聚合物驱油影响因素及对聚合物驱油的各项评价指标的分析，得出其热稳定性良好、驱油效率佳，且该体系能够有效封堵高渗透层，显著改善油井岩心的非均质性，并且该技术自身带有持续性的剖面调整及驱替能力。

参考文献

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作者简介：王楠（1985.02），男，汉族，籍贯辽宁抚顺，第六采油厂第七作业区，配制工技师，现主要从事配制站大班工作。邮寄地址：大庆市让胡路区庆新街道8-5-2-401  王楠  19528352007