国标-》辛50耐温抗盐交联聚合物驱油技术研究与试验

辛50耐温抗盐交联聚合物驱油技术研究与试验田玉芹1汪庐山1吕西辉1赵明宸21中国石化胜利油田有限公司采油院；2中国石化胜利油田有限公司东辛采油厂摘要本文介绍了一种由SCL有机金属交联剂形成的耐温抗盐交联体系。体系耐温85、耐盐80000蝉，L在CA2MF3000ML热稳定性良好，半年粘度保留率大于，ON研究了交联体系的化学变联机理，提出了分子球结构模型。研究了体系在高温高盐条件下的动态交联规律，得出在流动过程中，体系可以发生交联，高剪切速率下交联时间延长。后续水驱条件下残留交联凝胶保持了良好的稳定性。该技术在胜利油田东辛辛50湿度85。C、矿化度5100嘶叫LCA2MF2伽R吲L的试验区开展了先导试验，初步见到试验效果。一、概况根据三次采油提高采收率潜力评价胜利油田适台化学驱单元143个，地质储量LO76X108T。一类单元18个，地质储量272LOST；二类单元24个，地质储量268L扩T一、二类储量已开展聚合物驱先导试验或工业化推广；三类单元85个，地质储量4571舻T。二、三类单元油藏温度高、矿化度商、油稠，开展通常的聚合物驱提高采收率风险较大，因此研究耐温抗盐驱油体系追在眉睫。在高温高矿化度油藏实行化学驱首先要解决的问题是驱油体系的耐温抗盐性。解决这一问题的主要途径有两种一种是通过引入耐温抗盐基团研制耐温抗盐聚合物；另一种是通过利用现有的聚合物加入优选的交联剂形成交联网状结构，改善体系的耐温耐盐能力。交联聚合物体系在适当条件下，利用聚合物驱在用聚合物与交联剂通过化学活性基团间的相互作用可形成由众多聚合物和交联剂组成的具有不同于原聚合物物理化学性能的集合体，使体系的粘度提高、强度增大。通过控制聚合物与交联荆浓度和交联点密度，可获得不同强度或流动性的弱凝胶体，以满足不同的应用要求。交联聚合物体系由于形成了三维网状立体结构，致使流体力学体积变大，增粘效果明显，其对氧、细菌及矿化度的耐受性大大增加；交联聚合物的抗盐性、耐温性、抗剪切等性能均明显优于单纯聚合物，热稳定性也有大幅度提高，这将是解决驱油体系耐温抗盐问题最有效和最现实的途径之一。二、耐温抗盐交联聚合物室内研究驱油体系性能通过研究室内合成了SC一1有机金属交联剂耐温抗盐交联剂。该交联剂具有增粘效果好、缓交联等特点，形成的交联驱油体系耐温85，耐盐80000MGL。246室内对AX74聚合物形成的交联体系在85。C、80000MGL条件下的性能进行了评价配方为HPAMI500MGLSCL交联剂700MGL，结果见图1、图2。4020OO80定龟60目魁40世撂20舞O5010015020050100150200恢复时间H时间，D图1体系剪切恢复性曲线图2交联体系热稳定性曲线性能评价表明利用现有的聚合物千粉与该交联剂在高温高盐条件下形成的交联体系具有良好的增粘性、剪切恢复性、热稳定性，研制的耐温抗盐有机金属交联体系耐盐达80000MLCA2MF为3000MGL，耐温85。二耐温抗盐体系化学交联机理研究及再认识1有机金属体系交联基团的确定利用可见光谱法和粘度法研究了HPAMCR3体系的交联基团。使用的仪器分别为7211分光光度计上海第二分析仪器厂产品和NDJ1旋转粘度计上海天平仪器厂产品。图3反映了不同水解度的HPAM与C，体系透光度随交联时间的变化。实验条件为波长570NM，蒸馏水作参比。HPAM浓度5000MGL；C，浓度100MGL。由图3可以看出，在实验条件下，水解度为24的样品基本没有发生交联，水解度为18，261的样品产生了良好的交联。HPAM中的酰胺基在碱性条件下水解为羧基和羧钠基，水解度越大，HPAM的羧基越多，HPAMCP体系透光率越低，交联程度越高。说明交联与羧基含量有关，因而HPAM的交联基团是羧基。单纯HPAM溶液透光率变化不大。图4是不同水解度的HPAM与C，组成的交联体系粘度随交联时问的变化曲线。实验条件为HPAM浓度为5000MGL；CP浓度为100MGL；矿化度为5727MGL；温度为70。实验结果表明，水解度越大，交联粘度增加，粘度增高，证明交联程度增强。再次证明了HPAM的交联基团是羧基。图3HPAMJ口体系透光率与时间曲线图4HPAMCP体系粘度与时间曲线2472HPAMCR3体系交联过程及分子球结构模型将HPAM相对分子质量3C0万，水解度分别为24，91，180和261配成浓度为10000MGL的溶液，其中含有100唰L的NACI。交联剂C，溶液由CRCB6H20制备。粒度采用ZETASIAER3000英国MALVEM公司产品测定，入射光角度为90。，入射光波长为633NM。实验发现IIPAM溶液无粒度响应，在室温放置30D后，也无粒度响应，证明高分子无规线团没有颗粒特性。水解度为24的样品一直没有粒度响应，证明没有发生交联；而水解度为91，18O和261的样品体系在交联约6H以后，可测到颗粒的存在，说明其在C，交联作用下形成了具有一定固体特性的颗粒。研究认为，交联体系的结构状态是由单分子HPAM的部分羧基与酰胺基间的氢键作用、分子内部分羧基与C，的化学键作用形成的单分子球及少量的单分子球簇，靠分子间的部分羧基与C，的化学键作用交联形成空间网络结构，交联体系具有一定粘弹特征，它可以束缚大量水。分了球结构模型见图5。有机铬交联剂为C，有机螯合型络合物，HPAM有机铬的交联，其实质也是HPAM与有机铬交联剂中的C，发生交联，因图5分子球咕构模型此，HPAMCR，体系的交联机理适用于W，有机铬交联剂体系。利用机理研究提出的分子球结构模型进一步认识了耐温抗盐交联体系的性能。由于有机铬交联剂能缓慢释放出C，部分次活性的交联点又参与分子间交联，形成新的网络结构。因此，交联聚合物具有良好的耐温、抗盐、剪切恢复等特性。三在多孔介质中动态交联规律研究在模拟东辛地层条件下，在56M的长岩心管内研究交联聚合物段塞的动态交联规律。该物理模拟实验装置在模型设计、模型与原型之间的对应参数及实验运行参数的匹配、数据处理等方面均是在相似理论的指导下设计的。岩心管直径038M，沿流程布置了12个精度为01级的压差传感器，其测量值对应为P，P佗。如图6所示。N广卜一JL且A_LR，_了了7_歹罗_幽6模型管流动压差测量不意图图7是剪切速率为86S“时，交联聚合物在多孔介质中流动过程中，动态交联实验数据整理结果。在交联剂和聚合物混合的时刻起，交联反应随着时间的推移不断发生，冻胶的粘度不断上升。由于即使在条件相同的情况下，每次配制的聚合物溶液初始粘度也有一定差别，因此，为了表征交联造成的聚合物溶液粘度上升的程度，定义了等效无量纲粘度，它是交联聚合物流动过程中通过达西公式计算得到的终时平均粘度与聚合物溶液的初始粘度的比值。厂T1H厂一一，厂7R。F一一05M越爵删喊籁辨膏，L卜46M3幺一，J20406080100120时间，H图7交联聚合物在多孔介质中流动过程中动态交联实验结果86S一图中结果显示1从交联剂和聚台物混合的时刻起，交联反应随着时间的推移不断发生，冻胶的粘度不断上升。2交联聚合物在岩心管中流动时能形成良好的交联冻胶，多孔介质中流动交联聚合物的初始交联时间为6。7H，终时交联时间大于80H。3多孔介质中流动着的交联聚合物可以通过交联，使得聚合物的交联粘度达到接近静态交联的终时交联粘度。4入口段一直是新配制的交联聚合物溶液流动，理论上在模型管的人口段交联现象应不明显，应表现为流动压差P比较小。但从实验结果看，在实验一段时间后，入口段单位长度上的压差随着时间也在增大，这表明入口段存在吸附交联的现象。5聚合物、交联剂的吸附作用而对体系产生的不利影响是短暂的，不会对整个交联体系产生大的影响。四交联聚合物段塞的稳定性用03PV交联聚合物段塞驱替过程中，沿整个模型管的等效粘度测量结果见图8。由图可以看出，交联聚合物注入岩心后，随着时间的推移，逐渐开始交联，后续水注入后，交联聚合物由于交联后形成大分子链，在后续水的稀释下暂时表现为单位长度压力降变小，使得测量的等效粘度降低。但是，交联聚合物的延迟交联特性使得交联聚合物在一定时间后交联强度变大，形成冻胶，宏观表现为等效粘度不断升高。随着交联聚合物冻胶的形成和交联强度的不断提高，岩心中单位长度的压力降不断增大。交联剂与聚合物溶液在多孔介质中一旦发生交联，形成交联聚合物冻胶，会造成较大量的滞留，使得多孔介质的流动阻力系数提高，表现为单位长度压差增高。图9、图10是利用环境扫描电镜得到放大200倍的注聚合物合物段塞、交联聚合物段塞，再利用后续水驱过后岩心的微观照片。可以清楚地看出，交联聚合物段塞流过后，岩心中的残留比较多，随着交联反应的进行，相对于岩心砂粒间的喉道来讲，链状的大分子团形成，它们在多孔介质中24口的运动受阻，导致较大数量的残留。而聚合物段塞经后续水驱后被驱扫的比较干净。蜊錾翳删性01020304050607080时IH|，H图8O3PV交联聚合物段塞动态交联过程中的等效无量纲粘度测量在后续水驱的条件下，残留冻胶保持了较好的稳定性，这一特性进一步说明交联聚合物应用于非均质地层可以起到调剖的作用。图LO交联聚合物段寒后续水驱图9聚合物段塞后续水驱后后放大200倍微观照片放大200倍微观照片三、辛50耐温抗盐交联聚合物驱油先导试验一辛50块概况沙二8砂组含油面积066KII，地质储量161LOT，目前井网下标定可采储量935104T，其中沙二83“单层厚度达1020M，而812则是以2M左右的薄层砂岩为主，油层埋深在22502350M。沙二8为三角洲前缘河口沙坝沉积，岩性以细砂岩、粉砂岩为主，平均空气渗透率101610。,TTM2，有效渗透率32310。衄F，非均质变异系数O607。以中高渗透层为主。目前油层温度85，地下原油粘度72NLPAS，地层水为CACI型，矿化度较高，总矿化度达到509966MGL，其中CA2MF浓度为24325MGL。试验区注入井3LI，油井5EL。二方案设计情况1配产配注结果各单井配注根据井组砂体孔隙体积系数及各井组的注采比进行初配，然后结合井组实际250的注入情况、生产状况、历史最大注入能力和注聚合物经验做综合调整，确定了初期的配注量，设计单井初期试配160200M3D，平均175矗，D，单元注入速度700M3D。2推荐矿场注入方案设计推荐辛50单元注交联聚合物驱现场实施方案为注入速度0082PVA，注入总量025PV，分两段塞注入，第一段塞注入005PV，聚合物浓度为1800MG1。，交联剂浓度为700MGL；第二段塞注入02PV，聚合物浓度为1600MGL，交联剂浓度为700MGL。设计方案见表1。表1交联聚合物驱设计方案段塞尺寸注入液量聚台物溶液浓度聚合物用量交联剂浓度交联剂用壁连续洼时间段塞10矗RAGCLI耐L005156183191700109222302624160011345彻436889L合计02578016401453670054611143矿场实施增油效果预测预测该方案现场提高采收率75，增产原油1201104T，IT当量聚合物增产原油715T，注入第2年见效，有效期14年，第36年为见效高峰期。三试验进展及效果1试验进展辛50耐温抗盐交联聚合物驱项目于8月6日开始陆续注入1800MGI，聚合物溶液，9月10日开始陆续添加SGL型交联剂700MGL。截止到2005年8月底累注聚合物合物干粉3432T，累积注交联剂65T，注入聚合物溶液2685104M3。2试验效果1注入压力上升，吸水能力下降。辛50沙二8注聚合物井组从2003年8月注聚合物以来，2EL正常注聚合物井注入压力X50一81和X5024从注聚合物前的88MPA上升到目前的12MPA，上升32MPA；注聚台物后试验区吸水能力下降，往水强度由11矗DMMPA下降到06M3DMMPA。2霍尔曲线出现拐点。注聚合物时霍尔曲线直线段与注水时之比为阻力系数。计算注聚合物前霍尔曲线斜率为000101246，注聚合物后霍尔曲线斜率为000409572，残余阻力系数为404，说明注聚合物见到了一定效果图11。霍尔曲线阻力系数增加反映了段塞逐渐形成。隶鞋桀柳累计注体积，104M3图11霍尔曲线2513生产井动态变化。50一77井、X50X27井均见到了一定的试验效果。50一77井日产油由32T上升至7IT，含水由92T1轾90。X50X27井含水由94T降至918。四、结论1研制形成了耐温抗盐系列交联聚合物驱油体系MG。30THNGL，体系半年粘度保留率大于70。2采用多种手段对交联