一种高黏性驱油剂配方的研究_刘正奎

文章编号：１６７３－８２１７（２０１３）０１－０１１３－０３一种高黏性驱油剂配方的研究刘正奎１，涂爱勇１，秦　娟２，王忠勤３，李小平１，王　华１（１．中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳４７３１３２；２．中国石化河南油田分公司精细石蜡化工厂；３．中国石化河南油田分公司第一采油厂）摘要：针对常规驱油剂在非均质中高渗透层流动速率过快、活性置换驱油效率低、注入成本偏高的状况，开展了高黏性驱油剂配方的研究，该研究取得两方面的突破：一是在５０～８０℃温度范围内，高黏性驱油剂界面张力低于１０－２　ｍＮ／ｍ，二是在维持低界面张力的前提下，根据地层渗透性差异，黏度可在２０～６０　ｍＰａ·ｓ范围内调整，可满足非均质油田中高渗透层驱油。

经过室内岩心流动实验证实，该高黏性驱油剂在含水达到９１％以上的地层，采收率可提高１０％以上，增油效果显著。

关键词：多元复合驱油剂；配方优选；性能评价中图分类号：ＴＥ３５７ 文献标识码：Ａ 针对常规驱油剂在非均质中高渗透层流动速率过快、活性置换驱油效率低、注入成本偏高的状况，开展了高黏性驱油剂配方的研究。

由于双河油田水下分流河道和河口砂坝微相砂体吸水能力较强，注入水运动速度快，在注水井与采油井间形成水流通道，约１５．７％～２９．９％的剩余储量集中在有效厚度大于５　ｍ的弱水淹、未水淹区；约７．７％～２８．１％的剩余储量集中在有效厚度大于５　ｍ的中水淹区［１］，采用井网加密、调剖、注聚合物驱油等技术，采收率已提高到４５．４％，进一步提高开采率的难度加大。

对国内４项驱油剂产品进行分析后发现，驱油剂研究主要集中在低界面张力指标上，其采收率可在水驱油后期提高１５％以上，但由于其黏度太低，在中、高渗透层流动速率过快，活性置换驱油效率低，满足不了非均质地层驱油的需要。

为此，从界面张力、液相黏度入手，通过高黏性驱油剂的组成筛选、驱油效果评价、配伍性能等实验，最终为中、高渗透地层提供了合适的复合驱油剂配方。

经室内岩心流动实验证实，该复合驱油剂５０～８０℃温度范围内，在含水达到９１％以上的地层，采收率可提高１０％以上，增油效果显著。

１　性能要求及材料优选１．１　性能要求从驱油原理及效果上看，高黏性复合驱油剂必须满足以下要求：（１）复合体系界面张力低，有效成分含量稳定。

（２）复合体系在驱替过程中主剂本身不发生严重的色谱分离现象。

（３）复合体系受地层离子影响小，有良好的配伍性，避免出现相分离沉淀等现象。

（４）复合体系在油层岩石上的吸附滞留量较低，耐温性能好。

（５）复合体系前置液的黏度要大于２０　ｍＰａ·ｓ，使其渗流阻力增加，改变注入液流方向，从而提高驱油主剂波及体积。

（６）复合体系在天然岩心上的驱油效率比水驱显著提高５％以上［２］。

１．２　材料选择（１）在常规活性驱油剂优选方面：良好驱油剂的主剂必须具备以下几点：①有效降低油水界面张力（１０－２～１０－４　ｍＮ·ｍ－１）；②岩层吸附减少；③增溶、抗盐、耐温性能好。

其中低界面张力有利于剩余油的启动，有利于残余油的运移。

对样品ＵＰＣ，ＨＦＦＱ－Ａ、ＨＦＹＱ－Ｃ、ＨＬＹＰ等进行了优选，实验证实，不同厂家的驱油剂提高驱油效率的幅度是不同的（见表１）。

因此，主要从常规活性驱油剂使用浓度、界面张力、碱性添加剂浓度、采收率增幅等方面考虑，确定ＨＦＹＱ－Ｃ驱油剂为新型复合驱油剂的组分。

（２）增黏剂优选方面：根据地层岩石的渗透率差收稿日期：２０１２－０５－１０作者简介：刘正奎，采油工程师，１９６７年生，１９８９年毕业于重庆石油学校地质专业，现从事油田化学与提高采收率研究工作。

石　油　地　质　与　工　程２０１３年１月 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＧＥＯＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 第２７卷　第１期表１　驱油剂优选结果名称使用质量分数／‰碱性Ａ质量分数／‰界面张力／（ｍＮ·ｍ－１）采收率增幅／％ＵＰＣ　０．２５　１．５　０．０３４２　１２．１ＨＦＦＱ－Ａ　０．８０　１．５　０．０３０５　１５．７ＨＬＹＰ　０．４０　２．５　０．０６３７　１５．１ＨＦＹＱ－Ｃ　０．１５　２．００．００２６　１７．４异，为防止昂贵的驱油剂从高渗透渗流通道无效流失，应提高体系黏度，增强流动阻力，改变驱替液在油层中的液流方向，从而提高驱油主剂波及体积，改善油水流度比，提高采收率。

良好增黏剂的主剂必须具备以下特点：①增黏剂用量要小，价格便宜，能以任意比溶解到水里，根据需要，可形成８～９０　ｍＰａ·ｓ的不同黏度溶液；②增黏剂与ＨＦＹＱ－Ｃ混合，不发生化学反应产生沉淀，不分层，保持ＨＦＹＱ－Ｃ的良好驱油性能。

③增黏剂与地层岩石矿物、地层水离子，原油等配伍性好。

④增黏剂与碱性Ａ剂溶液不发生化学反应产生沉淀，以下从钻井液、压裂液、堵调液等添加剂中优选增黏剂（见表２）。

从表２可以看出：①钻井液类增黏剂增黏效果好，但界面张力偏高，可以用碱性Ａ剂调整，作为下步研究对象。

②压裂液类瓜胶与驱油剂不成胶，并产生大量气泡，推断发生了化学反映，可能改变了驱油剂性能。

③堵调液类增黏剂Ｈ１６３０增黏效果好，且Ｈ１６３０与ＨＦＹＱ－Ｃ复合后，黏度变化不大，界面张力最低。

经过对钻井液用增黏剂、酸化压裂增黏剂、堵水调剖增黏剂等的多次实验，Ｈ１６３与ＨＦＹＱ－Ｃ驱油剂配伍性，增黏效果明显，黏度可在２０～６０　ｍＰａ·ｓ范围内调整，界面张力低于１０－２　ｍＮ／ｍ，能够满足高黏性复合驱油剂的性能要求［２－７］。

２　岩心流动实验及分析经过对驱油剂及增黏剂的优选、复合试验、评价后，发现Ｈ１６３０与ＨＦＹＱ－Ｃ复合后，黏度指标及界面张力指标都很优，为此还需要验证复合后的驱油效果与复合前ＨＦＹＱ－Ｃ的驱油效果相当或提升即可。

表２　增黏剂优选结果类别名称复合使用质量分数／‰驱油剂质量分数／‰黏度／（ｍＰａ·ｓ）界面张力／１０－２（ｍＮ·ｍ－１）钻井液类Ｐ前后４４１．５３０２　２４．３２压裂液类Ｇ前后５５１．５６９不成胶堵调液ＨＮ１６３０ＨＮ１６３０前后２２１．５４７３９　２．５ 实验材料：岩心采用双河油田地层岩心。

原油采用双河油田油井原油。

实验设备：动态污染仪用于对岩心进行原油污染饱和；物模装置用于模拟地层温度，分别用水和驱油剂对岩心进行驱替，收集、计量原油，计算采收率。

实验步骤：①测试岩心长度，称量，然后用蒸馏水驱替饱和，测试基础渗透率，计算孔隙体积；②岩心再次烘干后，用动态污染仪，在８０℃、２　ＭＰａ条件下，渗滤３小时以上，取出岩心，称量，计算污染原油的净质量；③以２　ｍＬ／ｍｉｎ的排量驱替纯净水２００ｍＬ，并收集称量水驱替的原油质量；改用驱油液以２　ｍＬ／ｍｉｎ的排量驱替２００　ｍＬ，收集并称驱油液驱替的原油质量，最高驱替压力；④计算水驱油采收率和驱油液采收率。

岩心流动实验结果见表３。

从表３可以看出：ＨＦＹＱ－Ｃ在水驱油结束后，可提高采收率１８左右。

ＨＦＹＱ－Ｃ与ＨＮ１６３０复合后，在高渗透性岩石中，可提高采收率２０％左右；在低渗透性岩石中，可提高采收率１２％左右。

３　结论（１）高黏性复合驱油剂属于多元复合驱油剂，组分配伍性好，８０℃温度下不分层，无沉淀产生，黏度可在２０～６０　ｍＰａ·ｓ范围内调整，界面张力低于１０－２　ｍＮ／ｍ。

（２）高黏性复合驱油剂在高渗透性岩石中，可提高采收率２０％左右；在低渗透性岩石中，可提高１２％左右，室内驱油效果明显，预计在矿场实验中将显著提高采收率。

（３）高黏性复合驱油剂无粒径优选，黏度大于２０　ｍＰａ·ｓ，使其渗流阻力增加，改变注入液流方向，从而提高了驱油剂波及体积和活性置换效果；根据非均质渗透率差异及启动压力的差别，调整增黏剂浓度，确定合理的施工参数，可满足均质与非均质、低、中、高渗透率地层驱油的不同需要。

（下转第１１７页）·４１１·石　油　地　质　与　工　程 ２０１３年　第１期图１　全区开发指标预测在数值模拟计算过程中，利用参数估算可视化界面求解聚合物黏浓参数ＡＰ１＝２５，ＡＰ２＝１００，ＡＰ３＝４０，流变性参数θ＝１．５７２，渗透率下降系数参数ｂｒｋ＝２０，吸附参数ａ＝１．５，ｂ＝２２３。

同时用以往的手工计算求解方法进行对比，得到了同样的结果，但后者的计算时间远大于前者。

从图１可知，准确的聚合物参数估算得到了很好的拟合结果，并在此基础上进行了全区开发指标预测。

因此，参数估算的自动化可以大大提高聚合物驱的工作效率，并且准确的参数估算可以取得很好的拟合和预测效果。

３　结论（１）通过适当的数学变换，利用最小二乘法建立了参数估算数学模型，确定了求解方法，并利用ＶＢ编写了可视化界面，实现了参数估算的自动化。

（２）研制的聚合物驱数值模拟参数估算模块计算精度高，与手工计算相比，可大大提高数值模拟的工作效率，方便用户操作，易于初学者掌握。

（３）通过在实际区块历史拟合中的应用，表明该计算模型和方法具有参数估算的准确性，同时缩短了历史拟合所用时间，为开发指标预测奠定了较好地基础。

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