河南油田稠油油藏化学驱油剂筛选评价

张丽庆，孔　燕，吕晓华，刘喜林，李二晓，林　杨

(1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳 473132；2.南阳二机厂石油装备有限公司,河南南阳 473006)

目前河南油田90%以上聚合物驱单元已进入后续水驱阶段，油藏温度大于85 ℃的Ⅲ类及以上油藏正开展化学驱技术攻关，急需强化老区稠油开采，实现三次采油产量接替。古城B125属普通稠油油藏，是河南油田稠油储量较多的区块，地质储量为3 090 kt，地层原油黏度653 mPa·s，油藏温度50 ℃，渗透率1 606×10-3μm2，矿化度8 565 mg/L，综合含水92.3%，采出程度10.8%，除原油黏度高外，其他地质条件与河南油田已取得二次聚驱显著效果的下二门H2Ⅱ接近，具有可借鉴的成功经验。

针对古城B125稠油油藏,我们对聚合物和聚合物表面活性剂进行性能评价，筛选出具有良好耐温性和驱油能力的驱油剂，为河南油田普通稠油油藏提高采收率提供理论依据和技术支持。

1　实验

1.1　原料及设备

聚合物表面活性剂JBJX-1粉状粒；改性聚丙烯酰胺，相对分子质量8.98×106，水解度23.20%，固含量89.44%，河南新乡化工股份有限公司；聚合物超高分子量Ⅱ粉状粒，聚丙烯酰胺类，相对分子质量33.70×106，水解度19.6%，固含量89.03%。

实验用水：双河清水，矿化度360.00 mg/L；古城B125陈化过滤污水，矿化度8 565.00 mg/L,Ca2++Mg2+含量为39.93 mg/L。

DV-Ⅱ布氏黏度计，美国Brookfield公司； U3900分光光度计，日立公司；Tracker全自动液滴界面流变仪，法国泰克利斯界面技术有限公司；TX-500型旋转滴界面张力仪，美国Temco公司；LIU10搅拌器，美国莱伯泰科仪器有限公司；SJ-27恒速驱替泵，丹麦Junair公司；热氧稳定性试验装置，江苏海安。

1.2　溶液性能评价方法

水解度采用淀粉碘化镉比色法测定[1]；相对分子质量采用PVS黏度自动测量系统测定；采用Brookfield 黏度计在7.34 s-1下测定溶液黏度；热氧稳定性评价方法采用河南油田矿场聚合物溶液，采用古城陈化污水配制，经抽空除氧(氧含量<0.5 mg/L)后移入安瓿瓶中，放入恒温箱中老化，间隔一定时间后取出，测定聚合物溶液黏度。

1.3　岩心驱替实验

将岩心抽空，饱和水(以30 mL/h注入水)，稳定后测定水相渗透率，岩心升至85 ℃恒温，饱和油(以15 mL/h注入双河Ⅶ下层系模拟油)至无水采出为止，进行后续水驱至含水100%，分别转注不同浓度驱油剂0.6 PV，水驱至含水100%，计算采收率。

2　聚合物和聚合物表面活性剂的筛选

依据 GB/T 12005—1989《聚丙烯酰胺理化性能检测方法》和行业标准SY/T 5862—1993《驱油用聚合物技术》，确定本实验驱油剂物理化学性能指标为：溶解时间≤2 h，水解度25%～30%，固含量≥89%，过滤因子≤1.5，不溶物≤0.2%，黏度保留率≥80%。采用双河清水配制驱油剂，浓度为1 000 mg/L，Brookfield黏度计0#转子，剪切速率7.34 s-1，测定温度为30 ℃，考察不同聚合物和聚合物表面活性剂的物理化学性能，结果见表1。由于JBJX-1中表面活性成分的存在，实验过程中JBJX-1泡沫较多，相对分子质量偏低且不稳定。从表1看出，超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的物理化学性能，因此，选择超高分子量Ⅱ和JBJX-1作为驱油剂。

表1　化学驱油剂的物理化学性能

3　驱油剂性能评价

3.1　长期热稳定性

采用古城陈化污水配制4 000 mg/L驱油剂母液，再稀释至2 000 mg/L，经抽空除氧封装在安瓿瓶内(氧含量<0.5 mg/L)，在50 ℃烘箱老化不同时间取出，在剪切速率7.34 s-1，50 ℃下，测定其黏度，结果见表2。2种驱油剂耐温性较好，超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率为100.2%；JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s，有利于稠油油藏驱替。

表2　驱油剂的热稳定性

3.2　耐温抗盐性能

3.2.1驱油剂浓度对黏度的影响

固定其他条件，古城陈化污水配制4 000 mg/L母液，再稀释至不同浓度,考察驱油剂浓度对黏度的影响,测定温度 30 ℃，结果见图1。随着聚合物浓度增加，超高分子量Ⅱ黏度增加；当JBJX-1溶液浓度为1 500 mg/L时，黏度达最大值，为206.9 mPa·s。

图1　2种驱油剂黏浓关系曲线

3.2.2不同驱油剂浓度下温度对黏度的影响

固定其他条件，古城陈化污水配制驱油剂母液4 000 mg/L，再分别稀释至1 500，2 000 mg/L，考察不同驱油剂浓度下实验温度对黏度的影响，结果见图2。

图2　2种驱油剂黏温关系曲线

从图2看出，随着温度增加，超高分子量Ⅱ黏度下降，下降幅度不大；相同温度下，2 000 mg/L超高分子量Ⅱ黏度高于1 500 mg/L的，表现出较好的耐温性能。聚合物表面活性剂JBJX-1性能特殊，浓度为1 500 mg/L时，出现最大黏度值，与其黏浓关系评价结果相符。

3.2.3抗盐性能

固定其他条件，采用NaCl配制不同矿化度溶液，再用其配制浓度为1 500 mg/L驱油剂溶液，考察2种驱油剂的抗盐性能，结果见图3。驱油剂溶液黏度随矿化度升高而降低；矿化度大于8 000 mg/L后，溶液黏度下降幅度变缓。这说明超高分子量Ⅱ、JBJX-1具有较好的抗盐能力。

图3　2种驱油剂黏度与矿化度关系曲线

3.3　界面流变性

固定其他条件，采用Tracker全自动液滴界面流变仪，50 ℃下，分别考察不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX-1与正十二烷的界面平衡黏弹模量和弹性模量，结果见表3。

表3　2种驱油剂的界面黏弹性能

从表3看出，随着超高分子量Ⅱ浓度增加，溶液的界面黏弹模量和弹性模量逐渐增加，当浓度达2 000 mg/L后，溶液黏弹模量和弹性模量快速提高，相应的油水界面张力也明显增加。随着 JBJX-1浓度增加，溶液的界面黏弹模量和弹性模量逐渐增加，当浓度达2 000 mg/L后，溶液黏弹模量和弹性模量逐渐下降，油水界面张力也呈下降趋势，JBJX-1溶液在高浓度条件下呈现一定的聚表二元体系的界面黏弹性能。相同浓度条件下超高分子量Ⅱ的黏弹模量和弹性模量均高于JBJX-1，而JBJX-1溶液的油水界面张力低于超高分子量Ⅱ。

3.4　油水界面张力

固定其他条件，采用TX-500型旋转滴界面张力仪，考察不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液分别与古城B125区块原油间界面张力，结果见表4。超高分子量Ⅱ没有表面活性特征，体系油水界面张力较陈化污水没有明显变化。JBJX-1表现出一定的表面活性，体系油水界面张力随浓度上升而下降，但下降幅度不大。

表4　超高分子量Ⅱ和JBJX-1的油水界面张力

3.5　静态吸附性能

实验采用60目石英砂，砂液比为1∶10，配制不同浓度超高分子量Ⅱ和JBJX溶液，放置50 ℃恒温振荡水浴吸附24 h，经离心机分离，取上部清液，采用分光光度计测定吸附后浓度，计算静态吸附量，结果见表5。

表5　2种驱油剂的静态吸附量

从表5看出，超高分子量Ⅱ溶液随浓度增加静态吸附量略增加，浓度为2 500 mg/L时，吸附量达最大值，为9.43 mg/g。JBJX-1在浓度较低时吸附量较低，浓度为1 500 mg/L时，吸附量仅为5.28 mg/g；但当浓度大于1 500 mg/L时，吸附量快速增加；浓度2 500 mg/L时，吸附量达17.65 mg/g。因此，JBJX-1浓度以1 500 mg/L较合理，驱油效率有待进一步考察。

3.6　驱油剂分子尺寸与地层孔喉的配伍性

采用古城陈化污水配制1 500 mg/L的超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液，在0.2 MPa下，检测300 mL驱油剂溶液滤通过孔径10 μm核孔滤膜时总滤过量随时间的变化，考察超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液水动力学分子尺寸与地层孔喉的配伍性，结果见图4。超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液总滤过量随滤过时间增加而上升，均顺利通过滤膜。由于古城B125区块孔喉中值半径为2.81～34.24 μm，平均12.08 μm。因此，超高分子量Ⅱ和JBJX-1溶液能通过该地层，发生堵塞的几率小，超高分子量Ⅱ比JBJX-1具有更好的通过能力。

图4　2种驱油剂滤过量与滤过时间的关系曲线

3.7　岩心驱替实验

3.7.1注入性

采用超高分子量Ⅱ和JBJX-1进行岩心驱替实验，分别考察其注入性，结果见图5和图6。从图5看出，超高分子量Ⅱ浓度2 000，2 500 mg/L时，注入性良好，注聚阶段注入压力迅速上升，出现注入压力平台期，转后续水驱注入压力快速下降至平稳。从图6看出，JBJX-1浓度1 500 mg/L时，注入压力逐渐上升至平稳，后续水驱阶段注入压力下降，但较高且不稳定；浓度2 000 mg/L时，注入压力先上升至1.8 MPa，再迅速下降，后续水驱阶段注入压力保持较高且不稳定。注入性实验结果表明，超高分子量Ⅱ注入性明显好于JBJX-1。

图5　超高分子量Ⅱ注入压力与注入量关系曲线

图6　JBJX-1注入压力与注入量关系曲线

3.7.2岩心驱油效率实验

采用柱状人造岩心φ2.5 cm×30 cm，实验温度50 ℃，古城陈化污水配制4 000 mg/L驱油剂母液，再稀释至设计浓度，注入量为0.6 PV，进行岩心驱油效率实验[2-4]，结果见表6。超高分子量Ⅱ浓度为2 000,2 500 mg/L时,水驱后提高采收率分别为17.7%,21.11%。JBJX-1浓度为1 500 mg/L时，提高采收率15.68%；1 500 mg/L的提高采收率明显高于2 000 mg/L的，与聚合物表面活性剂基本性能评价结果相符。

表6　不同浓度驱油剂驱油效率评价

综上所述，超高分子量Ⅱ和JBJX-1比较，性能稳定，驱油效率高。因此，建议选择超高分子量Ⅱ,浓度为2 000～2 500 mg/L，注入量0.6 PV开展矿场试验。

4　结论

1)根据国家和行业标准对聚合物和聚合物表面活性剂进行筛选，初步确定聚合物超高分子量Ⅱ和聚合物表面活性剂JBJX-1作为驱油剂。

2)超高分子量Ⅱ和JBJX-1具有良好的长期热稳定性，超高分子量Ⅱ老化90 d黏度保留率为100.2%；JBJX-1老化90 d黏度由116.3 mPa·s上升至652.1 mPa·s，有利于稠油油藏驱替。

3)超高分子量Ⅱ没有表面活性特征，体系油水界面张力较陈化污水没有明显变化。JBJX-1表现出一定的表面活性。JBJX-1在浓度较低时吸附量较低，浓度2 500 mg/L时，吸附量达17.65 mg/g；而超高分子量Ⅱ吸附量达最大值，为9.43 mg/g。

4)岩心驱替实验表明，超高分子量Ⅱ比JBJX-1注入性更好；建议选择超高分子量Ⅱ,浓度为2 000～2 500 mg/L，注入量0.6 PV，在古城油田B125区块开展矿场试验。

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