DS800新型抗盐聚合物驱油剂研制与性能评价_李雪峰.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 56 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 DSDS800800 新型抗盐聚合物新型抗盐聚合物驱油剂研制与性能评价驱油剂研制与性能评价 李雪峰，岳 青，王 鑫，李 敏（大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江 大庆 163000）摘摘 要要：大庆油田三类油层储层物性差、粘度矿物含量高，地下原油驱动难，采用低分子量聚合物才能实现驱替剂顺利注入，但普通低分聚合物增粘性弱、稳定性差、用量大、提高采收率幅度有限。为进一步提升三类油层聚驱效果，开展了低分抗盐聚合物驱油剂研制与室内评价。通过将抗盐单体、疏水单体和丙烯酰胺共聚，研制出了适用于大庆油田三类油层的 DS800 低分抗盐聚合物，室内评价表明其分子量低、增粘性强、抗盐性能优、驱油效果好，同时可大幅节省聚合物用量。DS800 新型抗盐聚合物已实现工业化连续生产，并已开展三类油层现场试验，预计方案提高采收率可达到 10 个百分点，可为大庆油田三类油层三次采油提供优质的化学剂支撑。关键词关键词：三类油层；抗盐；聚合物；评价 引引 言言 大庆油田三类油层以外前缘相沉积为主，具有“薄、窄、差”的发育特征，与一类油层相比，三类油层渗透率低、粘度矿物含量较高，地层水矿化度相对较高，采用低分子量聚合物才能满足注入能力需求，但普通低分聚合物增粘性弱、稳定性差，达到注入方案粘度所需聚合物的浓度较高。自2006 年以来先后开展了 3 个三类油层聚合物驱现场试验，提高采收率仅为 58 个百分点，大幅提高采收率技术尚未形成。因此，为尽快实现产量有序接替，为了进一步提高聚合物驱开发效率，节约聚合物干粉用量，设计了新型抗盐聚合物的分子结构，开展了 DS800 抗盐聚合物的研制生产及室内评价，并成功投入现场应用。1 1 DSDS8 80000 高分抗盐聚合物的研制高分抗盐聚合物的研制 在明确常规抗盐聚合物分子结构与性能关系的基础上，以丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰基-4-甲基哌嗪丙磺酸钠（SHMP）、磺化苯乙烯（SSS）单体为主要合成原料，加入复合引发体系以及助溶剂，采用溶液聚合法共聚后，成功研制了 DS800抗盐聚合物。DS800 抗盐聚合物通过丙烯酰胺与疏水、刚性单体三元共聚、后水解制备。其中，疏水单体具有强极性的侧基，可降低电解质和高价离子对聚合物双电层的压缩与置换作用，提高流体力学体积和抗盐能力；刚性单体具有空间位阻较高的侧基，可提高聚合物分子链蜷曲与缠绕运动能垒，使分子链更趋于线性，提升多孔介质注入和通过能力。2 2 DSDS8 80000 抗盐聚合物室内评价抗盐聚合物室内评价 选取已应用的普通 800 万分子量聚合物，以及新研制的DS800 新型抗盐聚合物，开展室内评价对比分析，得出数据如下：2.1 黏性能评价 采用现场清水配制 5000mg/L 聚合物母液，清水稀释至目标浓度，检测聚合物的黏浓关系。在污水体系中，DS800抗盐聚合物增黏性能好于 800 万普通聚合物（如图 1）。在相同浓度为 1000mg/L 时，DS800 抗盐聚合物溶液粘度为17.6mPa.s,普通 800 万聚合物仅为 11.7 mPa.s。随着配制浓度增加，粘度增幅比例进一步加大。DS800 抗盐聚合物可降低用量 20%。图图 1 1 聚合物的黏浓关系曲线聚合物的黏浓关系曲线 2.2 黏度稳定性能评价 图图 2 2 不同聚合物黏度稳定性评价曲线不同聚合物黏度稳定性评价曲线 用现场清水配制聚合物母液，再用现场污水稀释至浓度DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.107 李雪峰：DS800 新型抗盐聚合物驱油剂研制与性能评价 57 为 400、700、1000、1100、1400mg/L，在无氧手套箱中将聚合物溶液保存在密闭钢瓶中，恒温 45，测定放置时间分别为 0、1、3、7、15、30、60、90 天的溶液粘度，测定溶液粘度随时间变化情况。实验结果表明，DS800 抗盐聚合物具有较好的稳定性，粘度保留率随溶液浓度的升高而增加。放置 90 天，溶液浓度为 1100mg/L 时，粘度保留率可达到 85%以上。（如图 2）。2.3 抗盐性能 图图 3 3 DS800DS800 聚合物粘度与矿化度关系曲线聚合物粘度与矿化度关系曲线 用 1000、2000、4000、7000、10000 mg/L 不同矿化度盐水分别配制聚合物母液，再用相同的盐水稀释至浓度为1000 mg/L，测定溶液粘度。结果表明，随着配制水矿化度增加，聚合物溶液粘度都呈现下降趋势，不同矿化度盐水条件下，相同浓度的 DS800 抗盐聚合物溶液粘度始终高于普通聚合物（如图 3）。2.4 室内岩心驱油实验 驱油实验条件：天然岩心，尺寸 10cm2.5cm2，饱和现场油样调配原油，现场水样清配污稀粘度为 20mPa.s 的DS800 抗盐聚合物溶液与普通 800 万聚合物溶液，剪切后以0.2mL/min 恒速注入，水驱含水至 98%后转注 0.5PV 的聚合物溶液，再后续水驱至含水 98%。天然岩心驱油试验，在相同粘度条件下 DS800 抗盐聚合物可比普通 800 万聚合物平均多提高采收率 3.3 个百分点，同时节省聚合物用量 20%。表表 1 DS8001 DS800 抗盐聚合物与普通抗盐聚合物与普通 8 80000 万聚合物天然岩心驱油能力评价结果万聚合物天然岩心驱油能力评价结果 岩心编号 聚合物 种类 体系 粘度（mPas）孔隙度（%）水测 渗透率（mD）含油 饱和度（%）化学驱 PV 水驱 采收率（%）最终 采收率（%）聚驱提高 采收率（%）平均提高采收率值（%）33-1 普通 800 20 27.02 74.74 56.16 0.5 47.76 58.21 10.45 10.21 17-3 20 24.73 88.28 65.79 0.5 48.33 58.33 10.00 13-3 20 23.21 114.53 62.11 0.5 47.46 57.63 10.17 60-1 DS800 20 27.99 70.34 57.19 0.5 46.97 60.61 13.64 13.52 10-1 20 24.79 102.85 58.23 0.5 47.83 60.87 13.04 14-2 20 25.67 118.31 59.4 0.5 47.45 60.94 13.50 13-5 20 24.18 127.27 60.39 0.5 47.1 60.99 13.89 2.5 抗吸附性评价 图图 4 4 不同聚合物的吸附黏度保留率不同聚合物的吸附黏度保留率 筛选 80-100 目天然油砂，配制浓度 1000mg/L 的聚合物溶液，以固液比 1:9 的比例混合均匀，采用多次静态吸附方法评价不同聚合物的抗吸附性能。由实验结果可以看出：在6 次吸附后，DS800 抗盐聚合物和普通 800 万聚合物粘度保留率均可达到 85以上（如图 4）。从室内评价数据可以看出，DS800 抗盐聚合物理化性能优于普通 800 万分子量聚合物，相同用量下物理模拟实验可多提高采收率 3.3 个百分点。3 3 现场应用情现场应用情况况 该产品预计在杏树岗A区进行试验。区块含油面积1.42km2，孔隙体积202.3104m3，地质储量89.1104t，平均单井射开砂岩、有效厚度分别为8.5m、5.2m，平均有效渗透率179mD。采用注采井距125m的五点法面积井网，总井数82口，其中注入井41口，采出井41口。依据室内评价结果，优化设计了驱油段塞，采用清配污稀DS800抗盐聚合物，其中段塞一设计长度0.05PV，注入浓度1200mg/L，注入黏度26mPa.s，注入速度0.14 PV/a；段塞二设计长度0.75PV，注入浓度1000mg/L，注入黏度20mPa.s，注入速度0.140.18PV/a。数值模拟预测最终提高采收率可达到10.07个百分点。58 李雪峰：DS800 新型抗盐聚合物驱油剂研制与性能评价 4 4 结结 论论 （1）通过引入了疏水单体和刚性单体，优化设计出更优的线性分子结构，进一步提升 DS800 抗盐聚合物的耐温抗盐性、注入能力和驱油效率。（2）室内评价显示 DS800 抗盐聚合物有较好的线性程度和较低的可注入渗透率下限，相同用量下，三类油层天然岩心驱油实验可多提高采收率 3.3 百分点，具有较好的应用前景。（3）DS800 聚合物已实现工业化生产，并在杏树岗 A区投入现场应用，预计最终提高采收达到可达到 10 个百分点以上。参考文献参考文献 1 孟令韬,王彦玲.一种低渗油藏深部调驱用聚合物纳米微球的制备与性能研究J.2019(05):17-18.2 王晓维.温度对超高分子量抗盐型聚丙烯酰胺黏度及剪切率的影响J.化学工程与装备,2021(04):26-28.3 彭晓娟,赵光杰.175m井距二类油层抗盐聚合物驱放大生产压差的时机J.化学工程与装备,2021(04):172-174.4 杨磊,侯珊珊.一种新型抗温抗盐聚合物降滤失剂的室内研究J.石油化工应用,2021,40(03):113-116.5 齐书磊,李慎伟.耐温抗盐速溶型驱油用聚丙烯酰胺的制备及性能研究J.胶体与聚合物,2021,39(01):11-13+17.6 王欢,刘存辉.超低水解度抗盐聚丙烯酰胺的研究与应用J.当代化工,2021,50(02):302-307.7 王立辉,孙刚,李丹.新型抗盐聚合物溶液的性能及驱油效果评价J.材料导报,2021,35(02):2171-2177.8 董振华.抗高温抗盐聚合物增黏剂的研制与性能评价J.油田化学,2021,38(01):29-33.（上接第（上接第 4848 页）页）_ 进一步的研究和分析。5 5 未来研究方向及发展趋势未来研究方向及发展趋势 目前我国投入了大量的科研资金和科研人员对含蜡油田清蜡问题进行分析和研究，研究成功了新型的乳液型清蜡剂等，但是清蜡效率低、存储稳定性差、性能单一等问题还没有彻底地解决，根据我国目前乳液型清蜡剂的发展现状来看，我国未来乳液型清蜡剂的发展方向主要有以下几个方面：（1）有机结合热清防蜡技术与乳液型清蜡剂，实现油井清防蜡效果的进一步提升；（2）乳液型清蜡剂向着低成本、多功能、高效率的方向发展，尽量地降低表面活性剂的用量，同时还能保障乳液的湿润、渗透、分散、稳定等性能不变；（3）随着我国对于环境保护的高度重视，乳液型清蜡剂也要向着绿色环保、无毒无害、存储方便等方向发展。6 6 结结 语语 经过以上的研究和分析发现，乳液型清蜡剂在最近的几年中得到了快速的发展，乳液型清蜡剂的原理就是利用乳化技术，内相使用清蜡效果较好的有机溶剂，外相使用水溶液，再添加一定量的表面活性剂，形成水包油型乳状液。乳液型清蜡剂的优势在于降低了清蜡剂中毒性物质含量，解决了温度对清蜡效果产生不利影响等问题，同时还保留了有机溶剂清蜡效果，在目前油田清蜡剂的使用中发挥着重要的作用。参考文献参考文献 1 陈明燕,王梓颖,刘宇程.一种乳液型清蜡剂的研制及性能评价J.应用化工,2021,50(02):419-422.2 李泽锋,张冕,刘文波.乳液型清蜡剂的研究与应用J.石油化工应用,2021,40(06):15-20.3 马瑾.乳液型清蜡剂的研究进展及发展趋势J.当代化工,2016,45(01):89-91.4 李克华,吕雷,张权.新型乳液型清蜡剂 HS-1 的研制及性能评价J.长江大学学报(自然科学版),2011,8(02):5-7+278.5 方永奎,邱安娥,邵柏棠.高效乳液型清蜡剂的研制与性能评价J.重庆科技学院学报(自然科学版),2010,12(03):73-75.6 孙海玲,尹晓军,赵俊英.乳液型清蜡剂的研究及效果评价J.山东化工,2013,42(11):46-48.