水溶性稠油降黏剂性能影响因素分析

来源：核心期刊咨询网时间：2020-08-24 11:0412

摘要：摘 要： 以渤海油田兩种典型的水溶性稠油降黏剂为对象，包括小分子表面活性剂SR和高分子ZK，通过填砂管驱替实验，研究了温度、盐度和渗透率对于它们驱油性能的影响。结果表明：在相同条件下，ZK的驱油效果优于SR;温度升高、盐度升高和渗透率降低不利于两种降

　　摘 要： 以渤海油田兩种典型的水溶性稠油降黏剂为对象，包括小分子表面活性剂SR和高分子ZK，通过填砂管驱替实验，研究了温度、盐度和渗透率对于它们驱油性能的影响。结果表明：在相同条件下，ZK的驱油效果优于SR;温度升高、盐度升高和渗透率降低不利于两种降黏剂驱油效果的提升。通过界面张力测试、降黏性能测定、溶液表观黏度测定、微观可视化驱替实验，探讨了温度和渗透率影响降黏剂驱油效果的原因。结果表明：温度升高促使体系界面张力升高、降黏性能下降、溶液表观黏度降低，不利于降黏剂提升洗油效果和扩大波及范围。微观驱替实验结果表明，ZK在不同渗透率下均具有更好的波及效果;在低渗条件下，形成的乳状液滴尺寸小，不利于调整吸水剖面。

　　关 键 词：稠油降黏;乳化;采收率;两亲聚合物;耐温抗盐

　　我国稠油资源非常丰富，总量约为16亿t，约占原油总储量的25%～30%[1]。如何采取有效的手段加快稠油资源的开发利用，对保障国家能源安全、促进社会发展具有重要的战略意义[2]。在稠油注水开发时，由于注入水与稠油黏度相差过大，过高的水油流度比导致注入水突破早，在地层中形成低阻的水流通道，含水率迅速上升，注入水波及系数很低，油藏采出程度低，原油采收率通常在5%～10%[3-5]。由此可见，降低原油黏度，是提高稠油采收率的重要方法之一。

　　稠油化学降黏是指向稠油中加入化学药剂，包括水溶性降黏剂和油溶性降黏剂，水溶性降粘剂通过乳化作用而降黏，油溶性降粘剂通过稀释和拆散胶质、沥青质网架结构而降黏。与油溶性降黏剂相比，水溶性降黏剂具有用量小、降黏率高、安全环保、成本低廉等优点[6-7]。传统的水溶性降黏剂通常为HLB值在7～18范围内的水溶性表面活性剂。近年来，人们研发了一类水溶性高分子降黏剂，它是在以聚丙烯酰胺为骨架的大分子链上，引入具有两亲性能的单体，改善高分子的亲水亲油能力，增加高分子对原油的增溶和乳化能力，因此高分子降黏剂既能增加水相黏度，又能通过乳化分散作用降低原油黏度，提高原油流动性[8-10]。两类水溶性降黏剂具有不同的分子结构和稠油降黏机制，本文通过测试温度、盐度和渗透率对于两类降黏剂降黏效果和驱油性能的影响，考察两类降黏剂的性能差异，对比分析两类降黏剂的适用油藏条件。本研究可以为稠油油藏化学降黏体系的筛选提供参考。

　　1 实验部分

　　1.1 实验材料

　　小分子表面活性剂型降黏剂SR、高分子型降黏剂ZK由中海油天津分公司提供;氯化钠、氯化钙、硫酸镁、氯化钾、碳酸氢钠(均为分析纯)购自国药集团化学试剂有限公司。

　　实验用油：渤海B油田脱水原油，性质及组成见表1。

　　实验用水：渤海B油田模拟地层水，各离子含量见表2。

　　1.2 实验方法

　　1.2.1 驱油性能评价

　　降黏剂的驱油性能采用DHZ-50-180型化学驱动态模拟装置评价。步骤如下：

　　1)向填砂管中加入石英砂，压实后称重;将填砂管饱和矿化水，再次称重;计算孔隙体积及孔隙度。

　　2)将填砂管注入原油直到出液口不再产水，计算饱和油量及含油饱和度。

　　3)将模拟矿化水注入饱和油的填砂管，出液口用量筒计液，直到含水率大于98%，停止水驱，计算水驱采收率。

　　4)注入0.3 PV的降黏剂溶液后，开始后续水驱，出口端含水98%驱替结束，计算最终采收率。

　　1.2.2 降黏性能评价

　　在一定温度下，以模拟矿化水配制降黏剂溶液，将稠油与降黏剂溶液按体积比7∶3混合，机械搅拌30 min(转速1500 r·min-1)后，用Brookfield黏度计(DV-Ⅲ型)测量混合体系黏度，并由混合前后体系黏度之差与混合前体系黏度之比计算降黏率。实验过程中，SR降黏剂在矿化水中的质量浓度为

　　5 000 mg·L-1，ZK降黏剂在矿化水中的质量浓度为1 500 mg·L-1。

　　1.2.3 界面张力测试

　　按照标准《SY/T 5370-1999表面及界面张力测定方法》中的“旋转滴法”测量样品的界面张力。

　　1.2.4 微观驱油实验

　　采用微观可视化驱替模拟装置进行驱油实验，玻璃孔隙模型尺寸φ2.5 cm × 2.5 cm，驱替过程中拍照录像，记录不同时间模型中油水的分布。步骤如下：

　　1)将孔隙模型抽空，饱和原油。2)以1 mL·min-1 的流量水驱油至模型不出油为止。 3)以1 mL·min-1的流量注入化学药剂至模型不出油为止。

　　2 驱油性能评价

　　2.1 温度影响

　　小分子降黏剂SR驱替过程中注入压力、含水率和采收率的变化如图1所示，实验中填砂管的渗透率为1 400～1 600 mD。

　　从图中可以看出，在水驱的过程中，注入压力先上升后持续降低，当含水率到达90%以上时，注入压力基本上不变。注入SR段塞后，注入壓力出现上升，这是因为SR具有良好的乳化能力，在注入过程中原油被乳化成小油滴，这些小油滴在孔吼中产生贾敏效应，从而对流动产生阻力[11]。当后续水驱结束时，SR提高采收率18.7%，这是由于SR可以有效实现稠油的乳化降黏，将附着在岩心孔隙上的稠油分散，从而提高采收率。

　　温度变化时，SR提高采收率情况如图3所示。从图中可以看出，当温度从50 ℃升高至80 ℃时，SR提高采收率的能力持续降低;当温度为80 ℃时，SR提高采收率12.9%。随着温度的升高，SR的分子热运动增强，SR在油水界面上形成吸附膜的强度降低;另外，SR的亲水亲油性能也受到温度的影响，表面活性剂过于亲水或者过于亲油，均不利于表面活性剂在界面上的吸附，由此可见，温度升高，不利于SR对于原油的乳化[12]。此外，温度的变化，还将影响到界面张力，界面张力的变化对于贾敏效应和油相在孔隙中的渗流能力均存在影响。在实验中还发现，随着温度的升高，水驱采收率持续升高，这是由于原油黏度随着温度的升高而降低，高温下原油更容易被水驱动。

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