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略说稠油开采用化合物的实验方法

发布时间:2013/11/26 14:18:09   阅读:

1实验部分

实验用油为新疆油田稠油与煤油按1:1和1:1.1配成,25T下的黏度分别为1280和1900mPa.s,密度分别为0.90和0.93g/cm3。实验用岩心为江汉油田研究院提供的环氧树脂胶结岩心,岩心参数。1.2SAP制备将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和疏水单体十四烷基-二甲基-2-甲基丙烯酰胺基)乙基溴化铵按照摩尔比85:10:5:0.2的比例混合,加入少量螯合剂等助剂,溶解后加入催化剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠和偶氮类引发剂等构成的三段式复合引发体系,在室温20T引发聚合,得到磺化缔合聚合物SAP,经测试该聚合物的黏均相对分子质量为1300万。黏度测定采用BrookfieldDV-in黏度计在25*C、7.34s''''下测定体系的黏度。岩心驱替实验自研的岩心驱替装置包括D-250L恒速恒压泵、恒温箱、活塞式中间容器、长岩心夹持器、数据自动采集系统和产出液收集系统实验步骤如下:将岩心烘干,测量岩心长度、直径,称干重,抽空,饱和盐水,称湿重,计算岩心孔隙体积和孔隙度;以恒定流速0.3mL/min水驱4个孔隙体积(简称PV)至压力显示稳定,测水相渗透率;以流速0.1mL/min饱和稠油,老化24h,记录驱出水体积,计算束缚水饱和度;以恒定流速0.3mL/min水驱至岩心完全见水,压力显示稳定,计算7JC驱采收率;以恒定流速0.1mL/min注人疏水缔合聚合物段塞,在疏水缔合聚合物段塞突破后,出现一段无油产出期,随着驱替的进行突然大幅度出油,并出现油水混合物,产油出现乳化,逐次小量收集产出物,产物破乳后读取原油体积,计算疏水缔合聚合物采收率0.3mL/min后续水驱至压力稳定,计算采收率。

2结果与讨论

由于分子中引人了摩尔含量为5%的AMPS,部分地提高了聚合物的抗温性能。所研制磺化疏水缔合聚合物SAP的抗温抗盐性能测试结果如图3所示。从图3a聚合物SAP在80T下的老化实验来看,聚合物溶液的黏度随着老化时间的延长而降低,90d后黏度保留率仅为5%。在聚合物中加入质量分数为0.5%的异丙醇和0.5%的硫脲除氧剂可一定程度上提高聚合物的稳定性,故SAP聚合物不适用于80T的高温油藏。有文献报道将AMPS单体摩尔含量提高到20%以上可使得聚合物满足931高温,限于生产成本,本文未做研究。由于聚合物降解不能在岩心驱替的时间尺度上发生,故对于高温油藏(>65t)聚合物驱,考虑聚合物降解的聚合物驱数值模拟是十分必要的。聚合物SAP溶液的黏度对外加盐敏感。浓度为5000mg/L的聚合物不加盐时的黏度为5700mPa*s,加人500mg/L氯化钠后的黏度降为238mPa_S,黏度保留率为5%。在浓度小于2200mg/L(临界缔合浓度)时,疏水缔合聚合物溶液的黏度随氯化钠含量增加而降低;在浓度大于2200mg/L时,疏水缔合聚合物溶液的黏度随含盐量的增加先降低,当含盐度大于15000mg/L后又增高。这种疏水缔合聚合物的“盐增稠”现象是由于矿化度的增加促进了疏水缔合聚合物疏水微区之间的缔合而发生的。为了提高聚合物SAP的抗温抗盐性能和使用效果,保’证聚合物有较大的地下有效點度,通常需要使用清水配制聚合物和提高聚合物的使用浓度。

3SAP驱替稠油实验

稠油饱和进入大孔隙的水湿岩心后,水相被圈闭在小孔隙中。水驱(自吸)时,水相(润湿相)优先进人小孔隙,使残余油滞留于大孔隙中。水驱稠油时不利的流度比造成黏性指进,水驱后残余油饱和度高。在SAP驱替阶段,SAP溶液进人水驱后留下的水湿小孔隙吼道;此时,存在着不可人孔隙体积,吸附和机械滞留使得渗流的孔隙吼道变窄,水相渗透率降低,使得SAP进人水驱未波及的高渗透油湿区域。与相同流速的水驱相比,SAP溶液的高黏度在岩心两端建立起更高的压差,从而启动大孔隙中的部分残余油。水驱后,需要一个启动压力来启动水驱残余油。油相黏度越高,所需的启动压力越大。聚合物黏度越高,启动压力越大’SAP进人大孔隙越多,提高采收率越高。随着SAP进人大孔道驱替出的残余油增加,有足够的水湿大孔道提供给SAP流动,故SAP提高采收率的幅度减缓而趋于平稳。SAP溶液注入时,压力逐渐上升,最后趋于平稳,表现出良好的注入性和传播性;这是由于SAP溶液需要逐渐建立渗流阻力以达到启动稠油的启动压力。这就是疏水缔合聚合物驱替稠油时采收率曲线呈现S型的原因。1号和2号岩心在水驱后具有相近的一次水驱残余油饱和度。向1号岩心中注入3.2PV的浓度为3000mg/L的SAP溶液可提高采收率32.2%;向2号岩心注人6.0PV的浓度为5000mg/L的SAP溶液可提高采收率60.4%,可见SAP驱油时浓度越高、段塞体积越大,聚合物驱提高采收率越大。从3号和4号岩心实验驱替的结果看出,向3号岩心注人14PV的浓度为3000mg/L的SAP溶液可提高采收率61.9%,而向4号岩心注人15PV的浓度为5000mg/LSAP溶液可提高采收率39%;可见水驱后残余油饱和度越高,转注SAP聚合物后提高采收率越高,而且在大段塞14?15PV的SAP溶液驱替后,后续水驱已经不见出油。可见,SAP聚合物驱注人时间越早,提高采收率效果越好。由于用于合成SAP聚合物的单体含有表面活性单体,故SAP驱产出的稠油破乳困难。实验研究发现,向乳化稠油中加人破乳剂十二烷基三甲基溴化铵DTAB可迅速破乳,这是由于加人DTAB使得SAP聚合物溶液的黏度大幅度降低,减弱了乳液界面膜的稳定性。

作者:陈明贵吕行韩岳杨记涛单位:长江大学

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