郭光范

（承德石油高等?？茖W校石油工程系，河北承德 067000）

對于海上油田來說大部分原油是以稠油為主，具有地層原油黏度高，水驅采收率低的特點。而聚合物驅油技術在海上油田最有可能應用且潛力最大[1]。但海上油田的配聚水硬度高等苛刻條件，現(xiàn)有的部分水解聚丙烯酰胺很難滿足現(xiàn)場的配注要求，因此國內專家針對海上稠油油藏的特點研發(fā)的疏水改性水溶性聚合物，利用其在溶液形成空間網(wǎng)狀結構，使聚合物溶液在較低相對分子質量和較低濃度下黏度仍然很高且具有較好的剪切稀釋性、抗剪切能力和注入性[2，3]。疏水改性水溶性聚合物已經(jīng)在海上油田得到廣泛的應用。但海上油田采用的是強采強注，聚合物在進入射孔孔眼時受到強烈的剪切作用，尤其是經(jīng)過射孔孔眼的不滲流壓實帶影響更大，使聚合物的溶液性能達不到設計要求[4，5]。因此本文通過模擬射孔孔眼不滲流段，對注入的聚合物溶液黏度的影響，為疏水締合聚合物的注入?yún)?shù)優(yōu)選和新產品的研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

疏水締合聚合物:根據(jù)文獻[6]自制，疏水單體為十八烷基二甲基烯丙基氯化銨，相對分子質量1 200×104，固含量91.2%，NaCl、KCl、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、CaCl2和MgCl2·6H2O，均為分析純，采購于承德福鑫化工貿易公司。

黏度計:NDJ-5S 型黏度計，力辰科技股份有限公司；電子稱:量程20～20 000 g，精度2 g，上海精科公司；攪拌器:轉速20～500 r/min，江蘇江陰保利科研器材有限公司；20 mL 移液管、1 L 燒杯、玻璃棒若干，承德福鑫化工商貿有限公司。

1.2 實驗水質

實驗模擬水:渤海SZ36-1 配注水，其礦物離子組成（見表1）。

1.3 黏度測定

采用NDJ-5S 黏度計，在常溫下，測定剪切后的疏水締合聚合物的黏度。

1.4 射孔孔眼的填制

根據(jù)SZ36-1 現(xiàn)場的注聚井的完井參數(shù)，用40～60目和60～80 目的石英砂按一定的比例混合對內徑為10.0 mm，長度分別為60 mm，120 mm，180 mm，240 mm和300 mm 的填砂管進行填砂，所得到的填砂管孔隙度約為37%，得到不同不滲流射孔段的模擬裝置，如果達不到要求重新填制。

2 實驗結果與分析

2.1 不同射孔不滲流段對疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 的聚合物溶液，以40.4 mL/min的注入速度注入長度分別為60 mm，120 mm，180 mm，240 mm 和300 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙體積20 PV 取一次樣，黏度隨注入孔隙體積的變化關系（見圖1）。

圖1 聚合物剪切后黏度隨注入孔隙體積的變化關系

由圖1 可知，射孔不滲流段越長黏度損失越大，當不滲流段長度大于240 mm 時，黏度損失程度趨于穩(wěn)定，再增加不滲流段的長度黏度損失變化不大；另外隨著注入孔隙體積的增大剪切后的聚合物黏度先降低，當注入達到一定孔隙體積時，黏度趨于穩(wěn)定。通過以上數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)場注入的聚合物量達到一定值時，剪切后的聚合物黏度變化不大。

表1 模擬渤海SZ36-1 配注水離子組成

2.2 不同注入速度對疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 疏水締合聚合物的溶液，分別以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min 注入速度注入到內徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，在尾端每注入孔隙體積20 PV 取一次樣，黏度隨注入孔隙體積的變化關系（見圖2）。

圖2 聚合物剪切后黏度隨注入孔隙體積的變化關系

由圖2 可知，在固定射孔不滲流段長度時，聚合物溶液剪切后的黏度隨著注入速度的增加而急劇下降，當注入速度超過60.6 mL/min 時，剪切后聚合物溶液的黏度下降幅度變小，因此在注入速度達到一定程度后黏度損失將保持不變。

2.3 對不同濃度疏水締合聚合物溶液黏度的影響

將疏水締合聚合物分別配制成濃度為1 500 mg/L、1 750 mg/L、2 000 mg/L、2 250 mg/L 和2 500 mg/L 的溶液，以40.4 mL/min 注入速度注入到內徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，當尾端出液量為60 PV 取樣，并將剪切后的高濃度樣品稀釋成濃度為1 500 mg/L，測其黏度，實驗結果（見表2）。

由表2 可知，在射孔不滲流段長度不變的情況下，聚合物溶液的濃度越高其剪切后的黏度保留率越高，說明聚合物濃度越高剪切作用影響越?。涣硗鈱⒓羟泻蟛煌瑵舛鹊木酆衔锶芤合♂尦蓾舛葹? 500 mg/L，其黏度隨著聚合物濃度的增加有小幅度的增加，也證實聚合物濃度越高剪切作用影響越小。

2.4 靜置時間對射孔剪切后疏水締合聚合物黏度的影響

將濃度為2 000 mg/L 疏水締合聚合物溶液，分別以20.2 mL/min、40.4 mL/min、60.6 mL/min 和80.8 mL/min的注入速度注入到內徑為10.0 mm，長度為240 mm 的填砂管中，當注入孔隙體積到60 PV 時，在尾端迅速取樣，1 h 內隔10 min 測一次黏度，1 h 后，每30 min測一次黏度，所得的黏度隨靜置時間的變化關系（見圖3）。

圖3 聚合物剪切后黏度隨靜置時間的變化關系

由圖3 可知，剪切后的聚合物溶液隨著靜置時間的增加，黏度先上升然后再下降逐漸趨于平穩(wěn)，這與疏水締合聚合物受到強烈剪切作用后分子間締合作用遭到破壞有關，當靜置后分子間作用力繼續(xù)作用黏度逐漸上升，當分子間作用力達到最大時，黏度達到最大，繼續(xù)靜置聚合物分子內締合使聚合物溶液的黏度有小幅度下降，當分子間作用力和分子內作用力平衡時，黏度趨于穩(wěn)定。當靜置時間超過60 min時，聚合物溶液的黏度趨于平穩(wěn)不再下降；另外注入速度對聚合物溶液的恢復也有較大的影響，注入速度越小，聚合物溶液的黏度恢復穩(wěn)定的時間就越長，當注入速度為20.2 mL/min 時，黏度恢復穩(wěn)定需要60 min，當注入速度提高到80.8 mL/min 時，黏度恢復穩(wěn)定需要30 min 左右。

表2 剪切作用對不同濃度聚合物溶液黏度的影響

3 結論

本文通過SZ36-1 現(xiàn)場的注聚井的完井參數(shù)，設計射孔不滲流段模擬裝置，確定了實驗的注入速度，通過對不滲流段長度、注入速度、注入濃度及剪切后靜置時間對聚合物溶液黏度的影響，得到以下結論:

（1）射孔不滲流段越長黏度損失越大，當不滲流段長度達到一定值時，黏度損失程度趨于穩(wěn)定。

（2）聚合物溶液剪切后的黏度隨著注入速度的增加而下降，注入速度增加后，剪切后聚合物溶液的黏度下降幅度變小。

（3）聚合物溶液濃度越高剪切作用影響越小。

（4）剪切后的聚合物溶液隨著靜置時間的增加，黏度先上升然后再下降逐漸趨于平穩(wěn)。