適用于海上A油田聚合物驅(qū)復(fù)合解堵劑的研究

張洪菁，顧津龍，崔波，丁文剛，吳廣(.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459；.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300459)

0 引言

渤海油田A區(qū)塊為稠油區(qū)塊，已采用聚合物驅(qū)十余年，目前部分聚合物驅(qū)受效井采出液含聚合物濃度超過250 mg/L，聚合物在近井地帶及井筒富集，并與原油重質(zhì)組分、無機垢纏繞包裹形成復(fù)合堵塞，影響油井產(chǎn)能釋放[1-8]。本文針對渤海油田A區(qū)塊聚合物堵塞情況，采用解堵劑濃度優(yōu)選、緩蝕劑優(yōu)選、重垢解堵劑性能評價等方面開展復(fù)合解堵劑的研究。

1 實驗

化學(xué)藥品CaCO3，分析純，天津市百世化工有限公司；甲苯，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；膨潤土，分析純，天津光復(fù)精細化工研究所；HPAM，工業(yè)級，北京東潤科石油技術(shù)股份有限公司；解聚劑PA-PB，緩蝕劑PA-CI，重垢解堵劑PA-OS，螯合解堵劑PA-NC，工業(yè)級，天津開發(fā)區(qū)跨越工貿(mào)有限公司；實驗用水為二級水，N80掛片，尺寸50.00 mm×10.00 mm×3.00 mm。

2 解堵劑的優(yōu)選

2.1 解堵劑濃度優(yōu)選

室內(nèi)采用黏度計測試表觀黏度，在常溫常壓和剪切速率7.34 s-1下測定聚合物的表觀黏度。在60 ℃條件下，分別向5個100 mL的0.2%質(zhì)量濃度部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、4%、6%、8%、10%的降解劑PA-PB，反應(yīng)24 h，期間記錄各溶液黏度變化，如圖1所示。HPAM溶液初始黏度為1 385 mPa·s，隨著PA-PB濃度升高，HPAM液黏度初期減小速率越快。隨著反應(yīng)時間的延長，HPAM溶液黏度越小，降黏率趨近于100%。這說明PA-PB對HPAM具有良好的降解效果，綜合考慮，PA-PB用量確定為6%。

圖1 不同濃度解聚劑對HPAM降黏效果

2.2 緩蝕劑優(yōu)選

腐蝕性評價實驗參照中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405—2010《酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標(biāo)》，采用掛片失量法，在靜態(tài)、常壓、60 ℃下，將掛片懸掛于相應(yīng)的溶液中，24 h后稱重，計算不同緩蝕劑的腐蝕速率。

解聚劑PA-PB在水溶液中具有一定的氧化性，緩蝕劑的加入能夠有效抑制PA-PB對設(shè)備和管柱的腐蝕。實驗收集了5種常用的緩蝕劑，PA-CI為實驗室自制的無機鹽類緩蝕劑，其余4種為市售產(chǎn)品。常壓、60 ℃下，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的PA-PB溶液中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的緩蝕劑，測得N80掛片4 h后的腐蝕情況，如表1所示，緩蝕劑PA-CI具有良好的緩蝕性能。N80掛片在6%PA-PB+1%PA-CI中懸掛4 h，腐蝕速率為1.24 g/(m2·h)，達到了 SY/T 5405—2010 中的一級標(biāo)準(zhǔn)，可有效抑制設(shè)備和管柱的腐蝕，滿足現(xiàn)場應(yīng)用的要求。

表1 緩蝕劑優(yōu)選實驗

2.3 重垢解堵劑性能評價

常壓、45 ℃下，將10#瀝青掛片置于15 mL各有機溶劑中，反應(yīng)10 min后取出晾干并稱重，計算得到溶瀝青速率。常壓、45 ℃下，將58#蠟球置于15 mL各有機溶劑中，待完全溶解計算得到溶蠟速率。采用閉口閃點測試方法，測試各有機溶劑閃點，結(jié)果如表2所示。在所考察的溶劑中，PA-OS具有較高的溶蠟和溶瀝青速率，分別為0.024 9 g/min和0.751 5 g/min，閃點為66 ℃，解堵效能和安全性能均能滿足現(xiàn)場使用要求。

表2 重垢解堵劑優(yōu)選實驗

2.4 螯合解堵劑性能評價

稱取2 g(精確至0.000 1)碳酸鈣置于100 mL反應(yīng)瓶中，向其中加入40 mL實驗室自制螯合解堵劑PA-NC溶液后將反應(yīng)瓶置于60 ℃水浴中反應(yīng)24 h，不同濃度的PA-NC的溶蝕率如圖2所示。所考察的濃度中，20%的PA-NC反應(yīng)速率和溶蝕率適中，性能滿足現(xiàn)場要求。

圖2 PA-NC對碳酸鈣溶蝕實驗

3 復(fù)合解堵劑配方確定

在60 ℃下，將PA-PB、PA-CI、PA-NC與現(xiàn)場油井產(chǎn)出水進行了配伍性評價，實驗結(jié)果如表3所示。配制的溶液靜置24 h后呈透明狀，溶液不分層，無沉淀，說明配伍性良好。復(fù)合解堵劑配方確定為：6%PA-PB+1%PA-CI+5%PA-OS+20%PA-NC。

表3 配伍性評價結(jié)果

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果評價

現(xiàn)場選擇了A區(qū)塊采用“單步法”注入復(fù)合解堵劑，浸泡井筒及近井地帶，關(guān)井反應(yīng)24 h，返排后正常生產(chǎn)試驗，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 解堵劑現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

試驗結(jié)果表明加復(fù)合解堵劑6%PA-PB+1%PA-CI+5%PAOS+20%PA-NC 60 m3，關(guān)井反應(yīng)24 h后啟泵生產(chǎn)，產(chǎn)油由2.86 m3/d上升至10.53 m3/d，流壓由1.92 MPa上升至3.78 MPa，解堵效果明顯。

5 結(jié)語

PA-PB對HPAM具有良好的降解效果，綜合考慮，PA-PB用量確定為6%；N80掛片在6%PA-PB+1%PA-CI中懸掛4 h，腐蝕速率為1.24 g/(m2·h)，表明緩蝕劑PA-CI具有良好的緩蝕性能。

PA-OS具有較高的溶蠟和溶瀝青速率，分別為0.024 9 g/min和0.751 5 g/min，閃點為66 ℃，解堵效能和安全性能均能滿足現(xiàn)場使用要求；20%的PA-NC反應(yīng)速率和溶蝕率適中，性能滿足現(xiàn)場要求。

配制的溶液靜置24 h后呈透明狀，溶液不分層，無沉淀，說明配伍性良好，最終確定復(fù)合解堵劑配方為：6%PA-PB+1%PACI+5%PA-OS+20%PA-NC；現(xiàn)場應(yīng)用試驗產(chǎn)油由2.86 m3/d上升至10.53 m3/d，流壓由1.92 MPa上升至3.78 MPa，結(jié)果表明復(fù)合解堵劑解堵效果明顯。