聚合物驱作为油田开发稳产或增产的重要手段之一，在国内外陆上油田得到了广泛应用。我国的大庆、胜利、克拉玛依等主要油区都进行了矿场试验并取得了巨大成功。

根据陆上注聚矿场实践经验，聚合物的溶解性能越差，需要的溶解时间越长，同时聚合物溶液配制需要的溶解、熟化罐数目越多，而海上油田受平台空间、面积和承重等诸多因素的影响，使得聚合物驱油工艺受到较大限制^[1]。特别是，如果在同一平台开展多口注聚井的区块井组注聚，将制约海上注聚的进一步实施。因此，需要开发具有速溶性及适合进行海上油田聚驱的聚合物产品，为聚合物驱采油技术在海上平台的推广提供技术支持。

课题组在之前的研究工作中开发了高固含量、速溶的聚丙烯酰胺反相乳液^{[2, 3]}，本文以锦州9-3油田为目标油田，评价了聚合物乳液的各项性能，并通过室内实验考察了该类乳液产品建立残余阻力系数的能力及提高原油采收率的效果，为聚合物乳液在海上油田的应用提供了理论依据。

BROOKFILD LV DV II数字黏度计(美国产)，WARING BLENDER混调器(美国产)，HQY多功能物理化学驱设备(中国南通产)，AL204/PL4002电子分析天平(美国产)。

试剂：聚合物乳液EPAM453，水解度为30%，固含量为45%，相对分子质量1×10⁷，实验室自制。实验用油：考虑锦州9-3油田注聚合物表面活性剂二元复合驱的现状，选取产出液中聚合物含量最低的W8-3井原油，对原油进行脱水，使原油含水率 < 0.5%，根据锦州9-3油田油藏条件，用煤油稀释W8-3原油至目标模拟油黏度，即17.3 mPa·S。实验用水根据锦州9-3油田配聚水离子组成配制的模拟盐水：K⁺Na⁺，986.1 mg/L；Ca²⁺，39.5 mg/L；Mg²⁺，16.2 mg/L；HCO₃^-，911.2 mg/L；SO₄^2-，495.2 mg/L；C1^-，742.4 mg/L。岩心：人造岩心，一维均质圆形浇铸岩心，直径3.8 cm，长度30 cm，孔隙度25%~28%，绝对渗透率约为3 000×10^-3 μm²。

(1) 根据Q/HS2032-2006《海上油田驱油用丙烯酰胺类耐盐聚合物的性能指标和检测方法》及SY/T 5862-2008《驱油用聚合物技术要求》评价乳液的溶解性能、耐盐性、剪切稳定性、老化稳定性、阻力系数及残余阻力系数。

(2) 增黏性能：采用配聚水配制5 000 mg/L的聚合物溶液500 mL，分别稀释为800、1 000、1 200、1 500、1 800、2 000 mg/C的聚合物溶液，在60℃和剪切速率7.34 s^-1下使用旋转黏度计测定聚合物溶液的表观黏度。

(3) 冻融稳定性：将乳液产品在-20℃的低温下冷冻18 h，然后在20℃下解冻6 h，循环重复，观察每次冻融期间乳液的状态，并且每次解冻后用配聚水配制1 500 mg/L的聚合物溶液，在60℃和剪切速率7.34 s^-1下测定聚合物溶液的表观黏度。

(4) 驱油实验：聚合物驱油实验流程见图 1。流程包括5部分：储液系统、注入系统、加热系统、油水分离系统、计量系统。为了保证实验结果可对比性，每个驱替实验做两支岩心，一组平行实验。

图 1(Fig. 1)

图 1 驱油实验流程

具体操作步骤：将饱和盐水后的岩心放人恒温箱，预热30 min，以1.5 mL/min的速度将原油泵入岩心，在岩心出口端放置200 mL的量筒，对岩心出口的水样进行计量；当量筒中的油量达到50 mL时，读取量筒中的水样，水样体积即为饱和原油的体积；连接管线，打开恒温箱，将温度设置为57℃，预热30 min后，开始进行驱油实验；水驱至瞬时含水98%时，转一定浓度的聚合物乳液体系0.3 PV，然后转水驱至不出油时，实验结束。

现阶段渤海油田驱油用聚合物主要是疏水缔合的干粉产品AP-P4。AP-P4必须在35 ℃以上，高浓度溶解的溶解时间控制在1~2 h，在更低温度和更低浓度下溶解需要的时问更久^{[4, 5]}。而EPAM453在低温低浓度下即可快速溶解，聚合物黏度快速释放，形成均一黏稠的聚合物溶液，溶解时间在3 min之内(表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 EPAM453与聚合物干粉溶解性能的比较

表 1 EPAM453与聚合物干粉溶解性能的比较

如图 2所示，聚合物溶液浓度在1 500 mg/L和2 000 mg/L之间时，溶液的表观黏度达到15~25 mPa·s，与锦州9-3油田的地层原油黏度接近，说明产品的增黏性能满足锦州9-3油田的使用条件。

图 2(Fig. 2)

图 2 增黏性能

海上平台常用地层水配成高浓度的聚合物母液，再用采油污水稀释回注地层，这两种水的矿化度都比较高，因此需要产品具有一定的耐盐性能。从图 3可以看出，低NaCl浓度下，两种产品黏度相近，而高浓度下AP-P4黏度显著高于乳液产品，说明乳液产品在一价盐溶液中低于AP-P4的水平；从图 4中可以看出，在CaCl₂溶液中，两种产品黏度及变化都相近，说明乳液产品在二价盐溶液中性能达到了AP-P4的水平。

图 3(Fig. 3)

图 3 不同浓度NaCl溶液中表观黏度

图 4(Fig. 4)

图 4 不同浓度CaCl2溶液中表观黏度

聚合物驱油过程中，在溶液配制、泵送、注入以及储层内流动时聚合物都会受到剪切，造成分子链断裂，溶液黏度降低，影响驱替效果，因此需要评价产品的剪切稳定性。从图 5中可以看出，EPAM453配制的聚合物溶液在剪切后表观黏度的保留率达到80%以上，说明产品具有良好的剪切稳定性。

图 5(Fig. 5)

图 5 剪切稳定性

聚合物驱油过程中，聚合物溶液在地层中滞留时间一般在一个月以上，这期间聚合物要受到热降解、生物降解等多方面的影响，为了保持聚合物在整个驱油过程中的驱替效果，因此需要评价产品的老化稳定性。通过观察发现，经过两个月在油藏温度下的老化，EPAM453配制的聚合物溶液保持均一稳定，未出现絮状物以及沉淀。溶液的表观黏度变化如图 6所示。

图 6(Fig. 6)

图 6 老化稳定性

从图中可以看出，产品在老化开始两天后黏度有所升高，可能是产品制备过程中添加的络合剂络合了配聚水中的部分金属离子，而金属离子对聚合物溶液黏度影响较大，因此聚合物溶液的黏度会上升。两天之后，聚合物热降解对溶液黏度降低的程度超过了金属离子络合对溶液黏度升高的程度，产品黏度开始下降，从25天开始黏度趋于稳定，之后的三周内黏度基本没有变化，再之后黏度又开始回升。两个月的时间内，表观黏度最低时保留率也达到50%以上，说明产品达到了油田驱油用聚合物老化稳定性的要求。

乳液体系中含有一定量的水，使用中遇到低温条件时可能会发生冻结，冻结和消融会影响乳液的稳定和性能，因此需要评价乳液产品的冻融稳定性。通过观察发现，每次冷冻后乳液并未出现明显冻结现象，仅表现出黏稠度增大，而且经过多次冻融后乳液保持稳定，无凝胶状物质产生。表观黏度的变化如图 7所示。

图 7(Fig. 7)

图 7 冻融稳定性

从图中可以看出，在头几次的冻融循环中，表观黏度稍有下降，在三次循环之后表观黏度开始稳定不再变化，表观黏度保留率达到80%以上，说明产品具有良好的冻融稳定性，可以在低温的条件下储存及使用。

不同浓度EPAM453溶液的阻力系数RF和残余阻力系数RRF见图 8。由图可见，随着聚合物溶液浓度增加，RF和RRF逐渐增大。溶液浓度为1 500~2 000 mg/L时，对应的RRF为4~8，流度控制能力较好，满足海上聚合物溶液陛能的合理匹配。

图 8(Fig. 8)

图 8 不同浓度EPAM453溶液的阻力系数和残余阻力系数

驱油性能实验是室内评价聚合物驱的一个非常重要的环节。任何一种聚合物，室内评价的物性参数再好，也要进行物模驱油实验。通过驱油实验验证聚合物与油藏岩心的配伍性及提高采收率程度等。实验内容和驱替流程见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 驱油实验内容

表 2 驱油实验内容

对3个不同浓度(1 200、1 500、1 800 mg/L)的聚合物微乳液驱油性能开展实验评价研究，驱油实验结果见表 3。实验过程中可以观察到，含水98%时转注0.3 PV聚合物溶液，都出现了明显的压力上升、含水下降、产油量上升等特征；将不同浓度的3种聚合物溶液驱油实验结果与空白水驱结果相比，可以明显看出，随着聚合物溶度增大，采收率提高值也变大，溶液浓度为1 800 mg/L时，采收率提高幅度大于8%。

表 3(Table 3)

表 3 驱油实验结果汇总

表 3 驱油实验结果汇总

(1) 开发的高固含量聚合物乳液产品EPAM453具有速溶、高效增黏、较好的抗剪切抗老化性能、一定的耐盐性，并可以在低温条件下储存使用。

(2) 注入性能及驱油性能评价实验表明EPAM453具有较好的流度控制能力，在模拟锦州9-3油田现场条件下，EPAM453溶液提高采收率幅度大于8%。该产品使用方便，适于在空间、承重等受限的海上平台使用，具有较好的应用前景。