張 可 秦積舜 王 艦 盧祥國

摘要:針對礦場實(shí)際需求,在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,研究了弱堿三元復(fù)合體系在相同黏度不同界面張力,以及相同界面張力不同黏度條件下的性質(zhì);探討了油層非均質(zhì)性對該體系的影響及其在多孔介質(zhì)中的滯留量。分析了該體系與采收率提高幅度之間的規(guī)律,并對其作用機(jī)理做了深入研究,為三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的廣泛合理應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:表面活性劑;弱堿三元復(fù)合體系;多孔介質(zhì);非均質(zhì)性;吸液剖面;

中圖分類號:TE357.46文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

引 言

中國大部分油田已進(jìn)入特高含水開發(fā)中后期,弱堿三元復(fù)合驅(qū)在“控水穩(wěn)油”中已成為了最具應(yīng)用前景的提高采收率技術(shù)之一。近年來開展了單井、多井和區(qū)塊礦場試驗(yàn),采收率增幅達(dá)到20%以上[1-3]。但由于三元復(fù)合各組分之間的化學(xué)作用復(fù)雜,各因素對采收率的影響不盡相同,無法辨證地利用其間相互制約的關(guān)系,導(dǎo)致該項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化推廣受制約。國內(nèi)外對三元復(fù)合體系的性質(zhì)已做了大量研究,如黏度、界面張力隨時(shí)間變化關(guān)系以及各組分之間的配伍性等問題,但對于黏度、界面張力與體系的相互關(guān)系和油層的非均質(zhì)性以及該體系在多孔介質(zhì)中滯留量對采收率的影響還鮮見報(bào)道[4-5]。因此,開展弱堿ASP體系驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)研究是十分必要的。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

聚丙烯酰胺干粉(超高聚合物),相對分子質(zhì)量為2 500×10⁴,水解度為26.10%,固含量為90.00%;堿(Na₂CO₃),固含量為98.00%;表面活性劑(石油磺酸鹽),固含量為50.00%;交聯(lián)劑(醋酸鉻),固含量為2.70%。石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)人造巖心,幾何尺寸為4.5 cm×4.5 cm×30.0 cm,實(shí)驗(yàn)用水為大慶油田采油三廠采出污水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

TC-201型布氏黏度計(jì)、XZD-3型全量程界面張力/接觸角測量儀、HJ-6型多頭磁力攪拌器、高頻脈沖原油電脫水裝置、標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩、電子天平和巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案及條件

(1) 考察三元復(fù)合體系溶液黏度對驅(qū)油效果影響,選取界面張力相同,黏度不同的3種溶液做巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn),并對比分析采收率增加幅度。

(2) 考察三元復(fù)合體系界面張力對驅(qū)油效果影響,選取黏度相同,界面張力不同的3種溶液做巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn),并對比分析采收率增加幅度。

(3) 考察油層非均質(zhì)性對驅(qū)油效果影響,選取黏度和界面張力相同的溶液,滲透率變異系數(shù)不同的巖心做巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn),并對比分析采收率增加幅度。

(4) 考察復(fù)合體系在多孔介質(zhì)中滯留量影響因素及其對驅(qū)油效果的影響,在注入不同段塞尺寸的條件下、不同的滲透率變異系數(shù)的巖心做驅(qū)替實(shí)驗(yàn),計(jì)算出不同組分在巖心中的滯留量,并分析其對采收率的影響。

實(shí)驗(yàn)均在模擬油藏溫度45℃條件下進(jìn)行。

2 結(jié)果分析

2.1 三元復(fù)合體系溶液黏度對驅(qū)油效果影響

實(shí)驗(yàn)用4塊人造巖心參數(shù)均為:滲透率為1.2 μm²,孔隙度為27.2%,滲透率變異系數(shù)為0.72;地層水礦化度為4027 mg/L,其中“c”表示溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)。體系溶液黏度對驅(qū)油效果影響數(shù)據(jù)見表1。

由表1分析可知:在界面張力和巖心變異系數(shù)相同的條件下,三元復(fù)合體系黏度愈高,增油效果愈好;且三元復(fù)合體系溶液黏度為最大值37.0 mP?s時(shí),相對于水驅(qū)提高采收率25.5%。采收率是波及體積和洗油效率二者的乘積,而黏度對提高采收率的最大貢獻(xiàn)是擴(kuò)大波及體積,聚合物分子質(zhì)量越大,其分子鏈越長,即回旋半徑越大。進(jìn)而導(dǎo)致三元復(fù)合體系溶液中的聚合物分子鏈在多孔介質(zhì)中的滯留能力強(qiáng),滲流阻力增大,起到了調(diào)剖和封堵作用。聚合物分子進(jìn)入巖心孔隙中后發(fā)生滯留和機(jī)械捕集,對高、中滲透層進(jìn)行封堵,地層的平均滲透率降低,啟動(dòng)壓力升高,使后續(xù)驅(qū)替液更多地進(jìn)入低滲透層,該層的剩余油得以啟動(dòng);而且滯留在孔隙中的聚合物分子改善了高、中、低滲透層的吸液剖面效果,使驅(qū)替液能夠較為均勻地向前推進(jìn),減弱了“舌進(jìn)”的影響,最終達(dá)到提高采收率的目的。

2.2 三元復(fù)合體系界面張力對驅(qū)油效果影響

實(shí)驗(yàn)用4塊人造巖心參數(shù)如下:滲透率為1.2 μm²,孔隙度為26.8%,滲透率變異系數(shù)為0.72。體系界面張力對采收率影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

由表2分析可知:在三元復(fù)合體系溶液黏度和巖心變異系數(shù)相同的條件下,體系溶液界面張力越低,最終采收率提高幅度越大;且當(dāng)三元復(fù)合體系溶液界面張力為最低值4.7×10^-3mN?m^-1時(shí),相對于水驅(qū)提高采收率24.8%。界面張力是衡量三元復(fù)合體系洗油效率的重要指標(biāo),單純的表面活性劑驅(qū)作用甚微,因?yàn)槠渑c原油之間的流度比較大,但與堿和聚合物復(fù)配后,流度比減小,能有效地發(fā)揮其洗油的作用。界面張力值越小,表明三元復(fù)合體系溶液與原油界面之間的張力越低,吸附在巖石表面的油滴愈容易被剝離、脫落并聚并形成油墻而被采出[6-8]。

2.3 油層非均質(zhì)性對驅(qū)油效果影響

實(shí)驗(yàn)用巖心物性參數(shù)如下,9號方案巖心滲透率為0.7 μm²,孔隙度為22.0%;10號方案巖心滲透率為0.9 μm²,孔隙度為25.1%;11號方案巖心滲透率為1.2 μm²,孔隙度為27.2%。巖心的非均質(zhì)性對驅(qū)油效果的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

從表3分析可知:在三元復(fù)合體系的界面張力和黏度相同條件下,油層非均質(zhì)性愈嚴(yán)重即物理模型滲透率變異系數(shù)愈大,水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)采收率愈低。因?yàn)闈B透率變異系數(shù)越大,高滲透層使驅(qū)替液通過的能力越強(qiáng),不利于驅(qū)替液進(jìn)入中、低滲透層,使中低滲透層的殘余油不易被驅(qū)出,降低采收率[9-10]。由此可見,對于非均質(zhì)性比較嚴(yán)重的油藏,單靠三元復(fù)合體系還不足以很好地改善吸液剖面,還必須采取其他強(qiáng)化調(diào)剖措施。

2.4 復(fù)合體系在多孔介質(zhì)中滯留量影響因素及其對驅(qū)油效果的影響

方案12～14實(shí)驗(yàn)用巖心滲透率變異系數(shù)為0.72,方案12～17均在多孔介質(zhì)采出液達(dá)到含水90%后,注入三元復(fù)合體系,然后水驅(qū)至含水100%。

由表4可看出,化學(xué)劑段塞尺寸越大,三元溶液各組分的化學(xué)劑保留率越大,采收率增加幅度越大。

由表5可知,巖心非均質(zhì)性愈嚴(yán)重,三元復(fù)合體系在多孔介質(zhì)內(nèi)滯留量愈低,增油效果愈差;反之效果愈好[11-12]。綜合表4和表5發(fā)現(xiàn),表面活性劑在巖心中的飽和吸附量可高達(dá)90%;而堿、聚合物的最大吸附量均在50%以下。巖心對3種組分的滯留大小關(guān)系分別為:表面活性劑最大,聚合物次之,堿最小。這是由于前期進(jìn)入地層的表面活性劑分子大多數(shù)被巖石所吸附(作為“犧牲劑”)并達(dá)到飽和,降低了巖石與原油間的界面張力;后續(xù)進(jìn)入地層的表面活性劑主要用來降低油水間界面張力,使巖石表面附著的油被驅(qū)替出來,增加了驅(qū)替液洗油效率。

2.6 經(jīng)濟(jì)效益分析

大慶油田使用的標(biāo)準(zhǔn)三元復(fù)合驅(qū)中聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%～0.25%,堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%,表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%。其中表面活性劑市場價(jià)格最高,其次是聚合物干粉,堿最廉價(jià),且實(shí)驗(yàn)中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于目前油田標(biāo)準(zhǔn),因此,若將此技術(shù)廣泛應(yīng)用于油田開采,將獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 論

(1) 在相同界面張力條件下,三元復(fù)合體系黏度愈高,增油效果愈好;在相同黏度條件下,三元復(fù)合體系界面張力愈低,增油效果愈好。

(2) 在其他條件如復(fù)合體系黏度、界面張力和注入時(shí)機(jī)等相同情況下,油層非均質(zhì)性愈嚴(yán)重即物理模型滲透率變異系數(shù)愈大,水驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)采收率愈低。由此可見,對于非均質(zhì)性比較嚴(yán)重的油藏,單靠復(fù)合體系還不足以有效地改善吸液剖面,必須采取其他強(qiáng)化調(diào)剖措施。

(3) 化學(xué)劑段塞尺寸愈大,三元溶液各組分的化學(xué)劑保留率愈大,采收率增加幅度越大;巖心非均質(zhì)性愈嚴(yán)重,化學(xué)劑滯留量愈低,增油效果愈差。

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編輯 周丹妮