付亞榮（華北油田第五采油廠）

改性孿連季銨鹽類注水增注劑的降壓增注實(shí)踐

付亞榮（華北油田第五采油廠）

孿連季銨鹽類表面活性劑活性水增注是針對目前中低滲透油田吸水能力差、注入壓力高開發(fā)的一種技術(shù)，但注入成本較高。在研制的孿連季銨鹽類注水增注劑中引入一定量含有生物活化劑的CDKT-004有機(jī)復(fù)合肥進(jìn)行改性，能使油水界面張力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級，更低的臨界膠束濃度，注入成本大幅度降低。現(xiàn)場注入濃度為300～500 mg/L，注水壓力平均下降2.47 MPa，均能完成配注。注水單耗由原來的6.23 kWh/m3降低到5.81 kWh/m3，年節(jié)約電量216×104kWh。

注水增注劑 改性孿連季銨鹽類 降壓增注 節(jié)能

孿連季銨鹽類表面活性劑具有極高的表面活性，很低的臨界膠束濃度，很好的泡沫穩(wěn)定性、鈣皂分散力、潤濕、增溶和洗滌能力[1-3]。國外的學(xué)者主要從孿連表面活性劑結(jié)構(gòu)、合成和分析，逐步擴(kuò)展界面行為、聚集性質(zhì)、協(xié)同效應(yīng)及應(yīng)用等方面的研究。范傳聞等學(xué)者[4]將合成的表面活性劑應(yīng)用于油田，取得了提高采收率10%左右的效果。

利用合適的孿連季銨鹽類表面活性劑及助劑，通過降低油水界面張力、改變巖石的潤濕性、抑制黏土膨脹及細(xì)菌生長等，能提高注入水的滲流能力，達(dá)到低滲透油田降壓增注的目的。在研制的孿連季銨鹽類注水增注劑[5]中引入一定量的含有生物活化劑的CDKT-004有機(jī)復(fù)合肥能使油水界面張力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級，更低的臨界膠束濃度（CMC），并且注入成本大幅度降低。在某油田選擇了6口完不成配注的試驗(yàn)井，注入濃度為300～500 mg/L，措施前后對比，注水壓力平均下降2.47 MPa，均能完成配注。注水單耗由原來的6.23 kWh/m3降低到5.81 kWh/m3，年節(jié)約電量216×104kWh。

1 FYR-JY增注劑的改性

將研制的孿連季銨鹽類注水增注劑FYR-JY[5]按照文獻(xiàn)[6]的方法對其進(jìn)行CMC、界面張力、潤濕性、微觀驅(qū)油等性能測定表明具有明顯的降壓增注作用，具有一定的降低界面張力、改變巖石潤濕性、防膨和抑制微生物的作用；但是FYR-JY較高的價(jià)格，影響了現(xiàn)場的使用范圍。

研究表明，在孿連季銨鹽類注水增注劑中引入一定量的含有生物活化劑的CDKT-004有機(jī)復(fù)合肥將FYR-JY增注劑改性為FYR-JY01，能使油水界面張力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級，更低的臨界膠束濃度，注入成本大幅度降低。

1.1 FYR-JY01臨界膠束濃度

用表面張力法及電導(dǎo)法測定FYR-C溶液的CMC值，用注入水配成質(zhì)量濃度分別為100、250、400、500、600、800、900、1000 mg/L 的FYR-JY01溶液，調(diào)節(jié)恒溫水浴至45℃，用DMPY22C型表面張力儀測定此溫度下各溶液的表面張力。結(jié)果表明，表面張力Kraft點(diǎn)不明顯，其CMC約為500 mg/L。

1.2 FYR-JY01對電性的影響

用電滲法[4]測定不同濃度FYR-JY01注入水溶液對石英砂表面的ζ電位的影響，研究表明：FYR-JY01質(zhì)量濃度在600 mg/L左右時(shí)，電位接近0，此時(shí)表面電性開始轉(zhuǎn)變；當(dāng)質(zhì)量濃度為450 mg/L時(shí)，電位-2.48 mV；質(zhì)量濃度700 mg/L時(shí)，電位+2.48 mV，說明在此區(qū)間存在一個(gè)電位為0的濃度。

1.3 FYR-JY01的潤濕性

用甲基硅油處理載玻片至親油后，用DCA-322型動態(tài)接觸角分析儀測定蒸餾水的動態(tài)接觸角，記錄前進(jìn)角和后退角。從結(jié)果看，不同濃度的FYR-JY01水溶液不同程度地改變玻片的潤濕性。經(jīng)甲基硅油處理的玻片表面偏親油，接觸角大于90°，可模擬親油地層，經(jīng)FYR-JY01水溶液處理后接觸角下降，在一定濃度下潤濕性改變效果非常好。同時(shí)，潤濕角改變幅度并不是隨FYR-JY01濃度增大而增大，在1000 mg/L附近改變幅度最大，之后保持不變。可以認(rèn)為是FYR-JY01在玻片表面的吸附達(dá)到了平衡的結(jié)果。

1.4 FYR-JY01界面張力測定

各種濃度的FYR-C水溶液與原油之間的界面張力值均表現(xiàn)出同一種規(guī)律性，先降低至最低值，然后逐步上升達(dá)到平衡狀態(tài)。濃度為250～1000 mg/L的FYR-JY01水溶液與原油之間瞬時(shí)界面張力最低值均達(dá)到超低(10-3mN/m數(shù)量級)，平衡界面張力值也較低，在10-1mN/m，甚至10-2mN/m數(shù)量級。隨著FYR-JY01水溶液濃度的降低，與原油之間的瞬時(shí)界面張力值和平衡界面張力值均呈現(xiàn)降低的趨勢。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場上采用注水井井口或配水間安裝直接向注水井管網(wǎng)上高壓添加FYR-JY01的流程，包括低壓閥門、電動泵、管線、高壓閥門、儲藥箱、電動高壓比例加藥泵和單流閥等。電動泵將FYR-JY01藥劑泵入儲藥箱，由電動高壓比例加藥泵按調(diào)整好的流量將藥劑注入高壓注水管線，讓藥劑與注入水在管線內(nèi)混合然后注入地層，達(dá)到降壓增注的目的。

在某油田選擇了6口完不成配注的試驗(yàn)井，注入濃度為300～500 mg/L，措施前后對比，注水壓力平均下降2.47 MPa，均能完成配注。注水單耗由原來的6.23 kWh/m3降低到5.81 kWh/m3，年節(jié)約電量216×104kWh。

典型井例：深6-162井自2009年4月開始注水，注水后壓力從17.5 MPa快速上升至23.6 MPa，2009年7月后，注水壓力保持穩(wěn)定，但注水量從40 m3/d降至20 m3/d，至2010年2月日注水量僅為5 m3。2010年3月開始按400 mg/L注入FYR-JY01增注劑。第一階段注入增注劑10 m3，注入壓力從23.8 MPa抬升至25.1 MPa，然后緩慢降至20.3 MPa，日注水量30 m3；2010年8月注水壓力上升至21.9 MPa，日注入量16 m3；第二階段按300 mg/L注入FYR-JY01增注劑25 m3后開始后續(xù)水驅(qū)，注入結(jié)束時(shí)注水壓力20.6 MPa，日注入量25 m3，視吸水指數(shù)上升了0.421 m3/（d·MPa）。

3 結(jié)論

改性孿連季銨鹽類表面活性劑具有很高的表面活性，很小的臨界膠束濃度?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，改性孿連季銨鹽類表面活性劑具有降壓增注的效果，對中低滲透油田高效開發(fā)具有應(yīng)用價(jià)值。

[1]譚中良,韓冬,楊普華.孿連表面活性劑的性質(zhì)和三次采油中應(yīng)用前景[J].油田化學(xué),2003,20(2):187-189.

[2]才程,葛際江.孿二連季銨鹽表面活性劑[J].油田化學(xué),2001,18(3):278-281.

[3]牛金平,王軍.新型表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物化性能[J].日用化學(xué)品科學(xué),2000,23(2):46-49.

[4]范傳聞,劉衛(wèi)東,蕭漢敏，等.孿連表面活性劑SL-1提高采收率研究與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,2008,30(4):92-95.

[5]付亞榮,吳澤美,李造吉,等.一種孿連季銨鹽類注水增注劑[P].中國專利:ZL 200910238209.0,2011-08-03.

[6]付亞榮.注水井化學(xué)降壓增注劑室內(nèi)研究[J].石油鉆采工藝,2009,31(5):77-80.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.02.015

付亞榮，1987年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校，高級工程師，主要從事油田開發(fā)方面的研究，E-mail：cy5_fyr@petrochina.com.cn，地址：河北省辛集市華北油田第五采油廠，052360。

2011-10-22)