黃金，孟凡海，徐春玲

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠試驗(yàn)大隊(duì)，黑龍江大慶163511）

三類油層二元復(fù)合驅(qū)提高采收率技術(shù)室內(nèi)研究

黃金，孟凡海，徐春玲

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠試驗(yàn)大隊(duì)，黑龍江大慶163511）

隨著油田的開發(fā)，三類油層的有效開發(fā)越來越重要，本文針對(duì)三類油層開展二元復(fù)合驅(qū)提高采收率技術(shù)研究?jī)?yōu)選適合的驅(qū)油體系配方。研究表明HLX表活劑濃度達(dá)0.05%以上時(shí)二元體系可達(dá)到超低界面張力，且界面張力穩(wěn)定性可達(dá)到60d；油水比例為1∶1時(shí)，0.3%HLX表面活性劑二元體系乳化后7d析水率為93.2%；HLX表面活性劑濃度為0.2%和0.3%的二元體系吸附6次后仍能達(dá)到超低界面張力；HLX表面活性劑濃度為0.3%時(shí)，二元體系在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高采收率15.31%。

表面活性劑；吸附；乳化；界面張力

隨著油田的開發(fā)，一類油層部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入聚驅(qū)后續(xù)水驅(qū)階段，且強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)也已經(jīng)開始工業(yè)化應(yīng)用，有效厚度小于1m、有效滲透率小于0.1D的油層及表外儲(chǔ)集層等三類油層的有效開發(fā)在油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)中越來越重要[1，2]。油層礦場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)比水驅(qū)提高采收率近20%[3,4]，但由于強(qiáng)堿的存在導(dǎo)致注入工藝和舉升配套工藝技術(shù)都面臨著問題，如注入工具堵塞、采出井結(jié)垢、采出井卡泵和清防蠟配套技術(shù)有待完善等問題[5]，因而表面活性劑需向無堿方向發(fā)展。表面活性劑/聚合物二元復(fù)合驅(qū)是一種可以充分發(fā)揮表面活性劑和聚合物的協(xié)同作用來提高原油采收率的三次采油方法[6]。聚合物的加入能夠較好的控制流度，而表面活性劑的低界面張力性質(zhì)，能夠促使殘余油的啟動(dòng)，因此，既能擴(kuò)大波及體積又能提高驅(qū)油效率，同時(shí)可以消除三元復(fù)合驅(qū)體系中含堿所帶來的結(jié)垢和聚合物用量大等一系列問題。本文針對(duì)三類油層開展了二元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油體系室內(nèi)研究，考察了表面活性劑濃度對(duì)二元復(fù)合驅(qū)體系性能的影響，為該二元復(fù)合驅(qū)體系在現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1用藥劑及儀器

部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）（以下簡(jiǎn)稱聚合物），相對(duì)分子質(zhì)量為500～700萬，大慶煉化公司；HLX表面活性劑，大慶高新區(qū)華龍祥化工有限公司；人造均質(zhì)巖心，尺寸為4.5×4.5×30cm，滲透率約185×10-3μm2，東北石油大學(xué)；油田注入污水；油田井口脫水原油。

TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀（美國(guó)CNG公司）；LVDV-Ⅱ粘度計(jì)（美國(guó)Brookfield公司）；DY-Ⅱ型巖心驅(qū)替裝置（江蘇海安石油儀器廠）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1界面張力測(cè)定固定聚合物的濃度為2300mg·L-1，采用注入污水配制不同HLX表面活性劑濃度的二元體系，使用TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定45℃、5000r·min-1的條件下二元體系的界面張力。

1.2.2界面張力穩(wěn)定性測(cè)定固定聚合物的濃度為2300mgL-1，使用油田注入污水配制不同HLX表活劑濃度的二元體系，在45℃條件下恒溫放置不同時(shí)間，使用TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀在45℃、5000r·min-1的條件下檢測(cè)恒溫放置不同時(shí)間二元體系的界面張力。

1.2.3乳化性能測(cè)定固定聚合物的濃度為2300mg·L-1，采用注入污水分別配制HLX表面活性劑濃度0.20%和0.30%表面活性劑/聚合物二元體系，將脫水原油與配制的二元體系按照1∶1混合放入50mL比色管中（V0=25mL），在45℃恒溫條件下充分振蕩、靜置，觀察不同時(shí)間的析水量Vt，根據(jù)公式（1）計(jì)算不同時(shí)間下的析水率V%，確定各體系的析水率隨時(shí)間變化規(guī)律。

1.2.4抗吸附性能測(cè)定固定聚合物的濃度為2300mg·L-1，用注入污水分別配制HLX表面活性劑濃度0.20%和0.30%表面活性劑/聚合物二元體系，將二元體系與80～100目油砂按油砂和復(fù)合體系（質(zhì)量比）為1∶9放入100mL碘量瓶中，在45℃恒溫條件下充分振蕩，靜置吸附24h后，測(cè)定上層清液的界面張力。若能達(dá)到超低界面張力，用濾出的上層清液，再次稱取新鮮油砂按油砂和復(fù)合體系為1∶9混合，靜置吸附24h，測(cè)定上層清液界面張力，重復(fù)上述過程，直到復(fù)合體系上層清液界面張力高于10-3mN·m-1。

1.2.5驅(qū)油性能測(cè)定人造均質(zhì)巖心抽真空8～10h以上，飽和水；45℃下飽和油，放置48h；水驅(qū)至采出端含水98%以上，按照方案要求注入化學(xué)劑段塞，后續(xù)水驅(qū)至出口含水98%以上，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

2　結(jié)果及討論

2.1表面活性劑濃度對(duì)界面張力的影響

圖1　二元體系界面張力隨表面活性劑濃度變化曲線Fig.1Effect of surfactant on the surface tension of SP flooding

從圖1可知，當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到0.05%以上時(shí)，HLX表面活性劑二元體系能達(dá)到超低界面張力。根據(jù)隋軍[7]研究成果，隨著注水壓力梯度和孔隙半徑等增大，啟動(dòng)毛管內(nèi)的殘余油所需的最低界面張力將上升，在目前水驅(qū)壓力梯度和孔喉半徑等條件下，所需的最低油水界面張力要求不是10-3數(shù)量級(jí)，在大慶油田條件下，驅(qū)替液的油水動(dòng)態(tài)界面張力最低值達(dá)到10-2數(shù)量級(jí)的復(fù)合體系即可較大幅度提高化學(xué)驅(qū)采收率。當(dāng)表面活性劑濃度為0.03%時(shí)，HLX表面活性劑二元體系的界面張力值為6. 3×10-2mN·m-1，達(dá)到10-2數(shù)量級(jí)，因此，HLX表面活性劑降低界面張力效率較高[8]?？紤]到地層吸附損耗、驅(qū)油劑成本等因素，評(píng)價(jià)驅(qū)油體系方案時(shí)表面活性劑濃度選擇為0.2%和0.3%。

2.2表面活性劑濃度對(duì)界面張力穩(wěn)定性影響

在原油開采過程中，驅(qū)油體系注入地下后需在地下運(yùn)移一定時(shí)間（受井距和地層條件影響），對(duì)于一個(gè)好的復(fù)合驅(qū)驅(qū)油體系，要求在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持超低界面張力。

圖2　表面活性劑濃度對(duì)二元體系界面張力穩(wěn)定性的影響Fig.2Effect of surfactant concentration on stability of surface tension

從圖2可知，所評(píng)價(jià)的不同濃度HLX-2表面活性劑的二元體系在60d內(nèi)均可達(dá)到超低界面張力，但到90d時(shí)二元體系都不能達(dá)到超低界面張力，說明HLX表面活性劑二元體系在地層熱穩(wěn)定性低于90d，當(dāng)運(yùn)移時(shí)間達(dá)到90d以上時(shí)，驅(qū)油體系的油水界面張力不能達(dá)到10-3mN·m-1數(shù)量級(jí)，因此HLX表面活性劑二元驅(qū)油體系更適合注入體系運(yùn)移3個(gè)月以內(nèi)便能到達(dá)采出井的區(qū)塊。

2.3表面活性劑濃度對(duì)乳化性能的影響

乳狀液的穩(wěn)定性宏觀上常用析水率來衡量，在一定溫度下觀察乳狀液析水情況，若析水量少，說明乳狀液穩(wěn)定。反之，若析水量大說明乳狀液不穩(wěn)定。當(dāng)聚合物濃度為2300mg·L-1時(shí)，HLX表面活性劑濃度對(duì)二元驅(qū)油體系形成的油水乳狀液的乳化穩(wěn)定性的影響見圖3。

圖3　表面活性劑濃度對(duì)二元體系乳化性能的影響Fig.3Effect of surfactant concentration on emulsification

從圖3可知，HLX表面活性劑二元體系乳化后恒溫1h時(shí)，0.20%和0.30%兩個(gè)體系的析水率均為12%，說明體系的乳化性能較強(qiáng)，但隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，析水率上升速度較快；當(dāng)放置時(shí)間超過24h時(shí)，析水率上升速度變慢，5d時(shí)體系析水率達(dá)到最大值，分別為92.0%和93.2%，這說明HLX表面活性劑形成的二元驅(qū)油體系乳化能力較強(qiáng)。

2.4表面活性劑濃度對(duì)抗吸附性能的影響

油田中驅(qū)油體系的抗吸附性能主要通過吸附量實(shí)驗(yàn)和多次吸附實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。其中多次吸附實(shí)驗(yàn)主要考察二元體系注入地層經(jīng)巖石多次吸附后降低界面張力的能力，吸附次數(shù)越多，說明抗吸附性能越好，注入地下后吸附損耗的越少。HLX表面活性劑濃度對(duì)其形成的二元體系的抗吸附性能影響見圖4。

從圖4可以看出，HLX表面活性劑形成的二元驅(qū)油體系在吸附6次后仍能達(dá)到超低界面張力，說明HLX表面活性劑抗吸附能力很強(qiáng)。

圖4　不同吸附次數(shù)后二元體系界面張力變化曲線Fig.4Effect of number of adsorption on surface tension

2.5表面活性劑濃度對(duì)驅(qū)油性能的影響

化學(xué)驅(qū)注入方案為0.3PV無堿二元段塞（聚合物濃度固定為2300mg·L-1，HLX表活劑濃度分別為0.2%和0.3%）+0.2PV聚合物段塞（聚合物濃度固定為2300mg·L-1）。表面活性劑濃度對(duì)驅(qū)油效率的影響見表1。

表1　無堿二元復(fù)合體系人造巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1Oil displacement property of SP flooding

從表1可以看出，HLX表面活性劑二元體系在表面活性劑濃度為0.3%時(shí)，二元體系可在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高采收率15.31%，提高采收率效果較好；當(dāng)HLX表面活性劑用量降到0.20%時(shí)，提高采收率效果下降，降到11.22%，說明降低表面活性劑用量不利于提高采收率，這主要受界面張力穩(wěn)定性、乳化性能和抗吸附性能綜合作用影響。

3　結(jié)論

（1）當(dāng)HLX表面活性劑濃度為0.03%時(shí)，二元體系的界面張力值達(dá)到10-2數(shù)量級(jí)，當(dāng)HLX表面活性劑濃度達(dá)0.05%以上時(shí)，二元體系的界面張力值達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)。

（2）HLX表活劑二元體系界面張力穩(wěn)定性可達(dá)到60d；油水比例為1∶1時(shí)，表面活性劑濃度為0.3%的二元體系乳化后7d析水率為93.2%。

（3）HLX表面活性劑二元體系抗吸附性能很強(qiáng)，表面活性劑濃度為0.2%和0.3%的二元體系吸附6次后仍能達(dá)到超低界面張力。

（4）氣測(cè)滲透率約185×10-3μm2人造巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明HLX表面活性劑濃度為0.3%時(shí)，二元體系在水驅(qū)基礎(chǔ)上可提高采收率15.31%。

［1］張曉芹，關(guān)恒，王洪濤.大慶油田三類油層聚合物驅(qū)開發(fā)實(shí)踐［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（3）：374-377.

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［3］張付生,張雅琴,程杰成,等.三元復(fù)合驅(qū)和聚合物驅(qū)采出原油組成和破乳脫水的關(guān)系［J］.石油學(xué)報(bào)（石油加工）,2008,24（1）:117-120.

［4］苗豐裕，劉東升.三元復(fù)合驅(qū)舉升配套技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

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［8］包玲，鄒洪超，梁保生，等.無堿二元復(fù)合驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化研究［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2013,14（1）:20-41.

Laboratory experiment of EOR technology of SP flooding for tertiary-main layers

HUANG Jin，MENG Fan-hai，XU Chun-ling
（Experimental Department of Oil Product No.4,Daqing Oilfield Company Limited,Daqing 163511,China）

With the development of oil fields,it is increasingly important to develop the tertiary-main layers effectively.In this paper EOR technology of SP flooding for tertiary-main layers is studies to obtain the suitable flooding system.The results show that the SP flooding system can achieve ultra-low interfacial tension,when HLX surfactant concentration is above 0.05%;and the stability time of the interfacial tension is 60 days.When the oilwater ratio is 1∶1,the water separating proportion is 93.0%after 7 days for the SP flooding system with HLX surfactan concentration of 0.3%.It is can achieve ultra-low interfacial tensio after adsorbed 6 times for the SP flooding system with HLX surfactan concentration of 0.2%and 0.3%.When the HLX surfactant concentration is 0.3%, the SP flooding system can enhance oil recovery by 15.31%after water flooding.

surfactant；adsorption；emulsification；interfacial tensions

TE34

A

1002-1124（2014）11-0030-03

2014-08-12

黃金（1982-），男，吉林省大安市，大學(xué)本科，工程師，從事油田化學(xué)研究。