周 曄，洪 玲,鐘 靜,鐘少華,王賀誼,張玉川

(1.陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075;2.中國石化河南油田分公司工程技術(shù)研究院)

延長油田屬于典型的低孔超低滲儲層油田，孔隙度一般為9%～11%，平均為10%；滲透率一般為(0.1～10.0)×10-3μm2，平均為2.3×10-3μm2，其中滲透率小于1×10-3μm2占到總探明儲量的60%。油藏屬于巖性圈閉油藏，具有壓力低、滲透率低、產(chǎn)能低、埋藏淺的特點。

表面活性劑驅(qū)是通過大幅度降低界面張力、改變巖石潤濕性、使原油乳化等機理提高驅(qū)油效率的。目前國內(nèi)油田大量使用的烷基苯磺酸鹽和石油磺酸鹽等陰離子表面活性劑并不適應(yīng)于延長油田，主要是因為其不能大幅度降低油水界面張力，加之延長地層水礦化度高(30 000～100 000 mg/L)，二價鈣鎂離子含量高(3 000～6 000 mg/L)，表面活性劑與地層水配伍性較差，嚴(yán)重影響其注入效果。生物表活劑具有較好的洗油性及降低界面張力作用，具有較強的適應(yīng)高礦化度及高鈣鎂離子能力，適用于低滲透、高礦化度地層的驅(qū)油應(yīng)用。

1 生物活性劑驅(qū)油機理

生物活性劑驅(qū)油劑主要由生物表面活性劑和生物酶驅(qū)油劑組成，生物表面活性劑主要是降低油水界面張力、改變油層潤濕性提高驅(qū)油效率，生物酶驅(qū)油劑主要是從巖石表面剝離原油、乳化原油等增加地層原油水驅(qū)效果。其驅(qū)油機理如下：

(1)界面效應(yīng)。生物活性劑粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質(zhì)，降低巖石對殘余油的吸附阻力，使巖石表面附著的油膜更容易脫落；由于界面張力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W型乳狀液；同時可以改變巖石表面潤濕性，降低原油相對滲透率和粘度，使不可動原油隨注入水一起流動，提高原油的流動性。

(2)原油乳化機理。生物活性劑能降低巖石-油-水系統(tǒng)的界面張力，形成油-水乳狀液(水包油)，油被降解并發(fā)生程度不同的乳化現(xiàn)象，形成大小不等的油珠乳化液，在孔隙中被拉伸、變形、滲流形成乳狀液的流體，在孔隙中流動阻力相對降低。

(3)形成膠束或微乳液驅(qū)油。膠束或微乳液對油或水具有較強的增溶作用，一定程度上消除了驅(qū)替液與被驅(qū)替原油之間的界面，達到混相驅(qū)的目的。在地層中，生物酶驅(qū)油劑液先進入高滲透層，當(dāng)流速增大，粘度也隨之增大，迫使驅(qū)替液進入低滲透層驅(qū)油，從而提高波及系數(shù)。

2 生物活性驅(qū)油劑研究

生物活性驅(qū)油劑主要是通過增加洗油量、降低油水界面張力、改變儲層巖石的潤濕性來提高注水波及體積及驅(qū)油效率。表面活性驅(qū)油劑室內(nèi)性能的評價方法主要有：靜態(tài)脫油實驗、界面張力實驗和潤濕性測定實驗。

2.1 生物活性劑的靜態(tài)脫油性能評價

將搗碎的40～120 g目地層巖心洗油、烘干， 將巖心砂1 000 g與150 g實驗用油混合均勻，取烘干巖心砂40 g置于100 mL量筒中，用玻璃棒輕輕壓實，加入驅(qū)油劑溶液(或?qū)嶒炗盟?至80 mL，置于地層溫度(40 ℃)下的恒溫水浴箱中。間隔一定時間測一次脫油量(靜態(tài))，計算脫油效率，實驗結(jié)果見圖1?？梢钥闯錾锉砘顒┖蜕锩蛤?qū)油劑隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，脫油量迅速增大，驅(qū)油劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%到0.5%時脫油量達到60.1%，繼續(xù)增加驅(qū)油劑用量，脫油效果增加不明顯。

圖1 生物表活劑和生物酶驅(qū)油劑靜態(tài)脫油實驗效果

2.2 降低油水界面張力性能評價

驅(qū)油劑通過降低油水間界面張力從而提高注入驅(qū)油效果[1]。利用SVT-20視頻旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀對生物活性復(fù)合驅(qū)油劑進行降低油水界面張力性能評價，實驗結(jié)果見圖2。從圖2中可以看出：生物活性復(fù)合驅(qū)油劑能有效降低油水界面張力，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%～0.5%時使用效果較好。

2.3 改變巖石潤濕性評價

圖2 驅(qū)油劑濃度與界面張力關(guān)系

根據(jù)中外很多研究者對不同潤濕性條件下的水驅(qū)油機理及最終采收率的研究，所有潤濕性類型中，中間潤濕或混合潤濕對于水驅(qū)油最有利，此時的水驅(qū)油效率最高[2]；當(dāng)潤濕性從強水濕向接近中間水濕轉(zhuǎn)化時，原油/鹽水/巖石系統(tǒng)的水驅(qū)油效率增加，在接近中間潤濕時獲得最高水驅(qū)油效率。

潤濕性評價實驗結(jié)果見表1，從表1中可以看出：實驗巖心的初始潤濕性都是強親水，在注入生物表活劑和生物酶驅(qū)油劑溶液后，巖石的潤濕類型發(fā)生了變化，由強親水變?yōu)橛H水，說明驅(qū)油劑可改變巖石的潤濕性，利于提高水驅(qū)洗油效率。

表1 自吸法測定油藏巖石潤濕性實驗結(jié)果

2.4 抗鹽性評價

針對延長儲層的高礦化度地層水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的生物表活劑和生物酶驅(qū)油劑進行了驅(qū)油劑抗鹽性實驗。表2中可以看出,隨鹽水礦化度不斷提高，油水界張力保持在較低的范圍內(nèi)，且在礦化度100 000 mg/L以上時，油水界面張力仍保持在較低的范圍之內(nèi)，說明驅(qū)油劑具有較好的抗鹽能力。從表2中可以看出，溶液中二價陽離子濃度從1 000 mg/L上升到5 000 mg/L時，驅(qū)油劑溶液與油的界面仍保持在0.35～0.55 mN/m，二價陽離子對驅(qū)油劑的性能影響不大，說明驅(qū)油劑適合在延長油田高礦化度地層水儲層驅(qū)油中應(yīng)用。

2.5 生物活性劑驅(qū)油能力評價

表2 驅(qū)油劑高鹽性評價實驗結(jié)果

驅(qū)油劑驅(qū)油評價實驗結(jié)果見圖3，隨著驅(qū)油劑的注入，巖心洗油效率在不斷增加，驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%～0.3%時洗油效率增加幅度較大，在驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%時驅(qū)油效率增加幅度很大，提高采收率達到15.9%，驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%時，驅(qū)油效率增加幅度基本不變。同時，驅(qū)油劑能顯著降低注入壓力，使注入壓力下降幅度大于50%。

圖3 注入不同濃度驅(qū)油劑的驅(qū)油效果

3 現(xiàn)場試驗效果

2011年6月在延長油田杏子川采油廠王214注水站和瓦窯堡采油廠富昌注水站進行了生物活性驅(qū)油劑現(xiàn)場試驗。王214注水站試驗區(qū)主力開采油層為長2油層，低孔(3.24%～21%)、低滲(0.2×10-3～4×10-3μm2)，共有注水井9口，對應(yīng)受益油井43口，注水覆蓋面積2.27 km2。 富昌試驗區(qū)主力開采油層為長2油層， 1995年正式投入開發(fā)，注水工作始于2004年，共有注水井44口，對應(yīng)受益油井157口，注水覆蓋面積4.76 km2。

兩個試驗區(qū)現(xiàn)場試驗均取得了良好的增產(chǎn)效果，從表3可以看出，試驗后兩區(qū)塊產(chǎn)量均有回升，含水保持穩(wěn)定，日增油12.5～27.6 t，增油幅度達31.3%～27.4%。

表3 生物活性驅(qū)油劑現(xiàn)場試驗效果

4 結(jié)論

(1)針對延長油田儲層低滲低孔、高礦化度、開發(fā)效果差的問題，研究應(yīng)用了生物活性劑驅(qū)油技術(shù)，并評選出了具有較好的抗鹽、抗鈣鎂二價陽離子能力的生物活性驅(qū)油劑。

(2)生物活性驅(qū)油劑能有效降低油水界面張力，使儲層巖石潤濕性由強親水向親水轉(zhuǎn)化，有利于提高油田水驅(qū)效率。

(3)生物活性驅(qū)油劑在延長油田低滲透區(qū)塊現(xiàn)場試驗取得良好的增產(chǎn)效果，具有較廣闊的推廣應(yīng)用前景。

[1] 盧廣欽，王玉斗.低界面張力體系對相對滲透率影響實驗研究[J].油田化學(xué),2003，20(4):54-57.

[2] 宋新旺，程浩然.油藏潤濕性對采收率影響的實驗研究[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報,2009,22(4):49-52.

[3] 朱海霞，方新湘，海日古麗.生物表面活性劑在油田開發(fā)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代化工,2008，28(增刊2):407-412.