邱書(shū)偉，王 嶺，黨蘭煥

（1.巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 庫(kù)爾勒841000；2.河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山063009；3.吐哈油田分公司物資供應(yīng)處，新疆 哈密839000）

蒸汽吞吐稠油開(kāi)采技術(shù)由于其操作原理簡(jiǎn)單而成為應(yīng)用最廣的稠油開(kāi)采技術(shù)［1-2］之一，但也存在一些明顯的缺點(diǎn)：1）受油層深度的影響較大，當(dāng)油層深度超過(guò)1 400m時(shí)，注入蒸汽的壓力逐漸降低，采出效果明顯降低，尤其是對(duì)于密井距來(lái)說(shuō)，采收率較低［3-4］；2）對(duì)于滲透率低、孔隙度小的油藏難以到達(dá)注氣壓［5-6］，造成吞吐無(wú)效；3）含油飽和度低油井實(shí)施吞吐效果相對(duì)較差，因此，蒸汽驅(qū)技術(shù)和化學(xué)降黏技術(shù)在稠油開(kāi)采過(guò)程中常結(jié)合使用，但應(yīng)用中目前能用于高溫、高礦化度油藏條件的乳化降黏劑還不多，雖有一些文獻(xiàn)報(bào)道［7-8］，也大都成本較高，經(jīng)濟(jì)性不佳。輪南某區(qū)油田為深層特稠油油田，原油密度0.95～1.09g／cm3，黏度0.7～1 800Pa·s，平均含蠟量為8.1%，含鹽量3.8g／L以上，井下溫度約在100～125℃。筆者針對(duì)注蒸汽開(kāi)采稠油油藏過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合輪南某區(qū)稠油特點(diǎn)，根據(jù)乳化降黏劑降黏水驅(qū)機(jī)理，研制出適應(yīng)本地區(qū)的乳化降黏劑產(chǎn)品，通過(guò)對(duì)其耐溫、耐鹽、驅(qū)油效率等各種性能評(píng)價(jià)，優(yōu)選出具有優(yōu)良降黏效果及可觀性能的合適配比，達(dá)到了提高驅(qū)油效率和井筒乳化降黏的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)張力理論和界面膜理論，得到如下活性劑水驅(qū)機(jī)理：通過(guò)表面活性劑的加入，降低油水界面張力，改變巖石潤(rùn)濕性，降低儲(chǔ)層殘余油飽和度，提高水相滲透率，達(dá)到乳化降黏、提高采收率的目的。

1.2 儀器與原料

NDJ-5S旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，上海羽通儀器儀表廠(chǎng)；ISCO260D脈沖恒速恒壓微量泵，美國(guó)伊斯柯公司；TX500C型全量程旋轉(zhuǎn)滴表／界面張力儀，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備公司；HKGP-3致密巖心氣體滲透率孔隙度測(cè)定儀，海安縣石油科研儀器公司。

OP-10、SPAN-60、AEO、Tween-85，分析純，鄭州市冠達(dá)化工有限公司；G-1790，日光化學(xué)上海有限公司；NP-4、APEO、PVA、SDS、石油磺酸鈉，分析純，烏魯木齊市星光化工工貿(mào)公司；CTMAB，分析純，廣州吉宜化工公司。

1.3 降黏劑的制備方法

通過(guò)考察市售石油磺酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚等多種表面活性劑對(duì)輪南稠油的乳化情況，初步篩選9種表面活性劑測(cè)定不同濃度下的表面張力，篩選出表面張力最小的改性聚氧乙烯酚醚類(lèi)為乳化降黏劑主劑，結(jié)合輪南某區(qū)地層水的組成以及稠油的組成和性能等特性，設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)不同比例下的降黏劑進(jìn)行篩選和優(yōu)化，最終確定乳化降黏劑組成的比例。

1.4 降黏劑的評(píng)價(jià)方法

1.4.1 油水界面張力評(píng)價(jià)

用蒸餾水配制各種濃度下的表面活性劑溶液，用全量程旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定界面張力。

1.4.2 不同濃度、不同含水量降黏效果的評(píng)價(jià)

加入一定量的稠油于250mL燒杯中，置于恒溫水浴鍋中，60℃放置1～1.5h，用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定其黏度；然后，把一定配比濃度的降黏劑加入測(cè)定黏度后的油樣中，攪拌混合均勻，測(cè)定乳化液的黏度，按下式計(jì)算降黏率。

式中：η0—一定溫度下稠油黏度；ηe—加入乳化劑后稠油黏度。

1.4.3 耐礦化度評(píng)價(jià)

在降黏劑加量濃度為0.3%、油水比為60∶40的條件下，配制鈣鎂離子濃度為1～30g／L，測(cè)定不同濃度下的降黏率，進(jìn)行耐抗礦化度實(shí)驗(yàn)。

1.4.4 耐溫性評(píng)價(jià)

配制油／水比70∶30，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的乳化劑水溶液，放入安焙瓶中封口后，在不同溫度下處理10h，測(cè)定其表面張力和界面張力。

1.4.5 驅(qū)油效率、潤(rùn)濕性評(píng)價(jià)

選取L＝3.0cm，4.5cm的巖心，用巖心氣體滲透率孔隙度測(cè)定儀測(cè)巖心基本參數(shù)；用地層水飽和后稱(chēng)濕重，濾紙吸干巖心表面水后稱(chēng)重，計(jì)算其孔隙度；在室溫下，將抽空并飽和好的巖心用模擬水驅(qū)替測(cè)巖心滲透率；然后用原油飽和，儲(chǔ)層溫度下（120℃）老化48h，用模擬水驅(qū)替測(cè)出油量；再注入表面活性劑溶液，封閉所有出口端和入口端，在120℃放置4h，最后進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)，按下式計(jì)算驅(qū)油效率、自吸效率。

式中：V0—累計(jì)注入油量體積；V1—水驅(qū)油量體積。

式中：K為滲透率。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳化降黏劑的制備與優(yōu)化

不同濃度下的9種表面活性劑隨表面張力濃度的變化見(jiàn)圖1。

圖1 不同表面活性劑表面張力隨濃度的變化曲線(xiàn)

依據(jù)表面張力越小越好、溶液穩(wěn)定性好的篩選原則，根據(jù)圖1分析，優(yōu)選表面張力值最低的活性劑THR-3作為主劑，添加兩種性質(zhì)改進(jìn)劑，其成分構(gòu)成及主要性能如下，見(jiàn)表1。

表1 降黏劑的組成及其性能

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用地層水配制表面活性劑時(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，由此說(shuō)明高礦化度的水（礦化度一般大于5g／L），會(huì)使乳化劑的溶解性變差，因此考慮在高含鹽（礦化度10g／L）的介質(zhì)中，對(duì)不同復(fù)配比表面活性劑的界面張力、降黏效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同復(fù)配比表面活性劑性能參數(shù)

由表2結(jié)果可以看出：當(dāng)m（聚氧乙烯酚醚類(lèi)）∶m（季銨鹽型的陽(yáng)離子活性劑）∶m（聚乙烯醇）＝8∶1∶0.5時(shí)對(duì)稠油乳化降黏效果較好，形成的O／W型乳狀液穩(wěn)定并且分水率較小。因此選擇該比例為降黏劑配方的最終配方組成，以下各實(shí)驗(yàn)均以此為基礎(chǔ)。

2.2 復(fù)配體系的性能評(píng)價(jià)

2.2.1 油水界面性質(zhì)

測(cè)不同濃度下的表面活性劑溶液的界面張力，根據(jù)界面張力隨不同濃度的變化，繪制兩者之間的變化曲線(xiàn)，見(jiàn)圖2。

圖2 界面張力隨濃度的變化曲線(xiàn)

由圖2可見(jiàn)：界面張力隨活性劑濃度增大呈降低趨勢(shì)，油水界面張力能降低到0.1mN／m以下，當(dāng)活性劑濃度大于0.1%時(shí)界面張力較低。

2.2.2 降黏性能

不同濃度、不同含水量降黏效果見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)：含水率越高，原油黏度越小，在含水率大于50%時(shí)，降黏效果明顯增強(qiáng)；濃度越大，降黏效果越好。

圖3 黏度隨含水率和濃度的變化曲線(xiàn)

2.2.3 耐鹽性能

降黏劑在油田使用時(shí)，都是將由油井產(chǎn)出液分離出的油井水，作為配制所用的水，油井水中大都含有較高的礦物質(zhì)鹽，因此要求所用降黏劑必須具有良好的耐鹽能力，不會(huì)因地層水中高礦化度的離子存在而降低乳化劑的降黏效果，不同Ca2＋、Mg2＋濃度對(duì)降黏效果的影響見(jiàn)表3。

表3 不同Ca2＋、Mg2＋濃度對(duì)降黏效果的影響

由表3可知：該復(fù)配降黏劑在Ca2＋、Mg2＋濃度1～30g／L范圍內(nèi)，溶液呈穩(wěn)定透明，分散乳化好，不掛壁，隨離子濃度的增加，降黏劑的降黏率下降，增至30g／L左右，降黏率仍然達(dá)到80%，能夠滿(mǎn)足該地區(qū)稠油地層水要求。

2.2.4 耐溫性能

進(jìn)一步考察溫度對(duì)活性劑性能影響，見(jiàn)表4。

表4 溫度隨張力的變化

由表4可以看出：在100～125℃處理后，稠油降黏劑的表面張力、界面張力變化不太明顯，呈一定的穩(wěn)定趨勢(shì)；繼續(xù)升溫至130℃處理后，兩者有明顯提高，說(shuō)明所研究稠油降黏劑能耐125℃高溫。

2.2.5 驅(qū)油效率

實(shí)驗(yàn)用巖心參數(shù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表5及圖4。

表5 巖心參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果

圖4 活性水與產(chǎn)出水驅(qū)油滲透率變化

從表5及圖4的曲線(xiàn)可以看出，乳化劑的加入，能夠提高洗油效率，增加水驅(qū)油量，驅(qū)油效率提高19%，這是因?yàn)樵诹芽p系統(tǒng)中壓力作用下，活性水促使巖石裂縫中的水相克服毛細(xì)管壓力末端效應(yīng)并進(jìn)入基質(zhì)巖塊中，提高了滲吸驅(qū)油毛細(xì)管動(dòng)力，從而達(dá)到加速和強(qiáng)化提高基質(zhì)巖塊滲吸驅(qū)油效果的作用。

2.2.6 潤(rùn)濕性評(píng)價(jià)

選取L＝3.0cm、4.5cm的巖心，進(jìn)行靜態(tài)自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)，記錄出油量隨時(shí)間的變化，見(jiàn)圖5。

在注入產(chǎn)出水過(guò)程中，觀察到較大的油滴從側(cè)面析出，在加入活性水滲出過(guò)程中，原油從側(cè)面和頂面析出，油滴較小，說(shuō)明乳化降黏劑形成的活性水降低了油水界面張力作用，提高了油滴的變形能力；滲吸能力增強(qiáng)，油滴通過(guò)低滲透孔隙介質(zhì)的能力提高，與產(chǎn)出水體系相比，巖心表面滲出油滴的時(shí)間提前，油滴較小，總的來(lái)說(shuō)，自吸效率可提高20%以上。

3 應(yīng) 用

該降黏劑在輪南某區(qū)的5口油井內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并取得了良好的效果。施工設(shè)備由撬裝調(diào)驅(qū)裝置和計(jì)配間注水流程兩部分組成，活性劑母液由旁通匯管進(jìn)入計(jì)配間注水流程，與系統(tǒng)來(lái)水混合均勻后注入各單井，根據(jù)試驗(yàn)井的生產(chǎn)情況及現(xiàn)場(chǎng)條件、稠油含水量的多少配制稠油降黏劑成一定濃度的水溶液，在機(jī)械舉升條件下與稠油充分混合，實(shí)現(xiàn)乳化降黏開(kāi)采，加劑量通過(guò)改變配劑濃度和注入量進(jìn)行調(diào)整，乳化降黏劑應(yīng)用前后統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表6。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明：乳化降黏劑對(duì)低滲透率油井有明顯的增油效果，并有較長(zhǎng)的使用周期，剪切小、配液均勻，適合多井組同時(shí)進(jìn)行活性水驅(qū)施工；中低含水油井實(shí)施效果比中高含水油井效果好、周期長(zhǎng)，達(dá)到了提高油井采收率目的。

圖5 靜態(tài)自發(fā)滲吸試驗(yàn)對(duì)比

表6 乳化降黏劑應(yīng)用

4 結(jié) 論

確定了一種可廣泛使用的乳化降黏劑，該乳化降黏劑與兩種助劑在比例為8∶1∶0.5時(shí)，耐溫性好；當(dāng)其濃度大于0.1%時(shí)界面張力較低；含水率大于50%，濃度為0.1%～0.5%時(shí)，原油黏度可降至110～340mPa·s，降黏效果明顯；Ca2＋、Mg2＋濃度增加到30mg／L左右時(shí)，降黏率仍然達(dá)到80.6%，可滿(mǎn)足輪南某區(qū)稠油地層水要求；活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%時(shí)，驅(qū)油效率達(dá)到19%，具有較好的改善巖心水相潤(rùn)濕性的作用，滲吸能力增強(qiáng)。

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