毛 源 葛際江 唐存知 蔣 平 李月勝 裴海華

(1.中國石化股份公司勝利油田分公司河口采油廠，山東 東營 257200；2.中國石油大學(華東)石油工程學院，山東 青島 266580)

勝利陳莊油田陳25塊主要含油層系為下館陶組，是一個具繼承性發(fā)育的受基巖古地形控制的披覆構(gòu)造稠油油藏。注水開發(fā)中存在的問題有：(1) 儲層非均質(zhì)性強，層間動用差異大；(2) 井間普遍存在注水沖刷形成的高滲通道；(3) 稠油黏度高，水驅(qū)采收率低[1-6]。針對陳25塊地下稠油黏度較高、水驅(qū)采收率低的問題，提出了在封堵高滲透通道的基礎上開展改性納米硅強化乳狀液深部調(diào)驅(qū)技術(shù)[7-9]，提高層內(nèi)的驅(qū)油效率，達到降水增油效果。該體系不但可以對稠油有優(yōu)異的稀釋降黏作用，也可大幅度降低驅(qū)替前沿稠油的黏度，從而有效降低稠油的流動阻力；同時改性納米硅強化的乳狀液可以賦予驅(qū)替相增黏機理、乳狀液捕集機理，使驅(qū)替相具有較為理想的流度控制能力，從而有效改善水油流度比[10-14]，提高區(qū)塊采收率。

1 穩(wěn)定乳狀液體系的制備

以廉價的脂肪酸甲酯為油相，研究了新型乳化劑制備O/W型乳狀液體系的條件，考察不同乳化劑濃度、無機鹽濃度等對乳狀液體系的穩(wěn)定性、粒度分布以及流變性的影響，從而優(yōu)化乳狀液配方。研究表明，單純?nèi)榛瘎┲频玫娜闋钜悍€(wěn)定性不夠，且耐鹽性較差。本次研究利用改性納米硅和乳化劑的協(xié)同作用，進一步提高乳狀液的穩(wěn)定性和耐鹽性。

1.1 實驗儀器及藥品

實驗儀器：HGB550高速攪拌器；DV-II+Brookfield黏度計；Zetasizer 2000 Zeta 電位儀；pHS-25型pH計；ST-2000比表面孔徑測定儀；FS-250超聲波粉碎儀；PH100 Phenix數(shù)碼顯微鏡；JJ-1-160A增力電動攪拌器。

實驗藥品：脂肪酸甲酯；TX-60S乳化劑(100%，自制)；改性納米硅(自制)；NaCl(分析純)；HCl(分析純)；NaOH(分析純)。

1.2 改性納米硅強化乳狀液制備

首先配置改性納米硅和乳化劑母液。將母液攪拌30 min，使改性納米硅均勻分散；再用超聲波震蕩 15 min后，將其倒入高速攪拌器中，以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌的同時緩慢將脂肪酸甲酯加入攪拌器；最后以9 000 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5～10 min 即可得到乳狀液體系。

1.3 試驗方法

乳狀液流變性主要通過DV-Ⅱ+Brookfield黏度計測定；乳狀液的粒度分布用PH100 Phenix數(shù)碼顯微鏡測定；改性納米硅的比表面積由ST-2000比表面孔徑測定儀測定；Zeta電位由Zetasizer 2000型Zeta電位測定儀測定。

2 改性納米硅強化乳狀液體系性能評價

2.1 改性納米硅濃度對乳狀液性能的影響

2.1.1 乳狀液的穩(wěn)定性

在65 ℃條件下，將質(zhì)量分數(shù)為0.01%～1.00%的改性納米硅分別與質(zhì)量分數(shù)為0.10%的乳化劑TX-60S混合，經(jīng)高速攪拌后得到所需的乳狀液，然后放入比色管中靜置。觀察發(fā)現(xiàn)，改性納米硅質(zhì)量分數(shù)對乳狀液穩(wěn)定性具有顯著影響。

2.1.2 乳狀液的粒度分布

用數(shù)碼顯微鏡觀察不同質(zhì)量分數(shù)下的改性納米硅和0.10% TX-60S復配制備的乳狀液。實驗表明，在0.10%TX-60S中加入不同質(zhì)量分數(shù)的改性納米硅后，都能形成粒徑均勻的O/W型乳狀液。

2.1.3 乳狀液的流變性

用黏度計測定了在0.10%TX-60S體系中加入不同質(zhì)量分數(shù)的改性納米硅(分別為0.01%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%)后乳狀液的流變性，如圖1所示。從圖中可以看出，當改性納米硅質(zhì)量分數(shù)小于0.30%時，乳狀液的黏度基本不發(fā)生變化；當改性納米硅質(zhì)量分數(shù)大于等于0.30%時，乳狀液的黏度顯著提高。

圖1 不同質(zhì)量分數(shù)的改性納米硅和0.10%TX-60S制備的乳狀液流變性曲線

2.2.1 乳狀液體系的穩(wěn)定性評價

在65 ℃條件下，將質(zhì)量分數(shù)為0.30%的改性納米硅與質(zhì)量分數(shù)分別為0.01%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%的TX-60S乳化劑經(jīng)過高速攪拌后得到O/W型乳狀液，將其裝入 50 mL比色管中靜置。結(jié)果顯示，當乳化劑TX-60S的質(zhì)量分數(shù)小于0.05%時，乳狀液體系不穩(wěn)定，發(fā)生了明顯的分層現(xiàn)象。當TX-60S的質(zhì)量分數(shù)達到0.10%后，乳狀液進入穩(wěn)定階段。所以，與0.30%改性納米硅復配后，為使乳狀液保持穩(wěn)定，TX-60S的質(zhì)量分數(shù)不能低于0.10%。

2.2.2 乳狀液體系的粒度分布評價

用數(shù)碼顯微鏡采集不同質(zhì)量分數(shù)的TX-60S和0.30%改性納米硅復配制備的乳狀液的微觀圖片?？梢钥闯?，不同質(zhì)量分數(shù)的TX-60S和0.30%改性納米硅復配，制備的乳狀液粒徑隨著TX-60S質(zhì)量分數(shù)的上升，粒度分布逐漸均勻，且平均粒徑越來越小。

2.2.3 乳狀液體系的流變性評價

采用Brookfield黏度計評價了質(zhì)量分數(shù)為0.30%的改性納米硅和不同質(zhì)量分數(shù)的TX-60S(0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%)形成的穩(wěn)定乳狀液的流變性，如圖2所示。隨著TX-60S質(zhì)量分數(shù)的增大，乳狀液的黏度逐漸降低；當質(zhì)量分數(shù)大于0.30%后，乳狀液黏度變化不大。

圖2 加入不同質(zhì)量分數(shù)的TX-60S體系對乳狀液體系流變性的影響

因此既要保證乳狀液體系具有較好的穩(wěn)定性，又要使乳狀液體系具有一定的黏度，最佳的乳化液配方是0.10%(TX-60S)+0.30%改性納米硅。

2.3 改性納米硅強化乳狀液體系的耐鹽性分析

2.3.1 乳狀液體系的穩(wěn)定性

將脂肪酸甲酯與含有不同質(zhì)量分數(shù)NaCl(0.50%、1.00%、2.50%、5.00%、10.00%)的0.30%改性納米硅+0.10%(TX-60S)水溶液經(jīng)高速攪拌機攪拌，得到水包油乳狀液，然后各裝50 mL在比色管中。當ωNaCl<2.50%時，乳狀液可以穩(wěn)定30 d，但是當ωNaCl>2.50%后，乳狀液開始不穩(wěn)定，隨后發(fā)生明顯分層現(xiàn)象。

2.3.2 乳狀液體系的粒度分布

用數(shù)碼顯微鏡觀察0.30%改性納米硅+0.10%(TX-60S)體系在不同ωNaCl條件下的乳狀液微觀圖像?？梢钥闯觯敠豊aCl<2.50%時，乳狀液的粒徑較小且非常均勻，此時乳狀液的穩(wěn)定性也較好；當ωNaCl>2.50%時，乳狀液的粒徑明顯變大，且變得十分不均勻，此時乳狀液變得十分不穩(wěn)定，發(fā)生明顯的分層現(xiàn)象。

2.3.3 乳狀液體系的流變性

采用黏度計評價了不同ωNaCl質(zhì)量分數(shù)(0%～10%)下，與0.30%改性納米硅+0.10%(TX-60S)制備的乳狀液的流變性。實驗結(jié)果表明，隨著ωNaCl的上升，乳狀液黏度逐漸降低，但是下降幅度不明顯。由此可見，改性納米硅強化乳狀液體系具有很好的耐鹽能力。

3 現(xiàn)場試驗效果分析

2015年9～12月，在陳25塊主體部位完成5口井乳狀液調(diào)驅(qū)現(xiàn)場施工，受效油井24口。措施前日產(chǎn)油107.3 t，綜合含水率95.7%。整體調(diào)驅(qū)后，日產(chǎn)油上升至145.4 t，綜合含水率下降至94.5%，日增油38.1 t，綜合含水率下降了1.2%，累計增產(chǎn)原油 11 653 t(見圖3)。

圖3 陳25塊主體部位試驗單元調(diào)驅(qū)前后生產(chǎn)曲線

4 結(jié) 語

(1) 在0.10%(TX-60S)乳化劑中加入改性納米硅后，乳狀液體系穩(wěn)定性得到顯著提高。當改性納米硅質(zhì)量分數(shù)超過0.30%時，乳狀液的黏度顯著上升，且耐鹽性允許ωNaCl達到2.50%。

(2) 改性納米硅強化乳狀液體系的最佳配方是0.10%(TX-60S)+0.30%改性納米硅。由此制備的乳狀液體系既穩(wěn)定且具有一定黏度，同時具有較好的耐鹽性。

(3) 現(xiàn)場應用表明，試驗單元增油降水明顯，提高采收率效果顯著。