欒和鑫，向湘興，何 燕，關(guān) 丹，闕庭麗，任 豪，陳權(quán)生，徐崇軍，楊 龍

（1.中國(guó)石油新疆油田分公司實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆礫巖油藏實(shí)驗(yàn)室，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國(guó)石油新疆油田分公司數(shù)據(jù)公司 新疆 克拉瑪依 834000）

國(guó)內(nèi)油田整體上步入“雙高”階段，為了維持陸上老油田穩(wěn)產(chǎn)效益開(kāi)發(fā)，各油田逐步開(kāi)展三次采油技術(shù)，目前已經(jīng)開(kāi)展的主要技術(shù)有：聚合物驅(qū)、堿-表面活性劑-聚合物（ASP）三元復(fù)合驅(qū)、表面活性劑-聚合物（SP）二元驅(qū)、蒸汽驅(qū)、SAGD、火驅(qū)、氣驅(qū)等，其中化學(xué)驅(qū)技術(shù)已在大慶、遼河、新疆等地成功應(yīng)用。化學(xué)驅(qū)主要通過(guò)添加化學(xué)藥劑來(lái)改變注入體系的性質(zhì)，其中包括擴(kuò)大波及體積作用的增加驅(qū)替液黏度的聚合物驅(qū)，在此基礎(chǔ)上提高洗油效率的微乳液驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、泡沫復(fù)合驅(qū)［1-10］、SP 二元復(fù)合驅(qū)以及ASP 三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)等?；瘜W(xué)驅(qū)技術(shù)雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但化學(xué)驅(qū)的強(qiáng)采強(qiáng)注會(huì)造成因巖石粒間微粒的運(yùn)移而帶來(lái)的儲(chǔ)層傷害、化學(xué)劑對(duì)儲(chǔ)層的傷害以及化學(xué)劑在采出端處理的環(huán)境問(wèn)題。所以，基于保護(hù)環(huán)境，減少污染、提高驅(qū)油效率等因素考慮，泡沫復(fù)合驅(qū)技術(shù)逐漸得到了廣泛的研究與應(yīng)用［11-14］。泡沫驅(qū)具有既可大幅度提高驅(qū)油效率又可減輕對(duì)環(huán)境傷害的優(yōu)點(diǎn)，但泡沫的不穩(wěn)定性也是其最大的缺點(diǎn)。泡沫體系的驅(qū)油效果主要取決于它的穩(wěn)定性和流動(dòng)性［15-19］，泡沫遇水后可以穩(wěn)定存在，遇油后不能穩(wěn)定存在，這決定了泡沫的選擇封堵能力。泡沫經(jīng)歷變薄和聚并的過(guò)程，很大程度上影響了泡沫的穩(wěn)定性［20-25］。隨著技術(shù)發(fā)展，新型的耐油發(fā)泡劑在耐油抗鹽領(lǐng)域取得了巨大突破［26-27］，優(yōu)良的泡沫劑具有較高的起泡能力，同時(shí)析出半衰期和泡沫半衰期都較長(zhǎng)，在苛刻條件如含油飽和度較高、高溫、高鹽等條件仍具有較高的起泡能力和較長(zhǎng)的泡沫半衰期。近年來(lái)，泡沫遇油破裂不穩(wěn)定的現(xiàn)象引起人們的關(guān)注，泡沫的耐油穩(wěn)定性成為了泡沫驅(qū)提高采收率技術(shù)瓶頸。本文通過(guò)研究系列耐油抗鹽泡沫體系的耐油抗鹽性能為泡沫復(fù)合驅(qū)泡沫劑篩選提供借鑒和指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

耐油起泡劑 CFE149S、CFE149X、CFE1406、CFE1499，由旌浩公司提供，含量100%，由非離子表面活性劑、陰非離子表面活性劑和穩(wěn)泡劑辛醇一定比例復(fù)配而成，具體如表1所示；氯化鈉，氯化鈣，均為分析純；實(shí)驗(yàn)用油為新疆某區(qū)塊井原油（油藏溫度40℃，地面原油黏度16.5 mPa·s），實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)蒸餾水和采出水［礦化度9813.3 mg/L，主要離子Cl-2919、SO42-226.7、Ca2+16.5、Mg2+16.92，K++Na+3300］。

VSA2000型吳茵攪拌器，北京堯順電氣科技有限公司。

表1 4種耐油起泡劑的組成

1.2 起泡劑的起泡性能測(cè)定

采用去離子水配制一定質(zhì)量濃度的耐油起泡劑溶液，然后取100 mL 溶液放入錐形瓶中，利用吳茵攪拌器攪拌60 s后，將泡沫液傾倒入在40℃水浴鍋中的1000 毫升的量筒里，泡沫全部留入量筒后讀出泡沫體積，記錄全部泡沫衰減1/2 體積所需要的時(shí)間。

采用采出水配制一定濃度的耐油起泡劑溶液，按一定體積比分別取原油和起泡劑溶液（共計(jì)100 mL）放入錐形瓶中，利用吳茵攪拌器攪拌60 s后，將泡沫液傾倒入在40℃水浴鍋中的1000 mL 的量筒里，泡沫全部留入量筒后讀出泡沫體積，記錄全部泡沫衰減1/2體積所需要的時(shí)間。

2 結(jié)果與討論

2.1 空白條件下起泡劑的泡沫性能

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的起泡劑溶液的最大起泡體積和半衰期見(jiàn)表2。隨著起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，最大泡沫體積逐漸增大，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%數(shù)0.50%范圍內(nèi)，起泡劑的最大泡沫體積是自身溶液體積的2數(shù)6倍，表現(xiàn)出很好的發(fā)泡性能；泡沫半衰期隨著起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加逐漸增大，但整體上看泡沫穩(wěn)定性相對(duì)較差，行業(yè)認(rèn)為泡沫半衰期在900 s 以上的起泡劑具有較好的穩(wěn)泡性能。四種表面活性劑中CFE149X 在起泡和泡沫半衰期方面相對(duì)較好。

表2 4種起泡劑的泡沫性能

2.2 起泡劑的耐油性能

為了考察原油對(duì)起泡劑泡沫性能的影響，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的起泡劑溶液中添加不同量原油，考察原油加量對(duì)起泡液的最大發(fā)泡體積和泡沫半衰期的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。隨著原油加量的增大，最大泡沫體積先增大后降低，4 種起泡劑在油含量為10%數(shù)20%時(shí)表現(xiàn)出了很好的起泡性能，最大泡沫體積是自身的5數(shù)9倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白實(shí)驗(yàn)的2數(shù)6倍；泡沫半衰期隨著原油加量的增大而逐漸增大，表現(xiàn)出了非常好的穩(wěn)泡性能。質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的CFE1406、CFE149X、CFE149S 溶液中加入10%的原油時(shí)的最大泡沫體積最大，而CFE1499溶液中加入20%時(shí)的最大泡沫體積最大；泡沫半衰期隨著原油加量的增大逐漸增大，有油存在時(shí)的泡沫的半衰期是無(wú)油時(shí)的1數(shù)60 倍。綜合考慮，在含油條件下4 種表面活性劑中CFE149X具有較好的起泡、穩(wěn)泡性能。耐油起泡劑CFE149X是以非離子表面活性劑、陰非離子表面活性劑和穩(wěn)泡劑辛醇按一定比例配制的復(fù)合型表面活性劑，其中直鏈烷醇作為穩(wěn)泡劑，可有效增加液膜的彈性，防止液膜破裂造成的氣泡合并變大，使其界面效能更高，原油中的活性組分很難完全侵占界面，降低了液膜排液速度。另外，在攪拌作用下，該耐油起泡劑與原油發(fā)生了乳化作用，改變了原油的性質(zhì)，油在泡沫里形成乳化油，乳化油的假乳液膜也增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性。

表3 原油加量對(duì)CFE1406起泡劑性能影響（起泡劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%）

2.3 起泡劑的抗鹽性能

2.3.1 氯化鈉濃度對(duì)泡沫性能影響

用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的（0.1%數(shù)3%）的氯化鈉溶液配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的CFE149X 溶液，分別考察氯化鈉濃度對(duì)空白CFE149X 溶液和原油+CFE149X溶液（體積1∶1）體系的最大泡沫體積和半衰期的影響，結(jié)果如表4所示。在CFE149X 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、無(wú)油條件下，氯化鈉含量在0.1%數(shù)3%范圍內(nèi)，CFE149X溶液的最大泡沫體積基本不受氯化鈉含量的影響，均為600 mL；但泡沫半衰期隨著鹽含量的增加而逐漸降低。有油條件下（含油量50%），最大泡沫體積較無(wú)油條件下的略低，且隨著鹽含量增加先增大后減小，在500 mL 以上，泡沫半衰期隨著鹽含量增加先增大后降低。與無(wú)油存在時(shí)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有油存在時(shí)最大泡沫體積略有降低，但泡沫穩(wěn)定性卻顯著增強(qiáng)，泡沫穩(wěn)定性增強(qiáng)了67數(shù)126倍。起泡劑CFE149X由30%的非離子表面活性劑、67%的陰非離子表面活性劑和3%的穩(wěn)泡劑辛醇組成，泡沫的液膜存在雙電層結(jié)構(gòu)，電解質(zhì)存在時(shí)會(huì)壓縮雙電層結(jié)構(gòu)，迫使泡沫排液速度加快，泡沫變薄，加速破裂。由于原油的存在剪切過(guò)程中會(huì)存在乳化，乳化后液膜黏度增大，增強(qiáng)了液膜強(qiáng)度，穩(wěn)泡性能增加。

表4 氯化鈉濃度對(duì)CFE149X泡沫性能的影響（CFE149X質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%）

2.3.2 氯化鈣濃度對(duì)泡沫性能影響

用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的（0.01%數(shù)0.30%）的氯化鈣溶液配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的CFE149X 溶液，分別考察氯化鈣濃度對(duì)空白CFE149X 溶液和原油+CFE149X溶液（體積1∶1）體系的最大泡沫體積和半衰期的影響，結(jié)果如表5所示。在CFE149X質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、無(wú)油條件下，氯化鈣含量在0.01%數(shù)0.3%范圍內(nèi)，最大泡沫體積基本不受氯化鈣含量的影響，基本維持在610 mL，但泡沫半衰期隨著鹽含量增加先降低后趨于平衡。氯化鈣和氯化鈉對(duì)CFE149X 的穩(wěn)泡性能影響均較小，泡沫半衰期在300 s左右。有油條件下（含油量50%），最大泡沫體積隨著氯化鈣含量增加而逐漸減小，但泡沫半衰期隨著氯化鈣含量增加先增大后顯小，氯化鈣含量為0.05%時(shí)泡沫半衰期最大，氯化鈣含量繼續(xù)增大時(shí)泡沫半衰期明顯減小。與無(wú)油存在時(shí)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有油存在時(shí)泡沫發(fā)泡體積略有降低，但泡沫穩(wěn)定性卻顯著增強(qiáng)，泡沫穩(wěn)定性增強(qiáng)了23數(shù)60倍，界面穩(wěn)定性增強(qiáng)機(jī)理與氯化鈉存在的機(jī)理相同。

表5 氯化鈣濃度對(duì)CFE149X泡沫性能的影響

耐油起泡劑CFE149X 中的直鏈烷醇作為穩(wěn)泡劑可有效增加液膜的彈性，防止液膜破裂造成的氣泡合并變大；非離子表面活性劑可有效提升起泡劑的耐鹽性，但是非離子泡沫劑在高溫條件下的溶解度較差，需要陰離子組分的增溶，陰非離子表面活性劑具有很好的耐油、耐鹽性能，但是合成步驟多，成本高，基于成本和和性能考慮，可根據(jù)油藏性質(zhì)適當(dāng)增加其含量。

3 結(jié)論

以非離子表面活性劑、陰非離子表面活性劑和穩(wěn)泡劑辛醇按一定比例配制的耐油起泡劑，在含油條件下仍可表現(xiàn)出了較好的起泡性能和穩(wěn)泡性能。油含量在10%數(shù)20%范圍內(nèi)時(shí)耐油起泡劑表現(xiàn)出了很好的起泡性能，最大發(fā)泡體積是自身的5數(shù)9 倍，泡沫半衰期隨著油含量增加逐漸增大。與無(wú)油存在時(shí)相比發(fā)現(xiàn)，有油存在時(shí)泡沫發(fā)泡體積略有降低，但泡沫穩(wěn)定性卻顯著增強(qiáng)。該耐油起泡劑具有較好的抗鹽性能，可根據(jù)油藏性質(zhì)適當(dāng)調(diào)配各組分含量，為泡沫復(fù)合驅(qū)提供優(yōu)良的耐油抗鹽起泡劑產(chǎn)品。