MDG系列分子膜增注劑的室內(nèi)性能評價(jià)

戴　群，渠慧敏，羅　楊，王　磊，譚云賢

(中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營 257000)

根據(jù)油藏分類標(biāo)準(zhǔn)，滲透率低于10×10-3μm2的油藏被定義為特低滲透油藏[1]。勝利油田一般低滲透油藏孔隙度小于20%，平均孔徑不足2 μm，特低滲透油藏孔隙度約10%，平均孔徑約1 μm。儲層低孔低滲是引起注水壓力升高、油層吸水能力下降的主要原因，2013年低滲透油藏欠注井約530口，其中注水壓力大于25 MPa的占50%以上。由于受工藝條件、油藏地質(zhì)特征等因素限制，常規(guī)降壓增注技術(shù)[2-9]難以適用于特低滲透油藏。為了提高低滲透油藏的增注效果，筆者研制開發(fā)了新型的MDG系列分子膜增注劑，并對其潤濕性、表面活性以及耐溫耐鹽性能等進(jìn)行了評價(jià)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　原料及儀器

煤油；石英砂，粒度0.120～0.150 mm；氯化銨，分析純；脫脂棉；標(biāo)準(zhǔn)鹽水，質(zhì)量濃度分別為20 000 mg/L及40 000 mg/L；分子膜增注劑溶液。

電子恒溫水浴鍋，控溫精度±1 ℃；耐溫耐壓容器，容積≥250 mL，耐溫≥200 ℃，耐壓≥5 MPa；表界面張力儀，德國Kruss-K100C或同類型產(chǎn)品，精度0.01 mN/m；秒表；烘箱，室溫至200 ℃，控溫精度±2 ℃。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1接觸角的測定

將100～120目的石英砂洗凈，在105 ℃下干燥至恒重，放在干燥器中備用。配制不同濃度的分子膜增注劑溶液，稱取干凈的石英砂倒入溶液中，液固質(zhì)量比為50∶7，攪拌均勻后置于空氣振蕩器中振蕩48 h，取出石英砂烘干。稱取6 g處理好的石英砂分2次裝入填砂管，并均勻振動、壓實(shí)，使填砂管每次的填充高度相同，以保證石英砂的堆積密度恒定。將填砂管放在支架上并保持與地面垂直，當(dāng)填砂管剛一接觸液面時(shí)開始記時(shí)，記錄液面上升的高度與對應(yīng)的時(shí)間，接觸角計(jì)算公式如下：

式中，θ為接觸角，(°)；H為液體在毛細(xì)管中的上升高度，mm；k為與玻璃管有關(guān)的常數(shù)，取值4.09；t為液體上升的時(shí)間，s。

1.2.2滲流能力的測定

配制不同濃度的分子膜增注劑溶液，將干凈的石英砂置于其中，吸附平衡后干燥。將干燥的石英砂分2次裝入填砂管，并均勻振動、壓實(shí)，使填砂管每次的填充高度相同，以保證石英砂的堆積密度恒定。將填砂管放在支架上并保持與地面垂直，當(dāng)填砂管剛一接觸液面時(shí)開始記時(shí)，記錄液面上升的高度與對應(yīng)的時(shí)間。滲流速率及滲流速率變化率的計(jì)算公式如下：

滲流速率=液面上升的高度/時(shí)間

滲流速率變化率=(溶液的滲流速率-水的滲流速率)/水的滲流速率

1.2.3表界面張力的測定

配制所需濃度的分子膜增注劑溶液，用表/界面張力儀測量表/界面張力，連續(xù)測量3次，取平均值。平行測量結(jié)果之差≤1 mN/m。

此外，與電刀不同，超聲刀的低溫工作環(huán)境使煙霧生成少，醫(yī)務(wù)人員的不適感隨之減少；同時(shí)可避免送檢組織的邊緣碳化，提高了病理評估的準(zhǔn)確性。而且超聲刀使用時(shí)無電刺激性，易于徹底切除重要結(jié)構(gòu)周圍的淋巴結(jié)及軟組織，避免肌肉劇烈收縮、抖動引起的血管神經(jīng)損傷。

2　結(jié)果與討論

2.1　MDG系列分子膜增注劑的潤濕性能

測定常溫下MDG系列分子膜增注劑質(zhì)量濃度為500 mg/L時(shí)的接觸角，結(jié)果如表1所示。石英砂表面經(jīng)過MDG系列分子膜劑處理后由強(qiáng)水濕轉(zhuǎn)變成弱水濕。巖石的潤濕性發(fā)生改變，由原來的強(qiáng)水濕轉(zhuǎn)化為弱水濕，可擴(kuò)大孔道半徑，降低水的界面張力，提高水相滲透率，從而提高儲層的吸水能力，改善注水開發(fā)效果[10]。

表1　石英砂表面經(jīng)不同化合物處理后的接觸角

2.2　MDG系列分子膜增注劑的滲流能力

測定MDG系列分子膜增注劑質(zhì)量濃度為500 mg/L時(shí)的滲流能力，結(jié)果如表2所示。GT2、BFS、BNFS和TD12的滲流速率均高于水的滲流速率，其中BFS、BNFS和TD12的滲流速率變化率>20%，BFS的滲流速率變化率達(dá)到41.26%,因此選擇BFS、BNFS和TD12進(jìn)一步研究。

表2　MDG系列分子膜增注劑的滲流能力

2.3　MDG系列分子膜增注劑的表面活性

較低的表/界面張力不僅有利于降低注入水和地層之間的黏附功，還有利于降低殘余油的飽和度、提高孔道的有效流動半徑，進(jìn)一步降低注水壓力。增注劑的表/界面張力測定結(jié)果如表3所示。

表3　不同體系的界/表面張力(1 000 mg/L，煤油，25 ℃)　mN/m

從表3可以看出,優(yōu)選體系可以使水的表面張力從72.32 mN/m降至30 mN/m以下，油水界面張力均降至1.5 mN/m以下，說明優(yōu)選體系均有較低的表/界面張力，有利于注水。

2.4　MDG系列分子膜增注劑的耐溫性能

將適量的MDG系列分子膜增注劑倒入耐溫耐壓中間容器，并置于120 ℃烘箱中，48 h后取出，測定其質(zhì)量濃度為500 mg/L時(shí)的接觸角和表/界面張力，結(jié)果如表4和表5所示。

表4　常溫和120 ℃下的接觸角

表5　常溫和120 ℃下的表/界面張力

從表4可以看出，常溫下BNFS、TD12和BFS均能將砂巖由強(qiáng)水濕變成弱水濕，3類樣品在120 ℃高溫下處理后接觸角變化不大。從表5可以看出，樣品經(jīng)120 ℃處理48 h后，表/界面張力變化不大。3類樣品均具有良好的耐溫性能。

2.5　MDG系列分子膜增注劑的耐鹽性能

將樣品在120 ℃下處理48 h后，分別用自來水、礦化度為20 000 mg/L和40 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)鹽水配制成質(zhì)量濃度為500 mg/L的溶液，測定其接觸角及表/界面張力，結(jié)果如表6和表7所示。

表6　不同礦化度時(shí)的接觸角

表7　不同礦化度時(shí)的表/界面張力

2.6　增注劑濃度的影響

為初步確定分子膜劑的用量，考察分子膜劑濃度對接觸角和表面張力的影響，結(jié)果如圖1～圖3所示。

圖1　接觸角隨BFS質(zhì)量濃度的變化

圖2　接觸角隨BNFS和TD12質(zhì)量濃度的變化

圖3　表面張力隨分子膜劑質(zhì)量濃度的變化

從圖1和圖2看出，接觸角隨分子膜劑濃度的增加而增大。當(dāng)分子膜劑達(dá)到一定濃度時(shí)，接觸角幾乎不再變化。這是因?yàn)殡S著分子膜劑濃度的增加，其在石英砂上的飽和吸附量逐漸增加，當(dāng)分子膜劑達(dá)到一定濃度后，其飽和吸附量不再發(fā)生變化。BFS、BNFS和TD12分別在質(zhì)量濃度為50，100，500 mg/L時(shí)達(dá)到弱水濕。

從圖3可以看出，分子膜劑濃度增加，表面張力降低。BFS、BNFS和TD12的臨界膠束濃度分別為200，500，800 mg/L，此時(shí)表面張力達(dá)到最低值。

綜合表面張力-濃度曲線和接觸角-濃度曲線，確定BFS、BNFS和TD12的最低使用質(zhì)量濃度分別為200，500，800mg/L。

3　結(jié)語

根據(jù)低滲透砂巖儲層特征，合成了MDG系列分子膜增注劑。該類分子膜劑能將砂巖表面由強(qiáng)水濕變成弱水濕，降低表/界面張力，有效提高水的滲流速率。優(yōu)選出的分子膜劑BFS、BNFS和TD12耐溫120 ℃，耐鹽40 000 mg/L，其最低使用質(zhì)量濃度分別為200，500,800 mg/L。MDG系列分子膜劑目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場試驗(yàn)效果良好。

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