化學(xué)驅(qū)提高遼河油田原油采收率研究

郭斐，于濤，肖傳敏，劉家林，張艷娟

(中石油遼河油田勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

隨著開發(fā)的不斷深入，遼河油田主力產(chǎn)油區(qū)塊綜合含水不斷上升，產(chǎn)量遞減速度逐年增大，大部分的油藏都已經(jīng)進(jìn)入了“雙高”開采階段。尋找適合的提高采收率的方法，成為當(dāng)前遼河油田急需解決的問題?；瘜W(xué)驅(qū)被認(rèn)為是繼聚合物驅(qū)之后又一種有潛力的三次采油新方法，國內(nèi)外都已經(jīng)進(jìn)行了大量的礦場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)，取得了一定的效果。目前常規(guī)的化學(xué)復(fù)合驅(qū)主要有強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)、弱堿三元復(fù)合驅(qū)和無堿二元驅(qū)，但是由于強(qiáng)堿的注入帶來了地層傷害;井筒結(jié)垢嚴(yán)重;降低聚合物粘度從而影響了驅(qū)油效果;堿導(dǎo)致的采出液處理困難［1-2］一系列的問題，影響了其進(jìn)一步的使用。所以，目前弱堿三元復(fù)合物和無堿二元復(fù)合驅(qū)是下步攻關(guān)的重點(diǎn)方向。本文以下邊的試驗(yàn)區(qū)塊為研究對(duì)象，開展無堿二元和弱堿三元化學(xué)驅(qū)提高采收率的室內(nèi)研究。

試驗(yàn)區(qū)塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷興隆臺(tái)構(gòu)造帶中部，是該油田主力的斷塊，油層面積3.95 km2，油層有效厚度18.4 m，原油地質(zhì)儲(chǔ)量 798×104t，可采儲(chǔ)量42×104t。該區(qū)塊儲(chǔ)層物性較好，屬于高孔高滲油層。平均孔隙度22.2%，空氣滲透率4 161 mD。該區(qū)塊1972年6月投入開發(fā)，1975年2月開始注水，自1983年開始產(chǎn)量進(jìn)入遞減階段，1997年進(jìn)入“雙高”(含水高、采出程度高)深度開發(fā)階段［3-4］。該區(qū)塊繼續(xù)依靠注水開發(fā)提高采收率的余地較小，因此需要采用三次采油的方法轉(zhuǎn)換油藏開發(fā)的方式。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

該區(qū)塊的脫水原油;現(xiàn)場(chǎng)注入水;人造巖心;表面活性劑BH、SL-YD、HL-1均為遼河油田現(xiàn)場(chǎng)用;聚丙烯酰胺(PAM，分子量為2 500萬);Na2CO3，分析純。

TX500C型旋轉(zhuǎn)滴全量程界面張力儀;驅(qū)替裝置，自制;DV-Ⅱ++Pro布氏粘度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 表面活性劑篩選 3種表面活性劑配制成不同濃度的溶液，在地層溫度66.0℃下，用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定其能否達(dá)到超低界面張力和到達(dá)的時(shí)間。

1.2.2 二元體系配方的篩選 0.32%的聚合物PAM母液稀釋成0.16%的聚合物溶液，加入一系列不同表面活性劑，攪拌120 min，至均勻。用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定其體系達(dá)到超低界面張力的時(shí)間和最低值，篩選出最佳的二元體系A(chǔ)。

1.2.3 弱堿三元復(fù)合驅(qū)配方的篩選 三元復(fù)合物的篩選方法和二元驅(qū)篩選方法一致，以上面篩選出的二元驅(qū)配方為基礎(chǔ)，添加堿，組成弱堿三元體系B。

1.2.4 驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 巖心選用人造非均質(zhì)模型，當(dāng)含水為94%時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)注配方:無堿二元驅(qū)配方A和弱堿三元驅(qū)配方B，注入倍數(shù)為0.38 PV。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑的篩選

3種表面活性劑的界面性能，見表1。

表1 不同表面活性劑的界面性能Table 1 The interface properties of different surfactants

由表1可知，表面活性劑BH不能降低界面張力到超低，表面活性劑SL-YD、HL-1都可以在較低的濃度下、較寬的范圍內(nèi)降低油水的界面張力到超低，故選用表面活性劑SL-YD和HL-1進(jìn)行二元和三元體系的篩選。

2.2 二元體系配方的篩選

2.2.1 HL-1/PAM二元體系配方的篩選 表面活性劑HL-1濃度為0.10% ～0.40%組成的二元體系進(jìn)行篩選，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，表面活性劑HL-1和聚合物組成的二元體系，即使隨著表面活性劑的濃度不斷加大，也不能使油水的界面張力達(dá)到超低，故表面活性劑HL-1也不適合用于該區(qū)塊。

圖1 HL-1/PAM二元體系界面性能的評(píng)價(jià)Fig.1 Evaluation of the interfacial properties of HL-1/PAM

2.2.2 SL-YD/PAM二元體系配方的篩選 對(duì)不同SL-YD/PAM組成的二元體系進(jìn)行篩選，結(jié)果見圖2。

圖2 SL-YD/PAM二元體系界面性能的評(píng)價(jià)Fig.2 Evaluation of the interfacial properties of SL-YD/PAM

由圖2可知，SL-YD/PAM組成的二元體系可以降低油水界面張力到超低，界面張力降到超低的表面活性劑SL-YD的范圍為0.15% ～0.20%。當(dāng)繼續(xù)增加表面活性劑SL-YD的濃度時(shí)，降低界面張力的效果反而變差?？紤]到地下的稀釋作用，無堿二元體系的配方A為0.16%PAM+0.20%SL-YD。

2.3 弱堿三元復(fù)合驅(qū)配方的篩選

2.3.1 堿劑的選擇 三元驅(qū)中的堿與原油中的酸發(fā)生反應(yīng)，生成一部分的表面活性劑，可以有效降低表面活性劑的用量;另一方面，堿與表面活性劑之間還可以發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，從而進(jìn)一步提高采收率。Na2CO3作為一種弱堿，具有耗堿量小，過程易控制;堿性低，造成的腐蝕和結(jié)垢少;來源廣泛，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。所以，選用Na2CO3作為該區(qū)塊的堿劑，Na2CO3濃度與原油界面張力關(guān)系曲線見圖3。

由圖3可知，由于該實(shí)驗(yàn)區(qū)塊的原油酸值較高，隨著Na2CO3濃度的不斷增加，界面張力是一個(gè)先下降后逐漸平穩(wěn)的趨勢(shì)，能夠使原油界面張力保持在0.10 mN/m以下的堿濃度很寬。

圖3 Na2CO3濃度與原油界面張力關(guān)系曲線Fig.3 Relationship between concentration of Na2CO3and interfacial tension of oil

2.3.2 堿濃度對(duì)界面張力和體系粘度的影響 為了考察堿的加入對(duì)界面張力和粘度的影響，固定聚合物濃度為1 600 mg/L，改變表面活性劑和堿的濃度，測(cè)定平衡界面張力值［5-6］，結(jié)果見表2，測(cè)定了同一體系和不同堿濃度的粘度值，結(jié)果見圖4。

表2 弱堿三元復(fù)合體系配方及其界面張力Table 2 The formulation of weak alkali/surfactant/polymer and its interfacial tension

由表2可知，當(dāng)表面活性劑濃度一定時(shí)，三元復(fù)合體系界面張力隨堿濃度增加而降低，堿的加入可以有效的擴(kuò)寬表面活性的范圍，當(dāng)堿的濃度 ＞0.60%的時(shí)候，表面活性劑在0.10% ～0.30%均可以達(dá)到超低。

圖4 堿對(duì)體系粘度的影響Fig.4 Effect of alkali on the viscosity of the system

由圖4可知，當(dāng)聚合物和表面活性劑濃度一定時(shí)，三元復(fù)合體系粘度隨著堿濃度的不斷增加而不斷降低，當(dāng)堿含量為0.60%的時(shí)候，粘度下降率超過了20%，對(duì)提高采收率是不利的。

根據(jù)界面張力和粘度兩方面綜合來考慮，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用成本，選定三元體系B為0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

2.4 室內(nèi)驅(qū)油效果評(píng)價(jià)

室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

由表3可知，采用無堿二元化學(xué)驅(qū)后采收率可以大幅度的提升，提高驅(qū)油效率達(dá)12.69%;三元弱堿化學(xué)驅(qū)提高驅(qū)油效率達(dá)16.61%，而根據(jù)成本來計(jì)算，弱堿三元復(fù)合驅(qū)要好于無堿二元驅(qū)。

表3 不同配方驅(qū)油效果對(duì)比Table 3 Comparison of different formulations oil displacement efficiency

3 結(jié)論

(1)通過聚合物與表面活性劑的復(fù)配之后的界面性能、粘度等，篩選出最佳的二元體系和弱堿三元體系配方為 0.16%PAM+0.20%SL-YD 和 0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

(2)室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，無堿二元驅(qū)和弱堿三元驅(qū)可以大幅度的提高原油采收率，增幅可以達(dá)到10%以上。

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