高溫高鹽地層潤(rùn)濕性改變提高采收率技術(shù)

王登科，禚 楊，郭津瑞，陳慶麗

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安 710065；2.新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司，新疆克拉瑪依 834000；3.遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010；4.勝利油田分公司河口采油廠，山東東營(yíng) 257200）

近年來(lái)我國(guó)大部分油田尤其是東部沿海油田已進(jìn)入高含水階段，為了穩(wěn)定原油產(chǎn)量，滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)以及二元復(fù)合驅(qū)等化學(xué)驅(qū)油為代表的三次采油技術(shù)日益重要。表面活性劑在三次采油中扮演著重要的角色，三次采油用表面活性劑的主要目的是降低油水界面張力，降低至超低界面張力[1]即10-3mN·m-1。為了讓地層孔隙中的殘余原油形變和流動(dòng)，一般將油藏中油水界面張力降低至超低界面張力區(qū)，并且常常使用陰、非兩種離子體系來(lái)實(shí)現(xiàn)超低界面張力，以期實(shí)現(xiàn)潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)變。

1 表面活性劑對(duì)砂巖的滲析

油藏潤(rùn)濕性作為油藏界面現(xiàn)象的一個(gè)重要參數(shù)，潤(rùn)濕性的改變對(duì)油水滲透率、殘余油、毛管力、電性特征以及注水特征等具有本質(zhì)的影響，進(jìn)一步影響原油的采出程度。其中就可以通過(guò)表面活性劑來(lái)提高毛細(xì)管自吸[2]，其根本目的就是改變潤(rùn)濕性以便通過(guò)毛管力作用將油驅(qū)替出來(lái)。并且研究表明，水濕地層被改變成油濕地層后一般會(huì)使油相滲透率降低，如果可以通過(guò)表面活性劑來(lái)改變高溫高鹽地層的潤(rùn)濕性使其轉(zhuǎn)化成水濕，進(jìn)而就可以達(dá)到提高原油采收率的目的。

1.1 研究方法

在研究過(guò)程中，通過(guò)油飽和7塊巖心，其中1塊砂巖巖心放入陽(yáng)離子表面活性劑中，1塊巖心以備泡沫驅(qū)，其它5塊分別放入陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑中且插入吸液管，其中表面活性劑包括AA（丙烯酸）AS（烯丙基磺酸鈉）與AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉）混合10萬(wàn)鹽水體系、陰離子12-2-12與甜菜堿混合的10萬(wàn)鹽水體系、AES與TW-60混合的10萬(wàn)鹽水體系、陽(yáng)離子雙子12-3-12的DTAB（十二烷基三甲基溴化銨）體系以及AAAS的10萬(wàn)鹽水體系。各個(gè)體系的配方與原油之間的界面張力（見(jiàn)表1）。

表1 各個(gè)體系的配方與原油之間的界面張力

該實(shí)驗(yàn)是在室溫中進(jìn)行的，每隔一段時(shí)間觀察記錄吸液管的油量，在利用相關(guān)公式作出無(wú)因次時(shí)間與采收率的關(guān)系，從而確定一種表面活性劑的效用，優(yōu)選表面活性劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器 125鍍鉻游標(biāo)卡尺；電子精密天平滲析移液管；流變儀；pH測(cè)定儀FN101-2型鼓風(fēng)干燥箱；DZTW型調(diào)溫電熱套；可拉硅恒溫水浴鍋；JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器；SHZ-III型循環(huán)真空泵；燒杯；試管；量筒。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)用油、水 塔里木稀油；煤油；人工合成鹽水密度為1.065 g/L，礦化度100 000 g/L。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)所用巖心 本實(shí)驗(yàn)選用7塊砂巖，巖心孔隙度范圍16.97%～34.15%，滲透率范圍63.28～322.60 mD。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟（1）取6塊巖心，將其洗油、烘干、稱干重、量直徑及長(zhǎng)度；（2）再用模擬地層水飽和至束縛水狀態(tài)，在稱其濕重，計(jì)算巖心原始滲透率；（3）用塔里木稀油飽和巖心，驅(qū)替至巖心不出水為止，至少驅(qū)替10 PV，讀出驅(qū)出的水量，即飽和油的體積，計(jì)算含油飽和度；（4）其中一塊用作泡沫驅(qū)，其它6塊放入相應(yīng)的表面活性劑中，使其發(fā)生滲析；（5）隔一段時(shí)間讀出相應(yīng)的巖心滲析油量，根據(jù)油量與時(shí)間的關(guān)系，帥選出結(jié)果最佳的表面活性劑，以便泡沫驅(qū)用。

1.3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)：（1）浸泡在陽(yáng)離子雙子表面活性劑12-3-12、DTAB的巖心不出油，不潤(rùn)濕，巖心表面無(wú)任何現(xiàn)象；（2）浸泡在陰離子12-2-12與C14甜菜堿混合的表面活性劑中發(fā)現(xiàn)巖石為強(qiáng)潤(rùn)濕，出的油很大一部分吸附在巖心表面上；（3）浸泡在TW-60和AES混合的鹽水非離子表面活性劑中的巖心改變潤(rùn)濕性好，屬于中性偏油濕且出油好、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，油成小滴狀密集的呈現(xiàn)在巖心表面；（4）浸泡在AAAS和AES混合的表面活性劑中的滲析效果最好；（5）浸泡在AAAS的10萬(wàn)鹽水的表面活性劑滲析不太好，在巖石表面出現(xiàn)線狀滲析，改變潤(rùn)濕不強(qiáng)烈，出油效果及采收率不理想。

2 表面活性劑滲析體系采收率的效果評(píng)價(jià)

2.1 水測(cè)滲透率

7塊巖心的基本數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）。

2.2 巖心滲析[3]

根據(jù)公式：

表2 基本數(shù)據(jù)

可得到無(wú)因次時(shí)間。

其中：K-比例系數(shù)，巖心絕對(duì)滲透率，D；φ-巖心孔隙度，mL/mL；σ-表面活性劑與原油界面張力，N/m；uw-水的粘度，mPa·s；uo-油的粘度，mPa·s；T-滲析時(shí)間，h。

進(jìn)而得出每個(gè)巖心的采收率隨時(shí)間的變化（見(jiàn)圖1）。

圖1 采收率與無(wú)因次時(shí)間之間的關(guān)系

由上圖1可以看出來(lái)，所有曲線整體剛開(kāi)始趨于上升階段，隨著時(shí)間的推移，曲線趨于平緩，斜率降低，其中21號(hào)斜率最大，采收率變化明顯，利于增產(chǎn)。

2.3 小結(jié)

從表3也可以得出，中性潤(rùn)濕的采收率最高，其次是強(qiáng)水濕，最后是強(qiáng)油濕。

3 AES+AAAS的表面活性劑泡沫體系提高采收率的效果評(píng)價(jià)

為了研究該表面活性劑泡沫驅(qū)提高采收率的效果，給AES+AAAS表面活性劑中通入氮?dú)鈁4]（氣液比是2:1），來(lái)評(píng)價(jià)該表面活性劑泡沫驅(qū)的效果，并且氮?dú)馀菽?qū)在氣液比2:1的情況下發(fā)泡能力好，泡沫阻力大，且起泡穩(wěn)定。

3.1 起泡質(zhì)量評(píng)價(jià)

通過(guò)羅氏起泡器對(duì)該表面活性劑的起泡性能進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如（見(jiàn)表4）。

表3

表4 面活性劑的的起泡性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)表4可以看出:該表面活性劑隨著溫度的增加，起泡高度越來(lái)越大，在90℃是達(dá)到最大，且穩(wěn)泡時(shí)間長(zhǎng)，總體評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)，該表面活性劑起泡性能良好，可用作泡沫驅(qū)。

3.2 泡沫驅(qū)油室內(nèi)評(píng)價(jià)

取30號(hào)巖心進(jìn)行泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)該巖心的水驅(qū)、泡沫驅(qū)以及后續(xù)水驅(qū)的采收率與PV的關(guān)系（見(jiàn)圖2）。

圖2 采收率與PV的關(guān)系圖

從上圖2可以看出，水驅(qū)階段采收率只有20%左右，但泡沫驅(qū)替后，使得巖心的采收率有很大幅度的提升，達(dá)到53%左右。

雖然經(jīng)過(guò)泡沫驅(qū)替19個(gè)PV后，驅(qū)替效果已不顯著，但后續(xù)水驅(qū)仍是使得采收率提高了6%左右，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)泡沫驅(qū)替后改變了巖心里面油水的分布狀況，且也改善了巖心內(nèi)油水的潤(rùn)濕性。

由殘余阻力系數(shù)[5]：

其中:P1-泡沫驅(qū)后注水時(shí)巖心兩端的壓差，MPa；

P2-泡沫驅(qū)前注水時(shí)巖心兩端的壓差，MPa。

4 結(jié)論

（1）對(duì)于高溫高鹽地層中砂巖而言，陽(yáng)離子雙子表面活性劑改變潤(rùn)濕性效果不明顯，甚至可能使得砂巖潤(rùn)濕性向油濕轉(zhuǎn)變，不利于采收率的提高。

（2）經(jīng)過(guò)表面活性劑潤(rùn)濕后，巖心為中性潤(rùn)濕的采收率最高，其次是水濕，最后是油濕。

（3）陽(yáng)離子和非離子表面活性劑改變砂巖的潤(rùn)濕性效果良好，可以加大力度研究。

（4）AAAS+AES混和的表面活性劑氮?dú)馀菽?qū)效果顯著，值得進(jìn)一步研究。

[1]朱鵬飛.油/水界面超低界面張力體系設(shè)計(jì)及機(jī)制研究[D］.山東大學(xué)，2012.

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[5]付美龍，唐善法，黃俊英.油田應(yīng)用化學(xué)[M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.