適合海水二元復(fù)合驅(qū)配方研究——以埕島油田為例

潘斌林

(中國(guó)石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015)

目前，我國(guó)面臨著能源短缺與大量石油資源未能有效開(kāi)發(fā)的突出問(wèn)題。海上資源的重要性越來(lái)越受到重視，我國(guó)海上油田自上世紀(jì)中期投入開(kāi)發(fā)以來(lái)，在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。埕島油田是渤海老油田的典型代表，存在采油速度低、采出程度低、平臺(tái)壽命短等問(wèn)題，資源得不到充分利用，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)，需要尋求更快、更大幅度的提高采收率新技術(shù)。

二元復(fù)合驅(qū)是近年來(lái)廣泛研究的一種化學(xué)驅(qū)方法，是在聚合物溶液中加入表面活性劑，可以比單一聚合物驅(qū)更快速和更大幅度地提高采收率，同時(shí)也避免了三元復(fù)合驅(qū)油體系造成的結(jié)垢、腐蝕、乳化等問(wèn)題［1－3］。勝利油田于2003 年9 月在孤東油田七區(qū)西開(kāi)展了國(guó)內(nèi)首例二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)油藏地質(zhì)條件與渤海老油田相似，到目前已見(jiàn)到了明顯的降水增油效果，提高采收率6.2%，中心井區(qū)提高采收率13%，展示了二元復(fù)合驅(qū)良好的發(fā)展前景［4］。但由于海水礦化度高(30 000 mg/L)、二價(jià)離子含量高(1 800 mg/L)，平臺(tái)空間有限，海上投入大，要求表面活性劑具有良好的抗鈣鎂性能，聚合物具有更好的耐鹽和速溶性能，現(xiàn)有化學(xué)驅(qū)油劑難以滿足要求，需要開(kāi)展攻關(guān)研究。

1 實(shí)驗(yàn)試劑與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

TX－500C 型界面張力儀(彪維公司)，DV－Ⅲ型Brookfield 粘度計(jì)，巖心驅(qū)油裝置(江蘇海安石油儀器有限公司)，所有測(cè)試在65 ℃下完成。

1.2 化學(xué)試劑及材料

表面活性劑包括市售工業(yè)品和室內(nèi)合成樣品。聚合物為工業(yè)品，化學(xué)劑在試驗(yàn)體系中的濃度均指以商品計(jì)算的濃度。實(shí)驗(yàn)用油為埕島油田1A－4 井、1D－4 井原油。實(shí)驗(yàn)用水為海水(TDS=29 858 mg/L，Ca2++Mg2+濃度1 577 mg/L，MgCl2型)。實(shí)驗(yàn)巖心為石英砂充填管式巖心。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 界面張力測(cè)定

使用海水配制表面活性劑溶液，使用TX－500C 界面張力儀在65℃轉(zhuǎn)速5 000 r/min 條件下測(cè)定對(duì)試驗(yàn)區(qū)原油的降低界面張力情況。

1.3.2 粘度測(cè)定

DV－Ⅲ型Brookfield 粘度計(jì)測(cè)定粘度，溫度:65 ℃;0#轉(zhuǎn)子，7.34 s－1測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑體系設(shè)計(jì)

2.1.1 表面活性劑抗二價(jià)陽(yáng)離子能力分析

針對(duì)海水礦化度高、鈣鎂離子含量高的特點(diǎn)，表面活性劑需具有良好的耐鹽、抗鈣鎂能力。以不含鈣、鎂離子的注入水為基礎(chǔ)，加入CaCl2，觀察現(xiàn)象，測(cè)定界面張力，考察了陰離子表面活性劑(SLPS)、支鏈烷基聚氧乙烯醚型(S－1)、低聚表面活性劑(S－2)的抗鈣能力(見(jiàn)表1、表2)。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ca2+、Mg2+離子總濃度小于300 mg/L時(shí)體系穩(wěn)定，濃度大于400 mg/L 時(shí)發(fā)生渾濁現(xiàn)象，到了500 mg/L，體系中活性劑全部沉淀，靜置后變成澄清透明溶液。隨著鈣、鎂離子濃度的增加，界面張力增加。

表1 單一SLPS 體系抗鈣能力

表2 S-1、S-2 抗鈣鎂能力

由表2 可知，當(dāng)體系Ca2+、Mg2+濃度到達(dá)2 500 mg/L 時(shí)，兩種體系界面張力仍能達(dá)到超低，具有良好的抗鈣鎂能力。S－1 表面活性劑集陰離子、非離子表面活性劑性質(zhì)于一體，既保持了非離子、陰離子表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)［5］。隨著氧乙基數(shù)增大，耐鹽性能增強(qiáng)［6］。S－2 表面活性劑為低聚表面活性劑，其能夠在油水界面高效聚集，分子間排列更加緊密，具有更高的界面活性［7］。

2.1.2 超低界面張力濃度窗口

表面活性劑使用濃度的高低決定著復(fù)合驅(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，分析了S－1、S－2 兩種表活劑濃度為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.6%時(shí)對(duì)1A－4 井原油的界面張力，結(jié)果如圖1。

兩種表面活性劑在海水條件下對(duì)1A－4 井原油具有很好的濃度窗口，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、地層吸附等因素，表面活性劑濃度0.3%為宜。

2.2 耐鹽聚合物性能評(píng)價(jià)

2.2.1 聚合物溶解性能

對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)使用及新研制的陰離子型丙烯酰胺共聚物(1#)、引入功能單體聚合物(2#)、引入耐水解基團(tuán)聚合物(3#)、兩性聚合物(4#)、疏水締合(5#)等5 種聚合物進(jìn)行溶解性能評(píng)價(jià)(海水配制母液)。觀察聚合物在30 min、45 min、60 min 時(shí)溶解狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)5 種聚合物在45 min 內(nèi)均不能完全溶解，60 min 時(shí)2#、3#、5#聚合物能夠溶解。

2.2.2 聚合物增粘性能

選擇現(xiàn)場(chǎng)使用的聚合物2#，以及新型聚合物3#、5#，測(cè)試其在海水條件下的增粘性能(見(jiàn)圖2)。從增粘角度，在常規(guī)使用濃度1 500 mg/L 時(shí)，3#和5#兩種聚合物優(yōu)于2#，能夠滿足礦場(chǎng)聚合物粘度要求。

2.3 二元復(fù)合驅(qū)油體系性能

2.3.1 聚合物與表面活性劑配伍性

海水配制5 000 mg/L 母液，然后與表面活性劑混合攪拌，使溶液聚合物濃度為1 500 mg/L，表面活性劑濃度為0.3%。然后測(cè)定混合體系的粘度及其對(duì)1A－4 井原油的界面張力。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 聚合物與表面活性劑配伍情況

由表3 可以看出，3#和5#聚合物對(duì)活性劑降低界面張力的能力影響較小，仍能達(dá)到超低。S－1 和S－2 兩種表面活性劑對(duì)兩種聚合物的粘度影響甚微。

2.3.2 體系熱穩(wěn)定性能

配制0.3%S+1 500 mg/L P 二元體系，除氧密閉，在65 ℃下恒溫老化，測(cè)定界面張力及粘度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

試驗(yàn)結(jié)果表明，S－1、S－2 兩種表活劑在65 ℃海水條件下放置2 個(gè)月界面張力仍能達(dá)到超低，具有良好的熱穩(wěn)定性能。體系粘度始終保持在14.0 mPa·s 以上，兩個(gè)月熱穩(wěn)定粘度保留率高于90%。

2.4 提高采收率能力分析

利用非均質(zhì)雙管模型考察了聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)提高采收率情況(見(jiàn)圖4)。結(jié)果表明0.4%S－2+1 500 mg/L3#的二元體系，在注入段塞尺寸為0.4PV 下提高采收率26.1%，高于同等經(jīng)濟(jì)條件下的單一聚合物驅(qū)。

3 結(jié)論

支鏈烷基聚氧乙烯醚型表面活性劑和低聚表面活性劑具有良好的耐鹽、抗鈣鎂能力，在0.05%～0.6%范圍內(nèi)均可使界面張力達(dá)到超低。聚合物在海水條件下粘度可達(dá)15 mP·s，60 min 內(nèi)完全溶解。二元體系在聚合物濃度為1 500 mg/L 時(shí)，粘度在15 mP·s 以上，熱穩(wěn)定性良好，60 天后粘度保留率＞90%。二元復(fù)合驅(qū)體系具有良好的提高采收率能力，室內(nèi)可提高采收率26.1%。

［1］ 曹緒龍，孫煥泉，姜顏波，等.孤島油田西區(qū)復(fù)合驅(qū)油礦場(chǎng)試驗(yàn)［J］.油田化學(xué)，2002(19):350－353.

［2］ 康萬(wàn)利.大慶油田三元復(fù)合驅(qū)化學(xué)劑作用機(jī)理研究［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.

［3］ 韓冬，沈平平.表面活性劑驅(qū)油原理及應(yīng)用［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.

［4］ 張愛(ài)美.孤東油田七區(qū)西南二元復(fù)合驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)效果及動(dòng)態(tài)特點(diǎn)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14(5):66－68.

［5］ 王業(yè)飛，李繼勇，趙福麟.耐溫耐鹽型表面活性劑及其在油田中的應(yīng)用［J］.日用化學(xué)品科學(xué)，2000，7:130－132.

［6］ 趙有剛，梁成浩，張志軍.三次采油用抗鹽性表面活性劑的制備及應(yīng)用［J］.化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)，2005，34(2):18－21.

［7］ 高志農(nóng)，許東華，吳曉軍.新型低聚表面活性劑研究進(jìn)展［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)，2004，6(50):691－698.