渤海稠油熱采添加劑室內(nèi)模擬驅(qū)油實驗研究

萬 雪，趙 勇

?

渤海稠油熱采添加劑室內(nèi)模擬驅(qū)油實驗研究

萬 雪，趙 勇

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318）

稠油；降粘劑；驅(qū)油

渤海某區(qū)塊脫水原油在60 ℃時，原油的粘度為474.9 mPa·S；在30℃時，原油的粘度為9283.2 mPa·s，原油屬于典型的稠油范疇。其瀝青質(zhì)、非烴類物質(zhì)（膠質(zhì)等）含量達到了25.13%和19.13%，使其開采過程中形成的乳狀液較穩(wěn)定，難以破壞，并且W/O乳狀液的形成，使粘度變的很大，不利于稠油的開采。通過實驗室模擬蒸汽開采環(huán)境，其在150 ℃下形成的乳狀液在50 ℃時的粘度達到了5 231 mPa·s，對開采帶來了很大的不利。通過實驗室自制的熱采添加劑，其可以使含蠟原油的粘度、膠凝強度和凝點得到降低，改善原油的流動性，還可以將形成的油包水型乳狀液破乳，形成粘度較低的水包油型乳化液，從而使稠油粘度得到降低[1-2]。

1 實驗部分

1.1 主要實驗儀器

SN-B-2型數(shù)字式粘度計，Texas-500型界面張力儀，LEICA DM2500P顯微鏡及配套儀器。

1.2 巖心制備

試驗使用的巖心是經(jīng)石英砂經(jīng)環(huán)氧樹脂膠結(jié)而成制備的柱狀巖心，其長度約10 cm，直徑大小為2.50 cm。

1.3 測定空氣滲透率

用游標卡尺依次測量出使用巖心的直徑、長度，并算出其體積。空氣滲透率選用流量管法測定。

1.4 流體準備

將渤海某區(qū)塊采出的脫水原油作為實驗用油，取出部分實驗用油至于活塞容器中待用。將根據(jù)現(xiàn)場提供的礦化度自制的模擬地層水作為實驗用水，用于飽和及驅(qū)替實驗[3-7]。

1.5 巖心驅(qū)油實驗

1.5.1 孔隙體積和孔隙度

飽和水按下列步驟進行：（1）將測定滲透率后的巖心用電子天平稱重，記錄質(zhì)量后放入廣口瓶內(nèi)，連續(xù)抽空5 h以上。（2）將巖心容器與中間容器相連，中間容器裝模擬地層水，然后串聯(lián)在平流泵儀器上。（3）開啟平流泵和所有管線閥門，設(shè)定流速2 mL/min，當出口端連續(xù)平穩(wěn)的流出地層水，認為已飽和。（4）將飽和水后的巖心在稱重并記錄，通過差減法計算得到巖心孔隙體積，從而得到孔隙度。

1.5.2 原始含油飽和度

飽和油按下列步驟進行：（1）組裝好飽和油設(shè)備，并將模型接入流程中；（2）加壓（此壓力大于模型入口2～3 mPa）；（3）開啟恒溫箱，當恒溫箱溫度到達設(shè)定溫度后，恒溫5 h以上，此過程保持壓力穩(wěn)定；（4）將實驗用油以恒定的低速泵入巖心進行驅(qū)水實驗。等到壓差穩(wěn)定后，適當加快泵入速度，驅(qū)替實驗用油為1.0～2.0倍孔隙體積；（5）記錄巖心中累計出水量，通過計算得到巖心原始含油飽和度。

1.5.3 驅(qū)替試驗

蒸汽驅(qū)替試驗。用恒流泵將通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽注入到用油樣飽和的巖芯中。注入蒸汽達到突破壓力之后，驅(qū)出原油見水，收集此時的原油油樣測試粘度及含水。驅(qū)替至驅(qū)出液中含水超過98%停止注入。計錄下突破前后不同階段驅(qū)出油量及驅(qū)出油的粘度。

加熱采添加劑后蒸汽驅(qū)替試驗。用微量泵將不同體積的防乳增效劑溶液頂替到用油樣飽和的巖芯中。重復上述蒸汽驅(qū)替試驗步驟。

2 結(jié)果與討論

2.1 粘溫特性

用Thermo scientific HAAKE Rheometer 哈克高溫高壓流變儀測定脫水后原油粘度。粘度是反映流體流動性的重要參數(shù)，與溫度息息相關(guān)。只有當溫度升高到某一數(shù)值時，稠油在地層內(nèi)才可以發(fā)生連續(xù)的滲流。渤海某區(qū)塊脫水稠油的粘溫曲線如圖1。從圖中可以看出該稠油的溫敏性很強，隨著溫度的升高粘度急劇下降。

雖然升高溫度可大大降低稠油的粘度，但從圖1中可以看出該稠油的粘度很大，只有溫度達到60 ℃以上才能保證正常的流動性，而且在稠油開采的過程中，稠油和地層水之間存在著諸多相互作用（如拉伸、剪切、攪拌等），這會造成油包水型乳狀液的產(chǎn)生，使粘度大大增加。這些都嚴重的增加了開采的成本。而熱采添加劑是一種表面活性劑，擁有良好的親水親油性質(zhì)，可以在油水的界面上形成一層強度較低的膜，使原油無法形成較為穩(wěn)定的乳狀液，從而降低原油乳化率，達到降低原油粘度的效果，提高原油的采收率[8-12]。

圖1 渤海某區(qū)塊原油粘溫曲線(升溫方法測定)

2.2 熱采添加劑的降粘效果

根據(jù)現(xiàn)場要求將一定量熱采添加劑加入至按油水比7:3配置好的反應釜中，模擬開采條件，在高溫下攪拌一定時間。從反應釜中取出乳狀液，測定其50 ℃時的粘度。通過對比未加熱采添加劑的粘度數(shù)據(jù)，得到熱采添加劑降粘效果。見表1。

表1 熱采添加劑降粘效果

2.3 界面張力

一般來說評價一種表面活性劑體系是否可以用作驅(qū)油劑要看其是否具有良好的降低表面張力的特性。如果該表面活性劑體系可以將油水界面張力降至1 mN/m以下，則說明該表面活性劑體系符合作為去油劑的基本條件。我們測量了25～300 ℃溫度下不同濃度的防乳增效劑水溶液和原油之間的界面張力，結(jié)果見表2。根據(jù)表2可以看出，油水之間的界面張力均在1 mN/m以下，說明該熱采添加劑具有較好的降低界面張力特性。而且隨著熱采添加劑添加量的增加，界面張力的值逐漸變低[13-16]。

表2 不同溫度不同濃度下的界面張力

2.4 熱采添加劑的驅(qū)油效果

通過驅(qū)替實驗，得到未加熱采添加劑蒸汽驅(qū)和熱采添加劑驅(qū)實驗結(jié)果。見表3。

表3 驅(qū)油效果

注：熱采添加劑注入0.1PV。

通過表3可以看出，加入熱采添加劑后采收率有較大的提高，說明熱采添加劑具有較好的降粘作用，增強了流體的流動性。

2.5 熱采添加劑添加量對驅(qū)油效果的影響

將熱采添加劑配成不同質(zhì)量分數(shù)的水溶液，注入0.1PV的不同質(zhì)量分數(shù)的熱采添加劑水溶液，重復蒸汽驅(qū)替實驗。熱采添加劑添加量對驅(qū)油效果的影響見表4-5。由表5可以看出，隨著熱采添加劑添加量的增加，巖心最終采收率逐漸提高，當熱采添加劑添加量為0.3%時，最終采收率達到91.61%。而當熱采添加劑添加量的繼續(xù)增加時，最終采收率的增加幅度很小。這是因為熱采添加劑溶液含有臨界膠束濃度，當達到此濃度時，此時最終采收率最高，繼續(xù)增加熱采添加劑用量后不再引起顯著地改變。

表4 熱采添加劑影響巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

表5 熱采添加劑添加量對驅(qū)油效果的影響

2.6 熱采添加劑驅(qū)油后的微觀形態(tài)

取驅(qū)替出的原油用LEICA DM2500P顯微鏡及配套儀器觀察其微觀形態(tài)。其結(jié)果如圖2-3。

圖2 添加熱采添加劑驅(qū)油后微觀形態(tài)

圖3 添加熱采添加劑后驅(qū)油微觀形態(tài)

如圖2和圖3可以看出，未添加熱采添加劑驅(qū)替出的原油中含有部分水滴，說明形成了油包水型乳狀液，其造成了粘度的增加，降低了最終采收率。而添加了熱采添加劑驅(qū)替出的原油，其未形成油包水型乳狀液。說明該熱采添加劑具有良好的防乳化效果，從而降低了稠油開采時的粘度，大大提高了原油采收率。

3 結(jié) 論

（1）該區(qū)塊稠油的溫敏性很強，隨著溫度的升高，其粘度急劇下降。

（2）該熱采添加劑由實驗室自制二嵌段聚醚類添加劑、酚醛樹脂類添加劑和成熟使用的KLD添加劑復配而成。具有較好的防乳化、降粘效果和較好的降低界面張力的特性。

（3）該熱采添加劑具有較優(yōu)異的耐高溫能力。

（4）當熱采添加劑添加量為0.3%時驅(qū)油效果較好。

［1］ 趙法軍，劉永建，胡紹彬，孫國明. 套保油田降粘劑驅(qū)油室內(nèi)實驗研究[J]. 石油煉制與化工，2008，39(1)：58-61.

［2］ 趙法軍，劉永建，趙玉建，聞守斌，李奇妹，王瑋. 套保油田降黏劑驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)選實驗[J]. 石油鉆采工藝，2008，30(3)：110-114.

［3］ 趙玉建，劉永建，趙法軍，劉江，聞守斌. 新肇油田活性水驅(qū)油室內(nèi)實驗研究[J]. 鉆采工藝，2008，31(4)：111-114.

［4］ 趙法軍，劉永建，趙國，胡紹彬. 注蒸汽條件下供氫催化改質(zhì)稠油及其瀝青質(zhì)熱分解性質(zhì)[J]. 化工進展，2008，27(9)：1453-1459.

［5］ 孫國明，劉永建，趙法軍，趙玉建，胡紹彬. 低滲透油田驅(qū)油室內(nèi)實驗研究[J]. 油氣田地面工程，2007，26(9)：9-10.

［6］ 孫國明，劉永建，趙法軍，趙國，胡紹彬. 低滲透油田蒸汽復合驅(qū)實驗研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2007，26(5)：64-67.

［7］ 張麗勤. 大慶稀油油藏蒸汽驅(qū)機理及影響因素研究[D]. 大慶石油學院，2009.

［8］ 崔桂勝. 稠油乳化降粘方法與機理研究[D]. 中國石油大學，2009.

［9］ 趙法軍. 稠油井下改質(zhì)降粘機理及應用研究[D]. 大慶石油學院，2008.

［10］ 金波. 遼河油田杜84塊超稠油抗高溫降粘劑的研制及現(xiàn)場實施方案設(shè)計[D]. 大慶石油學院，2005.

［11］ 吉昌明，路續(xù)武，鄒煜. 過渡金屬催化降粘劑的性能研究[J]. 廣東化工，2012，39(13)：37-39.

［12］ 車洪昌. 江37稠油油田注降黏劑驅(qū)油實驗研究[J]. 巖性油氣藏，2011，23(3)：124-128.

［13］ 張博，劉永建，趙法軍，胡紹彬. 注蒸汽條件下稠油催化改質(zhì)降黏實驗研究[J]. 油田化學，2011，28(5)：501-503.

［14］ 秦冰. 稠油乳化降粘劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究[D]. 石油化工科學研究院，2001.

［15］ 付波. 化學—微生物復合降粘技術(shù)在稠油集輸中的研究[D]. 大慶石油學院，2010.

［16］ 丁彬，梁金祿，劉玉章，王平美，羅健輝. 稠油化學破乳技術(shù)研究進展[J]. 化工進展，2010，29(z2)：128-134.

Indoor Simulation Oil Displacement Experiment of Thermal Recovery Additive for Bohai Heavy Oil

WAN Xue，ZHAO Yong

（Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

Chemical auxiliary viscosity reduction is one of important methods to enhance heavy oil recovery. Aimed at the problem that emulsion of crude oil made viscosity quickly increase in the process of steam thermal recovery of heavy oil in Bohai sea, a thermal recovery additive was developed. The thermal recovery additive can be injected in formation in the process of steam thermal recovery to lower crude oil emulsifying rate and viscosity, and increase recovery efficiency. The thermal recovery additive was compounded by lab homemade 2-block polyether type additive, phenolic resin additive and maturely used additive KLD. The experimental results show that the thermal additive has good characteristics in anti emulsion effect, viscosity reduction effect and interfacial tension reduction effect. When the addition amount of the thermal recovery additive is 0.3%, the core ultimate recovery of crude oil reaches 91.61% in indoor simulation oil displacement experiments.

Heavy oil; Viscosity reduction agent; Oil displacement

TE 357

A

1671-0460（2016）06-1135-04

2016-05-04

萬雪（1990-），女，河北省衡水市人，東北石油大學在讀碩士研究生，研究方向：從事油氣田開發(fā)與提高采收率技術(shù)工作。E-mail：。