不同表面活性劑二元復(fù)合體系對驅(qū)油效果的影響

張邈，楊明達(dá)，周澤宇，劉學(xué)，劉雨薇

油田化學(xué)

不同表面活性劑二元復(fù)合體系對驅(qū)油效果的影響

張邈1，楊明達(dá)2，周澤宇1，劉學(xué)1，劉雨薇1

（1.東北石油大學(xué)，黑龍江大慶163318；2.中國石油天然氣股份有限公司管道大慶輸油氣分公司，黑龍江大慶163000）

隨著油田的開采，大多數(shù)區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入高含水期，水驅(qū)后地層中含油大量的剩余油，因此，開展水驅(qū)后提高采收率具有重大意義。由于三元復(fù)合體系中存在結(jié)垢問題，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方法，優(yōu)選出無堿二元體系，對比不同類型表面活性劑/聚合物體系的界面張力、潤濕反轉(zhuǎn)、驅(qū)油效果。表面活性劑與聚合物可以使油水界面張力下降，實(shí)驗(yàn)表明，不同類型的表面活性劑組成的無堿二元體系對驅(qū)油效果存在較大的差異。

無堿二元體系；界面張力；物理模擬；驅(qū)油

油田經(jīng)過多年開發(fā)，大部分油田的油層得到了較大的動用程度[1-3]，含水率在逐漸升高。但低滲透層仍存大量的剩余油有待挖潛。針對這種現(xiàn)象，單獨(dú)使用聚合物驅(qū)油很難增大原油的采出程度，本文選用聚合物與表面活性劑組成的無堿二元體系，應(yīng)用其調(diào)剖和洗油的雙重作用，在擴(kuò)大波及體積的同時(shí)，還可以降低界面張力[4-9]。聚合物與表面活性劑良好的協(xié)同作用，促使采收率也得到了較大的提高。

1 實(shí)驗(yàn)條件

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用到的聚合物為部分水解聚丙烯酰胺干粉（固含量90%大慶煉化公司），相對分子量2500× 104。表面活性劑為石油磺酸鹽（固含量35%大慶煉化公司）；十二烷基苯磺酸鹽（固含量50%大慶煉化公司），甜菜堿（固含量50%大慶東昊公司）。

大慶一廠地層水（礦化度：6778mg·L-1）含Na+：2180（mg·L-1），Mg2+：66（mg·L-1），Ca2+：24（mg·L-1），Cl-：2165（mg·L-）1，K+：11（mg·L-）1，HCO3-：2052（mg·L-）1，SO：77（mg·L-1）。實(shí)驗(yàn)用油為原油與模擬油配制，45℃時(shí)粘度為5.3 mPa·s。實(shí)驗(yàn)巖心為石英砂環(huán)氧膠結(jié)常規(guī)人造方巖心（45×45×300mm），滲透率900×10-3μm2。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

用TX-500C型界面張力儀（美國德克薩斯大學(xué)）；用IKA-WEARKE攪拌機(jī)（德國IKA公司）；驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置，恒溫箱。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

（1）測量濃度為0.35%的表面活性劑的界面張力值。

（2）采用切割成小塊的方巖心進(jìn)行自吸排油量和油驅(qū)排水量測定，再將巖心浸泡在表面活性劑用液中5h左右，再次進(jìn)行自吸排油量和油驅(qū)排水量測定。

（3）將巖心用真空泵抽真空2h以上，用手搖泵飽和地層水，并記錄飽和水量。

（4）巖心進(jìn)行飽和油處理，并記錄飽和油量，放入45℃恒溫箱中放置8h以上。

（5）全部實(shí)驗(yàn)用液為“水驅(qū)98%+0.2PV表面活性劑與聚合物+后續(xù)水驅(qū)”。方案1：0.35%石油磺酸鹽與0.8%聚合物的溶液；方案2：0.35%甜菜堿與0.8%聚合物的溶液；方案3：0.35%十二烷基苯磺酸鹽與0.8%聚合物的溶液。

（6）按照方案進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，注入速度0.3mL· min-1。30min記一次數(shù)。后續(xù)水驅(qū)含水率為98%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 界面張力測試

將石油磺酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽和甜菜堿分別采用的濃度加入到聚合為濃度的溶液中，界面張力值的變化情況見圖1。

圖1 不同體系與油之間的界面張力Fig.1Interfacial tension between different kinds of surfactant solutions and oil

從圖1結(jié)果分析，具有相同濃度的不同類型表面活性劑，在油藏溫度測量時(shí)，界面張力值隨著時(shí)間的變化，逐漸下降。由于十二烷基苯磺酸鹽與聚合物組成的體系界面張力值最高，因此后續(xù)的實(shí)驗(yàn)不會用十二烷基苯磺酸鹽。

2.2 潤濕性測試

經(jīng)過測量結(jié)果可知：起到潤濕反轉(zhuǎn)的表面活性劑是石油磺酸鹽，石油磺酸鹽屬于陰離子表面活性劑，甜菜堿未起到此種作用（表1）。

計(jì)算公式：

表1 巖心潤濕性測定結(jié)果Tab.1Measurement results of core wettability

2.3 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)對比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：水驅(qū)采收率、聚驅(qū)采收率、后續(xù)水采收率和最終采收率見表2。

表2 方案一與方案二驅(qū)油效果對比Tab.2Comparison of the results of scheme 1 and scheme 2

分析表2中數(shù)據(jù)結(jié)果可知，采用相似孔隙度和含油飽和度的巖心實(shí)驗(yàn)，用相同濃度的不同類型表面活性劑加入聚合物中進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，方案1的效果較好。PV數(shù)表示注入液體占巖心孔隙體積的倍數(shù)，根據(jù)圖2,3可知，方案1中當(dāng)PV數(shù)增大時(shí)，采出液的含水平上升較慢，壓著相對較低，說明石油磺酸鹽與聚合物的配伍性優(yōu)于甜菜堿與聚合物的組合體系。

圖2 含水率隨注入PV數(shù)的變化曲線Fig.2Curve of water content change with injected PV

2.4 結(jié)果分析

由于非均質(zhì)的地層，在水驅(qū)過程中，水相滲透率逐漸增大，水沿著中高滲透層驅(qū)出，低滲層的剩余油難以驅(qū)出[10]。隨著無堿二元體系的注入，溶液首先進(jìn)入了中高滲層，表面活性劑降低了界面張力值，有利于剩余油的采出。當(dāng)體系在中高滲層停滯時(shí)，會增加注入壓力，從而使低滲透層的油發(fā)生流動，導(dǎo)致采收率得到了提高。方案1與方案2含水率下降幅度與持續(xù)時(shí)間基本一致，壓力上升幅度也很相似，方案1的采收率比方案2的聚表劑驅(qū)提高的采收率高8.24%，說明方案1驅(qū)油效果更好。這是由于甜菜堿屬于非離子型表面活性劑，雖然界面張力值降低，但不會起到潤濕反轉(zhuǎn)。在巖心的驅(qū)替過程，所得到的采收率與巖心最初的潤濕性關(guān)系緊密，與陰離子型表面活性劑相比較，非離子表面活性劑改變巖石潤濕性的能力差。所以親水的油層內(nèi)部的油較易被驅(qū)出。而石油磺酸鹽屬于陰離子型表面活性劑，在降低油水界面張力的同時(shí)可改變巖石潤濕性，同時(shí)起到潤濕反轉(zhuǎn)的作用，這樣更有利于油的采出。

3 結(jié)論

（1）在滲透率為900×10-3μm2的巖心中，表面活性劑濃度相同的情況下，無堿二元體系的采收率可達(dá)到20%左右。

（2）不同類型的表面活性劑構(gòu)成的無堿二元體系對采收率起到的效果不同，石油磺酸也能與聚合物組成的體系采收率最高。

（3）對于非均質(zhì)類型的油藏先進(jìn)行水驅(qū)再進(jìn)行二元復(fù)合驅(qū)替，可以使最終采收率達(dá)到更高。

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Effect of polymer-surfactant system with different surfactants on oil displacement efficiency

ZHANG Miao1，YANG Ming-da2，ZHOU Ze-yu1，LIU Xue1，LIU Yu-wei1
（1.Northeast University of Petroleum，Daqing 163318 China;2.Pipeline Daqing and Gas Company Branch,PetroChina,Daqing 163000,China）

With the exploitation of oil fields,the vast oil block of has entered a high water cut stage,the remaining oil is also very rich in the formation after water flooding,thus,initiating enhanced oil recovery after water flooding is of great significance.Interfacial tension,wettability alteration and displacement effect of polymer-surfactant system with different kinds of surfactants were studied by indoor experiment.The system of surfactant and polymer can require low interfacial tension,experiment shows there is a big difference among the effect of different kinds of surfactant of polymer-surfactant system.

polymer-surfactant system;interfacial tension;physical simulation;oil displacement

TE357

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170250

2016-11-22

張邈（1992-），女，在讀碩士研究生，從事油氣田開發(fā)理論與技術(shù)工作。