基于低滲透油藏驅(qū)油用的表面活性劑研究

王亞奇

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基于低滲透油藏驅(qū)油用的表面活性劑研究

王亞奇

（長(zhǎng)江大學(xué) 石油學(xué)院， 湖北 武漢 434100）

針對(duì)傳統(tǒng)低滲透油藏開采中，采用水驅(qū)采收率低和開發(fā)效果差的問題，提出一種無堿的陰離子－非離子表面活性劑體系。為驗(yàn)證該表面活性劑性能，對(duì)上海石油化工研究院合成的表面活性劑體系的界面張力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)得到SHPC7體系性能最佳，能快速得到界面張力平衡狀態(tài)。然后，配置不同濃度的SHPC7，并對(duì)其界面張力進(jìn)行觀察，從而得到其最佳的實(shí)驗(yàn)濃度。最后，通過模擬低滲透油藏環(huán)境，就SHPC7表面活性劑在乳化性能、驅(qū)油性能等進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將其與AOS表面活性劑比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下SHPC7的乳化性能要優(yōu)于AOS表面活性劑，同時(shí)隨著SHPC7的加入，其采收率可提高15%。由此說明SHPC7體系在提高低滲透油藏開采方面具有很好的作用。

低滲透油藏；表面活性劑；驅(qū)油體系；乳化性能；界面張力

隨著石油開采的不斷深入，我國(guó)大部分油田都處在水驅(qū)（二次采油）階段。通過水驅(qū)開采后，仍存在大約65%的原油不能得到有效的開采，然后油層進(jìn)入到高含水或特高含水階段，此時(shí)如果對(duì)石油進(jìn)行開采，其難度將大大增加。如何提高三次石油采收效率，穩(wěn)定原油產(chǎn)量，成為目前思考的重點(diǎn)。而提高水驅(qū)采收率是一種有效的方法，主要是通過添加各種化學(xué)試劑，從而降低油水界之間的表面張力，以此提高石油的采收率。由此，表面活性劑成為降低油水界面張力的一個(gè)關(guān)鍵因素，受到廣泛的關(guān)注[1,2]。但是，要達(dá)到地界面張力的活性劑種類非常的多。在使用的過程中，種類的選擇需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。地層的溫度越高，水中所含有的鈣鎂離子也就越多，對(duì)活性劑的要求也就越加苛刻。比如在文東油田地層中，其礦化度可以達(dá)到2.510 5。在這種高礦化下的地層中，如采用傳統(tǒng)的活性劑，通常會(huì)產(chǎn)生鹽析現(xiàn)象，從而導(dǎo)致表面活性劑失效。為解決這個(gè)問題，人們通常在傳統(tǒng)的表面活性劑中加入堿，從而降低界面張力[3-7]。但是再加入堿之后，往往會(huì)造成地面損害。因此，采用一種不加堿的超低界面活性劑，成為目前研究的重點(diǎn)。本文則提出一種陰離子－非離子的表面活性劑體系，并對(duì)該活性體系的驅(qū)油效率等性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料

活性劑樣本：采用上海石油化工研究院合成的SHPC1~7 表面活性驅(qū)油體系。

油層水樣取自延長(zhǎng)油田某地層，具體水樣如表1所示。

表1 油層注入和產(chǎn)出水樣分析

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 界面張力測(cè)定

界面張力的采用北京環(huán)球恒達(dá)科技有限公司生產(chǎn)的Texas-500C 旋滴界面張力儀，其主要采用旋滴法對(duì)界面張力進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量原理是通過重力、離心力和界面張力三者的共同作用，從而使得密度高的液滴會(huì)在密度高的液滴當(dāng)中，自然的形成一個(gè)圓柱形的液滴。而該液滴的特點(diǎn)就是，其直徑和張力呈現(xiàn)出反比的關(guān)系。如油柱長(zhǎng)度大于直徑的4倍，此時(shí)界面張力計(jì)算如下：

如果油柱的長(zhǎng)度小于直徑的4倍，那么界面張力計(jì)算如下：

（2）

1.2.2 乳化性能測(cè)定

對(duì)乳化性能的測(cè)定，主要包括自乳化性能和乳化力評(píng)價(jià)。為進(jìn)一步凸顯本文選用的表面活性體系的特點(diǎn)，選擇AOS表面活性劑與其進(jìn)行比較。

1）自乳化評(píng)價(jià)

該評(píng)價(jià)主要通過將選出的最佳表明活性劑與表1中的注入水混合，配置成溶液。取20m L的溶液加入到玻璃管中，按照1∶1的比例將其與實(shí)驗(yàn)油田中的原油進(jìn)行混合。在混合后，將混合后的原油放入到95 ℃恒溫的水當(dāng)中，并觀察混合原油的顏色變化情況。

2）乳化力評(píng)價(jià)方法

同樣，根據(jù)上述的試驗(yàn)步驟，取20 mL的溶液，并將該溶液加入到50 mL大小的玻璃管當(dāng)中。在放入后，按照1∶1的比例對(duì)原油和水進(jìn)行配比，然后放入到95℃水浴鍋恒溫水浴中，時(shí)間5min，以后每隔1 min上下震蕩10次，重復(fù)該動(dòng)作5次，最后靜靜置并觀察結(jié)果。

1.2.3 界面張力測(cè)定

將人造巖心抽空5 h飽和地層水，然后測(cè)量孔隙的體積p；然后測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)鹽水水相的滲透率；飽和原油，造束縛水，驅(qū)替原油，直到巖心的出口無水產(chǎn)出為置。注入表面活性驅(qū)油劑，然后利用水驅(qū)至含水為98%時(shí)結(jié)束，此時(shí)計(jì)算其驅(qū)油的采收濾和總的采收濾。計(jì)算公式為[8]：

2 結(jié)果與討論

2.1 陰離子－非離子活性劑結(jié)構(gòu)

該活性劑的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 陰離子－非離子活性劑結(jié)構(gòu)

2.2 不同活性劑體系張力評(píng)價(jià)結(jié)果

將 SHPC1~7 活性體系溶液配制為濃度大小為0.25%的溶液，密閉24 h，然后利用Texas-500C 界面張力儀對(duì)界面張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定[9,10]，從而得到圖2所示的結(jié)果。

通過圖2的結(jié)果可以看出，上海石油化工研究院合成的表面活性劑界面張力隨著時(shí)間的推移在不斷地減少，并且SHPC7穩(wěn)定在10-3mN/m的數(shù)量級(jí)。同時(shí)相比與其他體系來講，SHPC7在短時(shí)間之內(nèi)達(dá)到動(dòng)態(tài)界面張力平衡，說明SHPC7的吸附能力更強(qiáng)，并可快速運(yùn)移。

圖2 表面活性劑界面張力與油田動(dòng)態(tài)界面張力對(duì)數(shù)圖

2.3 不同濃度下的SHPC7張力變化

為進(jìn)一步驗(yàn)證SHPC7濃度大小對(duì)界面張力的影響，從而為后續(xù)的驅(qū)油效果奠定基礎(chǔ)，設(shè)置0.05%、0.10%、0.30%和0.50%四種不同的濃度。同樣采用Texas-500C 界面張力儀對(duì)不同濃度下的界面張力進(jìn)行測(cè)定。通過實(shí)驗(yàn)可以得到圖3的界面張力變化情況。

圖3 不同SHPC7濃度下的界面張力變化

通過上述的圖可以看出，當(dāng)SHPC7濃度在0.05%的時(shí)候，此時(shí)的界面張力最差，油水界面張力保持在10-2mN/m的數(shù)量級(jí)。而當(dāng)濃度在0.3%的時(shí)候，此時(shí)的油水界面張力在10-3mN/m的數(shù)量級(jí)。由此可以看出，當(dāng)SHPC7的濃度在0.3%的時(shí)候，其界面張力最小，滿足試驗(yàn)油田樣品的驅(qū)油需求。

2.4 乳化性能評(píng)價(jià)

為驗(yàn)證SHPC7活性劑與其他表面活性劑的性能，通過乳化實(shí)驗(yàn)對(duì)SHPC7活性劑與AOS活性劑在乳化方面的乳化性能進(jìn)行觀察，從而可以得到如圖3的實(shí)驗(yàn)前后效果。

（a）實(shí)驗(yàn)前?????(b)試驗(yàn)后

通過上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，AOS在通過乳化實(shí)驗(yàn)后存在油團(tuán)沉積的現(xiàn)象，而在融入SHPC7活性劑的油相下液面有不同程度的上移，從而說明SHPC7可以將原有進(jìn)行輕微的乳化，但AOS則不能。

2.5 驅(qū)油評(píng)價(jià)

采用相同的巖心，加入不同濃度的SHPC7表明活性劑，從而得到不同濃度下對(duì)低滲透油層的驅(qū)油效果。

由此，通過表2看出，在增大SHPC7表明活性劑的濃度下，其驅(qū)油效果在不斷增加。但是在0.3%的濃度下其驅(qū)油采收率小于濃度為0.2%的采收率。根據(jù)上述的結(jié)果得出，在實(shí)際的應(yīng)用中，應(yīng)選擇SHPC7表明活性劑濃度大小為0.2%的濃度，此時(shí)采收率最高。

表2 不同濃度表面活性劑濃度的驅(qū)油效果

3 結(jié)論

通過上述的研究看出，在SHPC體系中，SHPC7體系的油水界面張力最小，并可以達(dá)到的超低數(shù)量級(jí)。同時(shí)通過乳化實(shí)驗(yàn)看出，傳統(tǒng)的AOS表面活性劑加入后會(huì)形成沉淀，而SHPC7會(huì)乳化部分原油，從而提高了原油的采收率。另外，通過在不同濃度下的SHPC7采收率對(duì)比，在實(shí)際中將其濃度設(shè)定為0.2%情況下，其采收率最高。

［1］ 洪玲,王香增,王成俊,高瑞民. 特低滲透油藏新型高效驅(qū)油劑的研究與應(yīng)用——以延長(zhǎng)油區(qū)杏子川油田王214試驗(yàn)區(qū)為例[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2013,03:92-94+117-118.

［2］ 譚俊領(lǐng). 陰非復(fù)配型表面活性劑在低滲透油藏的應(yīng)用性能評(píng)價(jià)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2013,13:3695-3699.

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Research on Surfactants for Oil Displacement in Low Permeability Reservoirs

（School of Petroleum, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100，China）

Aiming at the problem of low water-flooding recovery and poor development efficiency in traditional low permeability reservoirs, an alkali-free anionic-nonionic surfactant system was proposed. In order to verify the performance of the anionic-nonionic surfactant, the interfacial tension and compatibility of the surfactant system synthesized by Shanghai Petrochemical Research Institute were tested. The results show that the performance of SHPC7 system is the best, and the interface tension balance can be obtained quickly. Then, different concentrations of SHPC7 samples were prepared, and their interfacial tensions were observed, and the optimum experimental concentration was obtained. Finally, emulsifying performance and oil displacement performance of SHPC7 surfactant were evaluated by simulating the environment of low permeability reservoir, and it was compared with AOS surfactant. The experimental results show that the emulsification performance of SHPC7 is better than that of AOS surfactant in the experimental environment, and the recovery rate is increased by 15 % after adding SHPC7.So the SHPC7 system has a good effect in improving the recovery rate of low permeability reservoirs.

Low permeability reservoir; Surfactant; Flooding system; Emulsifying property; Interfacial tension

TE 357

A

1671-0460（2017）08-1543-03

2017-03-16

王亞奇（1990-），男，河北保定人，在讀碩士研究生，研究方向：油藏描述方向。E-mail：718977016@qq.com。