稠油油藏注水開發(fā)后期提高采收率技術(shù)研究

秦智勇

摘要：稠油油藏注水開發(fā)后期，由于水油流度比太大，注入流體的波及系數(shù)很低，注水開發(fā)后期地下仍然存有大量的殘余油，如何經(jīng)濟(jì)有效地開發(fā)這部分原油，對緩解我國能源緊缺的局面具有非常重要的意義。本文對乳化降黏的機(jī)理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對稠油乳狀液的形成條件、破乳劑的類型做了系統(tǒng)介紹。

關(guān)鍵詞：稠油油藏;注水開發(fā);采收率;乳化降黏

稠油又被稱之為重質(zhì)油，是油氣資源中重要的一類能源，全世界年產(chǎn)量超過了1.27億噸，儲量更是超過了1000億噸。隨著我國稀油油藏勘探開發(fā)的程度越來越高、勘探的前景越來越小，而稠油在我國的資源豐富，是未來油氣勘探開發(fā)重要的接替陣地。從目前的勘探現(xiàn)狀來看，我國稠油油藏分布十分廣泛，主要集中在遼河油田、克拉瑪依油田以及勝利油田等探區(qū)。稠油油藏的埋藏深度大部分在2000m的范圍內(nèi)，甚至在準(zhǔn)噶爾盆地部分探區(qū)稠油油藏埋深僅100-200m。稠油油藏的黏度高、密度大，在開發(fā)過程中流動的阻滯力分廠大，如何有效進(jìn)行驅(qū)替是一個(gè)難點(diǎn)問題。從開發(fā)實(shí)踐來看，常規(guī)的蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)在在淺層應(yīng)用效果比較好，但當(dāng)稠油埋藏深度大于1500m時(shí)效果不甚理想。針對埋深大的稠油油藏注水開采具有較好的效果，但是整體來看驅(qū)替效率不高。常常采用加熱的辦法來降低稠油黏度后進(jìn)行注水開采，成本又難以控制?；瘜W(xué)驅(qū)作為稠油油藏開采后期（尤其是高含水階段）提高采收率的方法受到人們越來越多的重視。他主要是在開采階段通過加入特定的化學(xué)物質(zhì)來降低稠油的黏度來提高采收率。最新的開采實(shí)踐表明，乳化降黏對于稠油油藏的開采具有良好的效果。

1. 乳化降黏機(jī)理分析

在稠油油藏中油和水一般以油包水的乳狀液的形式存在，該流體在開采過程中主要表現(xiàn)為非牛頓流體的性質(zhì)，黏度升高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，開采難度較高。而試驗(yàn)表明，在油包水乳狀液中加入特定降黏劑后，流變性會得到根本性的改變（黏度降低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較?。?，油水界面的張力明顯降低，開采難度會大幅降低。乳化降黏劑的降黏機(jī)理可以從以下幾方面進(jìn)行分析：乳化降黏劑中含有強(qiáng)極性的官能團(tuán)，可以有使降黏劑分子滲透性以及形成氫鍵的能力大幅提高，很容易進(jìn)入瀝青質(zhì)、膠質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中與其形成更強(qiáng)的氫鍵，迫使稠油的超分子結(jié)構(gòu)由高層次向低層次轉(zhuǎn)化，液態(tài)油就會被從中釋放出來、大幅降低稠油黏度;稠油體系中的瀝青質(zhì)超分子位于膠束中心位置，吸附有大量分散介質(zhì)。而降黏劑中含有一定長度的烷基長鏈能夠在瀝青質(zhì)周邊伸展形成降黏劑溶劑層，形成非極性環(huán)境，防治膠質(zhì)、瀝青質(zhì)重新聚集，從而起到降黏的作用。

2.降黏劑的類型及要求

原油乳化降黏的技術(shù)關(guān)鍵是原油乳化降黏劑的配制。原油乳化降黏劑的主要成分是表面活性劑?？捎米髟腿榛叼┑谋砻婊钚詣┲饕幸韵聨最悾和榛泳垩跻蚁┟?、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽、烷基苯磺酸鹽等多種類型。原油乳化降黏劑多根據(jù)協(xié)同作用原理采用多元復(fù)配型配方，同時(shí)包含非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑。部分稠油乳化降黏劑配方中除了表面活性劑以外還加入各類堿物質(zhì)。

在乳化降黏中配制的降黏劑需要達(dá)到以下技術(shù)要求：①能將稠油乳化成水包油乳狀液。由于水的黏度很低，所以水包油乳狀液的黏度也很低;②為了有效降低成本，降黏劑的用量越少越好;③能夠與地層水配合性良好、不產(chǎn)生沉淀，持足夠的有效濃度起降黏作用;④水包油乳狀液到了地面后必須易于脫出其中的水。因此降黏劑加入所產(chǎn)生的水包油乳狀液不需要特別穩(wěn)定，只需流動時(shí)乳化而靜止時(shí)能夠有效聚并即可。

3. 乳狀液的形成條件及影響因素

3.1 乳狀液的形成條件

井底形成O/W型乳狀液的稠油開采技術(shù)，要求所形成的O/W乳狀液要有一定的穩(wěn)定性，否則乳狀液就會過早地轉(zhuǎn)變成更高黏度的W/O型乳狀液，這樣就達(dá)不到降黏開采的目的。井底形成穩(wěn)定性適當(dāng)?shù)腛/W型稠油乳狀液概括起來有三個(gè)關(guān)鍵條件：①使用合適的乳化劑。具有適當(dāng)鏈長的聚氧乙烯型的非離子表面活性劑作為稠油開采的乳化劑，有利于O/W型乳化液的破乳。②要有一定的油水比例。有利于O/W型乳狀液形成的油水比例應(yīng)當(dāng)是水含量最低不得少于15%，最高不得高于80%。因?yàn)楹刻?，降黏效果不明顯，含水量過高，表面活性劑消耗量大。③要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢琛３碛蛷木琢飨蚓诘恼麄€(gè)過程實(shí)際上就起到了攪拌作用。

3.2 乳狀液的影響因素

影響乳狀液穩(wěn)定性的因素可以分為內(nèi)因和外因兩方面，內(nèi)因包括：原油的組成、外相的黏度、界面膜的性質(zhì)、界面張力、界面電荷、水的礦化度和PH值、水中的無機(jī)鹽類。而外因主要包括：剪切力、液滴的大小和分布、溫度、時(shí)間等。

4. 原油乳狀液破乳劑分析

4.1 W/O型原油乳狀液破乳劑

原油破乳主要靠的是表面活性劑的作用，破乳劑逐漸開始向著低溫、高效、適應(yīng)性強(qiáng)的方向發(fā)展。要求破乳劑不僅具有高效破乳能力，而且還要同時(shí)具有解決緩蝕、防垢及降黏等方面的作用。目前在國內(nèi)外原油破乳劑中占主導(dǎo)地位的主要是非離子型聚醚，包括：聚氧丙烯聚氧乙烯醚、聚脂類、聚酯類、磺酸鹽及醚磺酸鹽、脂肪胺鹽酸鹽、環(huán)烷酸鈉及高碳烷基咪唑琳等多種分型。

4.2 O/W型原油乳狀液破乳劑

過去對W/O型原油乳狀液破乳劑研究得比較多，而有關(guān)O/W型乳狀液破乳方面的研究甚少。近年來，由于EOR技術(shù)的應(yīng)用，采用表面活性劑或聚合物驅(qū)油，使表面活性劑進(jìn)入油層，形成的O/W型乳狀液增多，因而對O/W型乳狀液破乳劑的研究也逐漸增多，主要包括：天然鹽水、聚氧乙烯醚破乳劑、磺酸鹽、烷氧化合物、卜季銨化合物、水溶性陽離子聚合物和聚脲類、復(fù)合破乳劑等多種分型。

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