表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系實(shí)驗(yàn)分析

1、采油廠納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系實(shí)驗(yàn)分析摘 要：針對(duì)高溫高鹽低滲透油藏注水開發(fā)中出現(xiàn)的含水率高、采收率低以及常規(guī)表面活性劑驅(qū)等措施難以發(fā)揮有效作用的問題， 提出將耐溫抗鹽型納米微球SQ-5和新型陰-非離子表面活性劑FA-2相結(jié)合的復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)， 采用納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系來提高低滲透油藏水驅(qū)后的采收率。室內(nèi)評(píng)價(jià)了復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的性能， 并優(yōu)化了納米微球和表面活性劑的注入?yún)?shù)。結(jié)果表明， 納米微球和表面活性劑均具有良好的耐溫抗鹽性能， 在溫度為120、礦化度為257 300 mg/L時(shí)仍具有良好的性能；復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的最佳注入?yún)?shù)為0.5 PV的納米微球溶液 （1 500 mg/L）

2、 和0.5 PV的表面活性劑溶液 （1 000 mg/L） ;單獨(dú)表面活性劑驅(qū)體系和復(fù)合調(diào)驅(qū)體系能在水驅(qū)的基礎(chǔ)上分別提高采收率為12.43%和27.28%, 可以看出， 復(fù)合調(diào)驅(qū)體系取得了更好的驅(qū)油效果。礦場試驗(yàn)結(jié)果表明， 調(diào)驅(qū)后注水井壓力升高， 對(duì)應(yīng)油井產(chǎn)油量上升， 含水率下降。說明納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)適合在高溫高鹽低滲透油藏中應(yīng)用。關(guān)鍵詞：低滲透油藏； 耐溫抗鹽； 納米微球； 表面活性劑； 提高采收率；Abstract: There are problems like high water content, low recovery rate and non-effective

3、 conventional surfactant flooding during development of water-flood low-permeability high-temperature and high-salinity reservoirs, a composite profile and flood control technique combining high temperature salt-tolerant Nano-spheres SQ-5 with new anionic nonionic surfactant FA-2 is proposed to impr

4、ove the recovery rate of low permeability reservoirs after water flooding. The performance of the composite profile and flooding control system is evaluated and the compounding parameters are optimized. The results show that both Nano-particles and surfactant have good performance in high temperatur

5、e and high salinity situation. And the two have good compatibility. The optimum compounding parameters are 0. 5 PV Nano-spheres solution （ 1500 mg/L） and 0. 5 PV surfactant solution （ 1000 mg/L） . Individual surfactant flooding system and composite system can increase recovery rate by 12. 43% and 27

6、. 28% respectively on the basis of water flooding. It can be seen that composite flooding system has better oil displacement effects. The results of field test show that the pressure in injection well increases after stimulation, and the production of corresponding production well is increased accor

7、dingly, and the water content decreased. It is proven that the composite flooding control technology of Nano spheres/surfactant is suitable for low permeability reservoirs with high temperature and high salinity.Keyword: low permeability reservoir; temperature-and salt-tolerant; nano-spheres; surfac

8、tant; enhanced oil recovery;低滲透油藏由于地層天然能量低， 往往采用注水開發(fā)1.由于低滲透油藏多發(fā)育微裂縫， 長期注水開發(fā)極易發(fā)生水竄， 導(dǎo)致波及效率低， 采油井含水率升高， 從而使注水開發(fā)效果越來越差2-3.西部某油田經(jīng)過多年注水開發(fā)， 已經(jīng)進(jìn)入高含水開發(fā)階段， 鑒于該油田儲(chǔ)層溫度高 （120左右） 、地層水礦化度高 （257 300 mg/L） 、含水率高的特點(diǎn)， 使用常規(guī)的表面活性劑驅(qū)已經(jīng)難以達(dá)到提高采收率的目的。因此， 研究新型的調(diào)驅(qū)技術(shù)來提高低滲透油藏的采收率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。表面活性劑驅(qū)油技術(shù)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的中低滲透油藏4-7, 納米微球封堵技術(shù)的研究

9、也逐漸興起8-10, 而將納米微球和表面活性劑相結(jié)合的復(fù)合調(diào)驅(qū)技術(shù)則較為少見11-12.筆者采用實(shí)驗(yàn)室自制的耐溫抗鹽型納米微球SQ-5和新型陰-非離子表面活性劑FA-2相結(jié)合， 研究了一種適合高溫高鹽低滲透油藏的納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系。室內(nèi)評(píng)價(jià)了復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的耐溫抗鹽性能以及配伍性， 優(yōu)化了納米微球和表面活性劑的注入?yún)?shù)， 評(píng)價(jià)了驅(qū)油效果， 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了礦場試驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)部分1. 實(shí)驗(yàn)材料和儀器主要實(shí)驗(yàn)材料：納米微球SQ-5, 平均粒徑為143.5 nm, 自制；表面活性劑FA-2, 自制；模擬地層水 （礦化度257 300 mg/L, Ca Cl2水型） ;模擬油 （儲(chǔ)層脫氣

10、原油與煤油按11混合而成， 50時(shí)黏度4.94 m Pa·s） ;實(shí)驗(yàn)用巖心為儲(chǔ)層天然巖心。主要實(shí)驗(yàn)儀器：JH704型恒溫烘箱；TX500旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀；S-4800型掃描電子顯微鏡；KH-3型多功能巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置。2. 納米微球和表面活性劑的制備及作用機(jī)理2.1、納米微球SQ-5的制備稱取一定量的AM和AMPS于燒杯中， 加入蒸餾水?dāng)嚢柚镣耆芙猓?再加入一定量Na2CO3、過硫酸銨和交聯(lián)劑， 繼續(xù)攪拌形成混合溶液備用；然后在四口燒瓶中加入一定量的中性煤油和乳化劑Tween80, 攪拌至均勻狀態(tài)并通入N2;在攪拌狀態(tài)下將燒杯中的混合溶液緩慢滴入四口燒瓶中， 并逐漸升高溫度至

11、70， 攪拌反應(yīng)5 h后， 冷卻、洗滌、干燥， 即得到納米微球SQ-5.2.2、表面活性劑FA-2的制備三口燒瓶中加入一定量的APEO和CH3ONa, 水浴加熱至一定溫度下進(jìn)行減壓蒸餾；反應(yīng)完全后再加入適量的甲苯溶劑， 在一定溫度下攪拌， 并分批加入一定量3-氯-2-羥基丙磺酸鈉， 反應(yīng)完全后得到混合物。再進(jìn)行減壓蒸餾、洗滌、抽濾、重結(jié)晶后得到新型陰-非離子表面活性劑FA-2.3. 實(shí)驗(yàn)方法3.1、耐溫抗鹽性能3.1.1、納米微球參照文獻(xiàn)13中方法， 使用模擬地層水配制2 000 mg/L的納米微球溶液， 分別置于不同溫度下水化膨脹30 d, 使用電子顯微鏡觀測納米微球溶液的平均粒徑， 并計(jì)算

12、膨脹倍數(shù)來評(píng)價(jià)其耐溫抗鹽性能。3.1.2、表面活性劑使用模擬地層水配制1 000 mg/L的表面活性劑溶液， 在不同溫度下 （20130） 放置24 h后， 使用TX500旋滴界面張力儀分別測定其與模擬油之間的界面張力。3.2、納米微球濃度及段塞大小優(yōu)化3.2.1、濃度優(yōu)化首先使用模擬地層水以0.03 m L/min的流量測定低滲巖心初始滲透率， 然后以相同的流速注入0.5 PV不同濃度 （800、1 200、1 500、2 000 mg/L） 的納米微球溶液， 靜置24 h后， 再使用水驅(qū)至壓力穩(wěn)定， 計(jì)算封堵后的滲透率以及封堵率。3.2.2、段塞大小優(yōu)化在確定納米微球最佳使用濃度的基礎(chǔ)上，

13、 采用上述實(shí)驗(yàn)相同方法注入不同PV （0.1、0.3、0.5、0.8 PV） 的納米微球溶液， 計(jì)算封堵后的滲透率和封堵率。3.3、表面活性劑濃度及段塞大小優(yōu)化3.3.1、濃度優(yōu)化使用模擬地層水配制不同濃度 （300、500、800、1 000、1 500 mg/L） 的表面活性劑溶液， 在50下測定表面活性劑溶液與模擬油之間的界面張力值大小， 優(yōu)選合適的表面活性劑濃度。3.3.2、段塞大小優(yōu)化首先將巖心飽和模擬地層水、飽和模擬油， 以0.03 m L/min的流量水驅(qū)至無油產(chǎn)出， 記錄壓力值；然后以相同的流速分別注入1 000 mg/L的表面活性劑溶液各0.1、0.3、0.5和0.8 PV,

14、 再水驅(qū)至壓力穩(wěn)定， 記錄壓力值， 計(jì)算降壓率。3.4、模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)將納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系與單獨(dú)表面活性劑驅(qū)進(jìn)行驅(qū)油效果對(duì)比評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)方案分別為： （1） 水驅(qū)+表面活性劑驅(qū)+后續(xù)水驅(qū)； （2） 水驅(qū)+納米微球驅(qū)+表面活性劑驅(qū)+后續(xù)水驅(qū)。具體實(shí)驗(yàn)步驟為 （以方案 （2） 為例） :（1） 巖心抽真空、飽和模擬地層水、測定孔隙度及初始滲透率， 飽和模擬油。（2） 水驅(qū)油至出口端無油產(chǎn)出， 計(jì)算水驅(qū)采收率。（3） 注入1 500 mg/L的納米微球溶液0.5 PV, 儲(chǔ)層溫度下靜置24 h.（4） 再注入1 000 mg/L的表面活性劑溶液0.5PV, 水驅(qū)至無油產(chǎn)出， 計(jì)算最終采收率

15、。二、結(jié)果與討論1. 耐溫抗鹽性能評(píng)價(jià)1.1、納米微球耐溫抗鹽性能評(píng)價(jià)結(jié)果在模擬地層水的高礦化度條件下， 納米微球的平均粒徑和膨脹倍數(shù)隨著溫度的升高而逐漸增大， 在120時(shí)， 膨脹倍數(shù)達(dá)到8.5倍左右， 說明納米微球溶液具有良好的耐溫抗鹽性能。1.2、表面活性劑耐溫抗鹽性能評(píng)價(jià)結(jié)果由圖1可以看出， 表面活性劑溶液與原油之間的界面張力隨溫度的升高呈現(xiàn)出先降低后增大的趨勢， 在溫度為100左右時(shí)界面張力值最低， 當(dāng)溫度繼續(xù)升高至130時(shí)， 仍可以達(dá)到超低界面張力水平 （10-3m N/m數(shù)量級(jí)） , 說明表面活性劑具有良好的耐溫抗鹽性能。圖1 表面活性劑耐溫抗鹽性能評(píng)價(jià)結(jié)果2. 納米微球濃度及段塞

16、大小優(yōu)化2.1、濃度優(yōu)選由表1可知， 隨著注入納米微球濃度的增大， 封堵率逐漸增大。當(dāng)注入濃度達(dá)到1 500 mg/L時(shí)， 封堵率達(dá)到95%左右， 再繼續(xù)增大注入濃度， 封堵率增加不大， 選擇最佳注入濃度為1 500 mg/L.2.2、段塞大小優(yōu)選由表2可知， 隨著納米微球注入PV數(shù)的增大， 封堵率逐漸增大。注入體積為0.5 PV和0.8 PV時(shí)， 封堵率均可以達(dá)到95%以上， 說明納米微球能夠比較容易的注入到巖心內(nèi)部， 吸水膨脹后可以有效封堵巖心中的大孔隙， 達(dá)到調(diào)剖的目的。綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素， 選擇最佳注入段塞大小為0.5 PV.表1 納米微球濃度優(yōu)選結(jié)果注：巖心直徑均為2.5 cm.表2

17、納米微球段塞大小優(yōu)選結(jié)果注：巖心直徑均為2.5 cm.3. 表面活性劑濃度及段塞大小優(yōu)化3.1、濃度優(yōu)選由圖2可以看出， 隨著表面活性劑濃度的增加， 界面張力值逐漸降低， 當(dāng)濃度達(dá)到1 000 mg/L時(shí)， 界面張力值可以達(dá)到10-3m N/m數(shù)量級(jí)， 繼續(xù)增大濃度， 界面張力變化不大。選擇最佳表面活性劑濃度為1 000 mg/L.圖2 表面活性劑濃度優(yōu)化結(jié)果3.2、段塞大小優(yōu)選由表3可以看出， 隨著表面活性劑注入段塞的增大， 降壓率也逐漸增大， 當(dāng)注入體積為0.5 PV時(shí)， 降壓率能夠達(dá)到53.85%, 降壓效果較好。繼續(xù)增大表面活性劑濃度， 降壓率提升幅度不大。綜合考慮現(xiàn)場應(yīng)用成本， 選擇

18、表面活性劑最佳注入段塞大小為0.5 PV.4. 模擬驅(qū)油效果室內(nèi)參照前述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行兩種方案的模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)， 實(shí)驗(yàn)用巖心參數(shù)見表4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3和圖4.表3 表面活性劑段塞大小優(yōu)選結(jié)果注：巖心直徑均為2.5 cm.表4 模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)用巖心由圖3結(jié)果可以看出， 水驅(qū)過程中， 低滲巖心采收率較低， 僅為20.12%, 水驅(qū)壓力較為平穩(wěn)， 緩慢下降。注入0.5 PV表面活性劑FA-2后， 采收率有所上升， 含水率和注入壓力均呈現(xiàn)出下降趨勢。在后續(xù)水驅(qū)過程中， 采收率緩慢增加， 最終采收率達(dá)到32.55%, 表面活性劑驅(qū)提高采收率為12.43%.圖3 方案 （1） 模擬驅(qū)油效果由圖4結(jié)果可以看出

19、， 前期水驅(qū)過程與方案 （1） 情況基本相似， 水驅(qū)采收率為23.69%.注入0.5PV的納米微球和0.5 PV表面活性劑， 后續(xù)水驅(qū)壓力逐漸下降， 采收率上升明顯， 最終采收率達(dá)到50.87%, 納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)提高采收率為27.28%, 效果明顯好于單獨(dú)使用表面活性劑驅(qū)。說明納米微球/表面活性劑復(fù)配體系起到了良好的調(diào)驅(qū)效果， 適合應(yīng)用于高溫高鹽低滲透油藏進(jìn)一步提高采收率。圖4 方案 （2） 模擬驅(qū)油效果三、礦場試驗(yàn)西部某油田屬于典型的高溫高鹽低滲透油藏， 儲(chǔ)層溫度達(dá)120， 地層水礦化度達(dá)到257 300 mg/L, 平均滲透率為12.53 m D.區(qū)塊內(nèi)H井組現(xiàn)有注水井1口

20、（H-21井） , 生產(chǎn)井2口 （H-22井和H-23井） .調(diào)驅(qū)措施前該井組兩口生產(chǎn)井平均日產(chǎn)油為0.59 m3, 平均綜合含水率為95.8%, 注水井注入壓力為4.6 MPa;實(shí)施納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)措施3個(gè)月后， 生產(chǎn)井平均日產(chǎn)油提高至2.41m3, 平均綜合含水率降至71.4%, 注水井注入壓力升高至9.3 MPa.說明納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系對(duì)高滲層產(chǎn)生了有效的封堵， 擴(kuò)大了波及體積， 增大了低滲層位的洗油效率， 起到了良好的調(diào)驅(qū)效果。表5為兩口生產(chǎn)井措施前后的產(chǎn)量對(duì)比。表5 對(duì)應(yīng)生產(chǎn)井調(diào)驅(qū)前后產(chǎn)量對(duì)比四、結(jié)論（1） 納米微球SQ-5在溫度為120和礦化度為257 3

21、00 mg/L時(shí)仍具有良好的性能， 具有良好的耐溫抗鹽性能。（2） 通過納米微球/表面活性劑的注入濃度和段塞大小優(yōu)化實(shí)驗(yàn)， 確定復(fù)合調(diào)驅(qū)體系的最佳注入?yún)?shù)為0.5 PV的納米微球溶液 （1 500 mg/L） 和0.5 PV的表面活性劑溶液 （1 000 mg/L） .（3） 納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系能在水驅(qū)的基礎(chǔ)上提高采收率幅度達(dá)27%以上， 明顯優(yōu)于單獨(dú)表面活性劑驅(qū)的12%左右， 說明納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系取得了良好的驅(qū)油效果， 適合在高溫高鹽低滲透油藏中應(yīng)用。（4） 高溫高鹽低滲透油藏的礦場應(yīng)用效果表明， 納米微球/表面活性劑復(fù)合調(diào)驅(qū)體系能夠使注水井注入壓力升高， 生產(chǎn)井含水率下降， 增油效果明顯， 起到了良好的調(diào)驅(qū)效果。參考文獻(xiàn)1郭超。低滲油藏水驅(qū)開發(fā)效果評(píng)價(jià)J.石化技術(shù)， 2016, 23 （12） :164-164.2陳文林， 盧祥國， 蔣召華。提高高溫高礦化度低滲油藏水驅(qū)開發(fā)效果研究