低滲透油藏高濃度表面活性劑體系降壓增注試驗研究

1、低滲透油藏高濃度表面活性劑體系降壓增注試驗研究馮岸洲，張建強，蔣平，仉莉，張貴才，葛際江(中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島，266555)摘要：針對低滲透油藏注水井注入壓力高的問題，開展了高濃度表面活性劑體系降壓增注室內(nèi)實驗研究。以增溶量為指標，通過微乳液配制方法，對陰離子和兩性表面活性劑進行了篩選和配方優(yōu)化，得到一種降壓效果好的體系：133表面活性劑HEX+223正丙醇+447正丁醇，其增溶量達0.66 gg。該體系耐鹽性能良好，在1200gL含鹽量范圍內(nèi)均能形成水外相微乳液。該體系的礦場巖心驅(qū)替實驗結果表明：注入的7.5 PV濃表面活性劑體系在巖心中與殘余油形成水外相微乳液，降低

2、水驅(qū)注入壓力35以上；濃度和注入段塞大小對降壓增注效果的影響結果表明：該體系注入濃度為100g/L、注入段塞1 PV時便有很好的降壓效果。圖8表4參8關鍵詞：低滲透油藏；表面活性劑；降壓增注；微乳液；復配體系中圖分類號：TE357.46：TE39 文獻標識碼：A低滲透油藏儲層滲透率低，孔隙度小，水驅(qū)殘余油飽和度高，水相相對滲透率小，加之近井地帶由水質(zhì)問題導致的儲層污染等都使得吸水能力變差，注水壓力遞增1。這將會加大地層配注系統(tǒng)的負荷，增加注水能耗，同時長期高壓注水易導致套管損壞。截止2008年底，我國已探明的低滲透油田地質(zhì)儲量為141×108t，占全部探明地質(zhì)儲量的4922。因此，低

3、滲油田的開發(fā)成為了目前石油工業(yè)面臨的重要問題。 目前低滲透油田增注措施主要有酸化、壓裂和補孔等，但都存在有效期短的不足3。表面活性劑體系能夠改善油水滲流特性，增大兩相共滲區(qū)，特別是高濃度的表面活性劑體系，在近井地帶遇油形成微乳液，增溶殘余油，提高水相滲透率，是降壓增注的有效方法。 本文針對勝利油區(qū)渤南油田低滲透油藏進行了高濃度表面活性劑體系降壓增注室內(nèi)研究，以增溶量為指標構建了具有較強增溶能力的體系，并進行了室內(nèi)驅(qū)替實驗。1 實驗部分1.1 實驗材料與儀器 陰離子表面活性劑KAS、兩性表面活性劑HEX、陰離子表面活性劑OTC和兩性表面活性劑 BET，均為實驗室自制，有效含量為33；乙醇、正丙醇

4、、異丙醇和正丁醇，均為分析純，由國藥集團提供。 驅(qū)替用油為勝利渤南原油與直餾柴油以1:2比例混合的模擬油，黏度(70)為2.6 mPas；驅(qū)替用水為勝利油田渤南模擬地層水，礦化度為10392mg/L，離子質(zhì)量濃度(單位：m/L)為：Mg2+37，SO42- 148， Na+K+3700，Cl-3631，CO32- 673，HCO3-2203，pH值8.6。 主要儀器：HW-300型恒溫驅(qū)替裝置(江蘇海安 石油科技有限公司)，PM-400型電子天平(瑞士METRLER公司)，NDJ-7型旋轉式黏度計(上海天平儀器廠)，SHB-3型循環(huán)水式真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)等。1.2 實驗方法1.2

5、.1 增溶量測定 將10 g降壓增注劑體系置于20毫升具塞刻度量筒中，向量筒中緩慢滴加柴油(每次滴加量0.05 g左右，不能大于0.1 g)，塞緊并搖勻后放于70水浴鍋中靜置15 min，觀察是否澄清。若澄清，繼續(xù)滴加柴油直至出現(xiàn)渾濁、分層、半透明等現(xiàn)象，終止滴加。記錄滴加油的總量，計算增溶量。1.2.2 最佳含鹽量確定 分別用不同濃度NaCl溶液配制表面活性劑體系，取10mL表面活性劑溶液于20毫升具塞刻度量，筒中，滴加直餾柴油至20毫升的刻度線，塞零搖勻后靜置于70水浴鍋中。24小時后觀察，判斷所形成的微乳的類型(水外相、油外相或中相)，記錄分界面所指示的刻度位置，確定最佳含鹽量。1.3巖

6、心驅(qū)替實驗 巖心驅(qū)替步驟如下：抽真空，飽和地層水，測孔隙體積；巖心飽和油后靜置老化24小時；用模擬地層水以0.1ml/min流量驅(qū)替巖心，同時記錄驅(qū)替壓力。直至水驅(qū)壓力值穩(wěn)定不再變化；以01mL/min流量注入降壓增注劑，記錄驅(qū)替壓力，注人體積510 PV；后續(xù)水驅(qū)，注人流量不變，記錄驅(qū)替壓力，直至驅(qū)替壓力不再發(fā)生變化為止。2結果與討論 。2.1 降壓增注劑體系構建2.1.1 單一表面活性劑篩選在不同溫度(3090)下，分別測定四種單一表面活性劑的增溶量，配液用水為20g/L的NaCl溶液，表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為10，結果見圖1?？梢钥闯觯姆N單一表面活性劑的增溶量都很低。2.1.2 助劑對表面

7、活性劑增溶量的影響(1)單一助劑在質(zhì)量分數(shù)為10的表面活性劑溶液中分別加入5的乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇，70下測定體系的增溶性能，結果見表1?？梢钥闯觯尤胫鷦┖?，除KAS外，其他3種表面活性劑的增溶效果都有了一定提高。說明助劑醇在微乳液的形成中起了重要作用：一方面，加入的助劑與表面活性劑在界面上同時吸附，使得油水界面張力大幅度降低，甚至降至超低；另一方面，助劑的加入降低了界面的剛性，增加界面流動性，減少了微乳液生成所需的彎曲能，使得微乳液液滴容易自發(fā)生成4。(2)復合助劑單一表面活性劑與一種助劑復配得到體系的增溶效果還不太理想。在表面活性劑溶液中加入兩種效果較好的醇配成復合助劑，考察每種

8、表面活性劑體系增溶量隨表面活性劑與助劑質(zhì)量之比w變化情況，結果見圖24，表面活性劑與醇總質(zhì)量分數(shù)為20，配液用水為20 g/L NaCl溶液。對于HEX體系，取正丙醇正丁醇復合助劑；對于OTC體系，取正丙醇異丙醇復合助劑；對于BET體系，取正丙醇正丁醇復合助劑。 由圖24可以看出，對于HEX體系，固定復合醇比例，隨著表面活性劑含量增本，增溶量均呈先增大后減小趨勢；表面活性劑、復合醇質(zhì)量比一定時，隨著復合醇中正丁醇含量的增大，增溶量呈增大趨勢，最大增溶量為0.66g/g。說明正丁醇對該體系的增溶效果有較大影響。對于OTC體系，復合醇比例以及表面活性劑、復合醇比例的變化對增溶量的影響均不大。最大增

9、溶量為0.600 g/g。對于BET體系，固定復合醇比例時，隨表面活性劑含量的增大，增溶量呈減小趨勢，固定表面活性劑與復合醇比例時，隨復合醇中正丁醇含量的增大，增溶量增大，說明正丁醇對該體系的增溶效果有較大影響。不過，該體系的其最大增溶量僅為0.285 g/g。復合助劑的加入明顯改善了3種表面活性劑增溶效果。一方面這3種表面活性劑都屬于長碳鏈活性劑，親油性較強，復合醇的加入有利于調(diào)節(jié)其親水親油平衡，更容易形成微乳液；另一方面，加入的醇分子將插人表面活性劑分子問，使親水基之間的距離增大，靜電斥力變小，表面活性劑的長鏈疏水基和醇的碳鏈可緊密靠攏，從而形成的膠束得以穩(wěn)定存在5。 由以上實驗結果可知，

10、133表面活性劑HEX+223正丙醇+447正丁醇體系(HEX、正丙醇、正丁醇的質(zhì)量比為6:1:2)的增溶量最大，為O66 gg。將該體系確定為降壓增注體系。2.1.3 微乳體系耐鹽性用1200 gL范圍的NaCl溶液配制200g/L 降壓增注體系，70 下靜置24小時，微乳液體積與配液用水含鹽量之間的關系曲線如圖5所示?？梢钥闯?，隨配液用水含鹽量增大，所篩選降壓增注體系的增溶量增大，在實驗范圍內(nèi)均能形成水外相微乳液。2.2 降壓增注體系降壓性能 用三組礦場巖心(尺寸為55 mm×25 mm，其他參數(shù)見表3)在不同條件下考察了該降壓增注體系(HEX、正丙醇、正丁醇的質(zhì)量比為6:1:2

11、)的降壓能力，其中3-J1-4號巖心所用增注劑是用200g/L NaCl溶液配制，其余兩組均用渤南模擬地層水配制。巖心基本數(shù)據(jù)及驅(qū)替結果見表2；注入壓力曲線見圖68?？梢钥闯觯M巖心注入7.5 PV6。降壓增注體系后水驅(qū)壓力明顯降低。降壓率分別達63.5，4 1.4和36.6。驅(qū)替過程中，3-J1-4和3-J1-6與號巖心注人降壓增注體系后驅(qū)替壓力迅速上升，一方面是由于這兩組實驗的降壓增注體系濃度大，體系原始黏度明顯高于地層水黏度，降低了水油流度比，驅(qū)替壓力迅速上升；另一方面，在形成微乳液的過程中，殘余油不斷被增溶到表面活性劑體系中，提高了巖心中微乳液的黏度，驅(qū)替壓力隨之升高。而3-J1-2

12、號巖心驅(qū)替實驗中，降壓增注體系的黏度0.596 mPa.s，稍大于同溫度下地層水的黏度(0.41 mPa.s)，降壓增注體系將水流通道上的殘余油增溶形成微乳液驅(qū)出，降低了殘余油飽和度，增加了水相滲透率，降低了注入壓力。不同濃度的降壓增注體系對降壓效果的影響結果見表3?？梢钥闯?，降壓增注劑使用濃度越高，降壓增注效果越好，但濃度高于1 00 g/L后增注效果變化不大。降壓增注體系注人量對降壓增注效果的影響結果見表4?？梢钥闯?，降壓增注體系注入量在1 PV至6.3 Pv之間時，恒速壓力下降率變化不大。說明注入很少量的降壓增注體系就能將大部分殘余油驅(qū)出從而降低注入壓力。3 結論(1)通過對HEX、OCT、BET及KAS體系的增溶效果研究，得到最佳降壓增注體系的配方如下：13.3表面活性劑tEX+2.23正丙醇+4.47正丁醇(HEX、正丙醇和正丁醇質(zhì)量比為6：1：2)，該體系的增溶量高達0.66 gg。(2)構建的降壓增注體系通過增溶殘余油作用有效地降低低滲透礦場巖心水驅(qū)注入壓力35以上。(3)隨使用濃度的增加，降壓增注體系的降壓效果變好，合理濃度為100g/g。參考文獻：1 崔長海，李新建，張英芝，等新型活性劑體系在低滲透油田降壓增注現(xiàn)場應用J精細石油化工進展，2004，5(1)：72 鄭軍衛(wèi)，庾凌，孫德強低滲透油氣資源勘探開發(fā)主要影響因素與特色技術J天然氣地球科