聚表二元復(fù)合體系水驅(qū)后殘余油的回收研究

聚表二元復(fù)合體系水驅(qū)后殘余油的回收研究

大慶油田于1988年開始研究三組分復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，并于1993年和1994年進(jìn)行了三組分復(fù)合驅(qū)油預(yù)備試驗(yàn)。1996年和1997年進(jìn)行了兩個擴(kuò)展的礦場試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了三組分復(fù)合驅(qū)油收率的振幅、注入能力、色度分析能力等動態(tài)變化規(guī)律。這證明了三組分復(fù)合驅(qū)油具有良好的技術(shù)前景。但在礦場應(yīng)用中所選用的表面活性劑均為進(jìn)口烷基苯磺酸鹽,由于價格昂貴,極大地限制了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益,且三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用中出現(xiàn)了一些問題,如三元復(fù)合驅(qū)含堿對驅(qū)油體系造成采出液處理困難、注入的堿能引起地層黏土分散和運(yùn)移,導(dǎo)致地層滲透率下降,堿也與油層流體及巖石礦物反應(yīng),形成堿垢,影響油井正常生產(chǎn),還大幅度降低聚合物的黏彈性,從而降低波及效率等。李孟濤等進(jìn)行了無堿二元復(fù)合體系驅(qū)油試驗(yàn),使用陽離子NEP表面活性劑溶液,油藏條件下,界面張力達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級。劉莉平研究了聚/表二元復(fù)合驅(qū)油體系的性能,使用的表面活性劑為陰離子型的SDBS,在油藏條件下體系與模擬油的界面張力1.38×10-2mN/m。郭東紅進(jìn)行了陰離子型的石油磺酸鹽OCS表面活性劑/聚合物二元體系提高聚驅(qū)后采收率的研究,吳文祥用非離子型的表面活性劑研究了聚合物及表面活性劑二元復(fù)合體系驅(qū)油物理模擬實(shí)驗(yàn)。這些研究使用的表面活性劑分別為陰離子型、陽離子型和非離子型,未見利用兩性表面活性劑的文獻(xiàn)報道,且聚表二元體系與油的界面張力也不能達(dá)到超低(10-2mN/m),極大地影響了二元體系的驅(qū)油效果。筆者應(yīng)用新研制的在無堿條件下形成超低(10-3mN/m)界面張力的兩性甜菜堿型表面活性劑,該表面活性劑體系洗油效率很高,但不能很好地控制流度。因此利用聚合物溶液的粘彈特性和表面活性劑體系的超低張力界面特性,利用人造巖心進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn),研究了聚表二元復(fù)合體系提高水驅(qū)后殘余油的可能性和幅度,進(jìn)一步完善了聚表二元復(fù)合體系提高采收率機(jī)理。一、甜菜堿系兩性表面活性劑一般認(rèn)為兩性表面活性劑是在分子結(jié)構(gòu)中帶有陰陽2種親水基團(tuán),在水溶液中能電離,在某種介質(zhì)條件下可以表現(xiàn)出陰離子表面活性劑的特性,而在另一種介質(zhì)條件下,又可以表現(xiàn)出陽離子表面活性劑特性的一類表面活性劑。甜菜堿系兩性表面活性劑中的一種,最早是由Krüger從甜菜中分離出來的。本實(shí)驗(yàn)中使用的甜菜堿型兩性表面活性劑通過改變親油基結(jié)構(gòu),達(dá)到在無堿條件下形成超低(10-3mN/m)界面張力。二、實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)用巖心、儲層和聚表的巖心主要儀器有Riska數(shù)字驅(qū)動泵(美國),壓力傳感器(美國),80-B2型自動型自動組分收集器(上海瀘東儀器廠)以及中間容器等。實(shí)驗(yàn)用的巖心為弱親油的人造方形澆鑄巖心(4.5×4.5×20cm),基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。實(shí)驗(yàn)用油為大慶油田脫氣脫水原油配制的模擬油(10mPa·s,45℃)。水驅(qū)用水和配制表面活性劑體系、聚合物驅(qū)油體系和聚表二元復(fù)合體系的溶劑是礦化度為3700mg/L的模擬鹽水。表面活性劑體系為羧基甜菜堿,聚合物為大慶助劑廠生產(chǎn)的聚丙烯酰胺,相對分子質(zhì)量1600×104。2.復(fù)配體系表面活性劑的含量為了分析聚合物/兩性表活劑二元體系的驅(qū)油效率,分別與一元活性劑體系和聚合物體系的驅(qū)油效果進(jìn)行了對比,實(shí)驗(yàn)中各種驅(qū)油體系的配方如下:(1)表面活性劑體系為羧基甜菜堿,質(zhì)量濃度0.03%;(2)聚合物溶液的質(zhì)量濃度為1000mg/L;(3)二元復(fù)合體系1:聚合物質(zhì)量濃度為1000mg/L,活性劑質(zhì)量濃度為0.03%;(4)二元復(fù)合體系2:聚合物質(zhì)量濃度為2000mg/L,活性劑質(zhì)量濃度為0.03%。含有表面活性劑的化學(xué)劑與模擬油之間界面張力達(dá)到10-3mN/m(45℃)數(shù)量級,聚合物溶液與油的界面張力為20mN/m。實(shí)驗(yàn)方案見表1。將飽和鹽水的模型放在恒溫箱內(nèi)恒溫12h以上(45℃),然后油驅(qū)水至模型出口不出水為止,確定原始含油飽和度。水驅(qū)油20PV左右至模型出口含水率100%,計(jì)算水驅(qū)采收率。然后繼續(xù)化學(xué)驅(qū)20PV左右,計(jì)算采收率及其增值,實(shí)驗(yàn)方案見表1。三、聚合物驅(qū)油體系設(shè)定水驅(qū)20PV和注入的化學(xué)劑量為20PV,是為了保證出口含水為100%,及保證巖心中的剩余油全部為殘余油,研究注入的化學(xué)劑對水驅(qū)后殘余油的作用及其作用效果。表2給出了表1中實(shí)驗(yàn)方案的注入化學(xué)劑量和采收率增值。由表2可見,方案1的單一活性劑體系驅(qū)替水驅(qū)后殘余油,采收率增值達(dá)11.7%;方案2和3的聚合物驅(qū)油體系驅(qū)替水驅(qū)后殘余油,采收率增值分別達(dá)14.8%和14.97%。由于活性劑體系具有超低界面張力,洗油效果較好,對水驅(qū)后殘余油的作用較為明顯,水驅(qū)不能被驅(qū)替的殘余油仍可被活性劑驅(qū)替,但體系的流度控制能力較弱。盡管聚合物溶液與油的界面張力較高,但由于體系的粘彈性作用、,可同時提高波及效率和驅(qū)油效率,使得聚合物溶液對水驅(qū)后殘余油的作用效果好于超低界面張力的活性劑體系,聚驅(qū)水驅(qū)后殘余油的采收率增值高于活性劑的。為了同時發(fā)揮表面活性劑的洗油效率和聚合物溶液的流度控制能力,利用可形成超低界面張力的聚/表二元體系,驅(qū)替水驅(qū)后殘余油,采收率增殖分別達(dá)15.66%和19.44%,明顯高于單一聚合物體系和表活劑體系,且隨著二元體系中聚合物濃度的增加采收率增值增加,即方案5的采收率高于方案4。四、堿與地層聚合物反應(yīng)兩性表面活性劑可以在無堿條件下形成超低界面張力,避免了三元復(fù)合驅(qū)中注入的堿能引起地層黏土分散和運(yùn)移,導(dǎo)致地層滲透率下降,堿也與油層流體及巖石礦物反應(yīng),形成堿垢,對地層造成傷害并影響油井正常生產(chǎn),堿造成采出液處理困難、堿