聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究

利用新研制的甜菜碱两性表面活性剂及微观模型驱油实验,研究了两性表面活性剂驱油体系对水驱后盲端类残余油、柱状类残余油和油膜类残余油的作用机理,分析了这类残余油被驱替和运移过程及启动和运移机理,论述了该驱油体系对聚合物驱后残余油的作用和提高驱油效率的可能性,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理。研究结果表明,用表面活性剂提高采收率主要是通过超低界面张力作用和润湿反转作用。

表面活性剂驱乳化作用对提高采收率的影响

表面活性剂驱是高温高盐油藏提高原油采收率的重要技术措施,但其乳化作用对提高采收率的影响并未受到足够重视。为了分析濮城油田高温高盐油藏表面活性剂驱乳化作用对提高采收率的影响,通过对表面活性剂降低油水界面张力的性能评价,优选出2种表面活性剂YD-G1和SHY-1,用高矿化度的濮城油田现场注入水配制质量分数为0.3%的溶液,将其放入120℃恒温箱30 d后,油水界面张力仍能达到10-3mN/m的超低数量级,表明2种表面活性剂均具有良好的耐温抗盐性能。将2种表面活性剂与濮城油田脱水脱气原油配制成乳状液,在同等质量分数下YD-G1乳状液的析水率低于SHY-1,且液滴的平均粒径也更小,表明YD-G1溶液比SHY-1溶液的乳化能力强。驱油实验结果表明,YD-G1溶液比SHY-1溶液的驱油效果更佳,表明乳化作用是提高采收率的关键因素之一。通过室内实验优化设计,确定YD-G1溶液的最佳注入量为0.5倍孔隙体积,最佳注入质量分数为0.3%。

低渗透油藏表面活性剂降压增注效果影响因素

表面活性剂通过降低油水界面张力和乳化作用实现低渗透油藏降压增注。通过宏观和微观方法研究界面张力和乳化速率对降压效果的影响,并分析界面张力和乳化速率的协同作用。结果表明,当界面张力小于5.25 m N/m时,能够实现降压作用,且随着界面张力的降低,其降压效果越显著;界面张力下降,采收率上升,但当其降低到10^(-1)m N/m时,表面活性剂提高采收率的增幅有限;界面张力达到10^(-2)m N/m时,表面活性剂仍无法完全解除水流通道中残余油的附加阻力。当表面活性剂的乳化速率大于0.11 m L/min时,有降压作用,进一步提高乳化速率,从而提高降压率,但当表面活性剂的乳化速率大于0.42 m L/min时,对降压率的影响程度减弱;对采收率增幅的影响为乳化速率加快,采收率增幅加大,当表面活性剂的乳化速率大于0.21 m L/min时,继续增加乳化速率对采收率增幅的影响不大。因此,表面活性剂用于降压增注的表面活性剂形成乳状液的时间短,能够使油水充分乳化,迅速扩大波及面积后再降低界面张力、提高洗油效率,可以更有效地降低驱替压力,提高采收率。

阴离子双子表面活性剂GA8-4-8油水界面张力研究

表面活性剂的油水界面张力是评价其提高原油采收率能力的重要指标。采用旋转滴界面张力仪测定了阴离子双子表面活性剂GA8-4-8溶液与油相间的界面张力,考察了油相类别、温度、pH值、盐类和矿化度对其油水界面张力的影响。结果表明,GA8-4-8溶液在不同油相的油水界面表现出不同的界面活性,质量浓度为100mg/L的GA8-4-8溶液与煤油间的油水界面张力达1.4×10-3mN/m;升高GA8-4-8溶液的温度(30～70℃),有利于其降低油水界面张力;GA8-4-8溶液在pH值为7时,界面张力最低;GA8-4-8溶液中加入单一无机盐NaCl及高矿化度地层水(质量浓度为50～250g/L)均能有效提高其降低油水界面张力的能力,单一CaCl2对其影响较小。GA8-4-8溶液在不同矿化度下均具有良好的界面活性,可满足高温、高矿化度油藏条件下提高原油采收率的需要。

双子表面活性剂对海上S油田稠油降粘性能评价

针对海上S油田地层中胶质和沥青质含量高、稠油粘度大和水驱采收率低的问题,采用双子表面活性剂RB107对S油田稠油进行降粘实验,评价其乳化浓度、聚集形态、界面活性、润湿性和稳定性等,在此基础上通过物理模拟驱油实验考察其驱油性能。结果显示:在油藏条件下,当质量分数为0.3%、油水体积比为50∶50时,可使稠油粘度降低97%,使油水界面张力降至0.165 6 m N/m,说明双子表面活性剂RB107在较低浓度下具有较强降粘性能和界面活性;乳化速度为0.24 m L/min,油水乳状液油珠分散均匀且直径小,说明RB107具有较快的乳化速度和较强的稳定性;RB107溶液与原油基底的接触角为10.8°,说明对油水界面具有较强的润湿性;其可在水驱的基础上提高采收率10.1%,说明RB107对S油田稠油具有良好的降粘效果,可作为S油田稠油的降粘剂。

筛选驱油用表面活性剂方法初探

为解决原油在表面活性剂溶液中乳化快慢程度难以表征的问题,自制乳化测定仪器,并提出了乳化速度的概念,对其测定条件及影响因素进行了考察,通过最终的驱油实验将乳化速度与最终采收率进行了关联。实验结果表明:单纯表面活性剂体系乳化速度都较低,适量加入碱剂可以大幅度提高表面活性剂的乳化速度;在模拟地层温度(40～60℃)条件下,温度越高,乳化速度越大,乳化效果越好;最大乳化速度分别对应着适当的表面活性剂质量分数和碱质量分数。室内驱油实验发现:对于高乳化速度体系(1.8mL/min),驱替达到含水率为98%时对应的注入孔隙体积倍数为4.5;而对于低乳化速度体系(0.2mL/min),驱替达到同样条件,注入孔隙体积倍数仅为3.5,高乳化速度体系能多提高最终采收率超过10%。

三季铵盐表面活性剂界面性能及驱油效果评价

在化学驱中,降低油水界面张力是表面活性剂驱油最基本的机理。三季铵盐表面活性剂因其特殊结构表现出更好的界面性能。针对已合成的三季铵盐,探讨了各因素对界面性能的影响,结果表明,纯三季铵盐溶液与长庆油区模拟油界面张力可达10-2mN/m,比常规活性剂低1～2个数量级,具有较好的耐盐、耐高温性;与阴离子活性剂α-烯烃磺酸盐复配后,界面张力可达10-4mN/m,表现出较好的协同效应。驱替实验结果表明,纯三季铵盐可降低低渗透岩心注入压力10.6%,提高采收率8.35%;与α-烯烃磺酸盐复配后,降压率为17.4%,岩心采收率提高了11.1%,降压和驱油效果更佳,这也表明界面张力越低,提高低渗透岩心采收率效果越好。

表面活性剂对中性砂岩渗吸的影响

为了深入了解中性露头砂岩的渗吸规律和渗吸采收率,使用盐水和不同种类的表面活性剂溶液研究了中性砂岩的自发渗吸行为,并对比了不同情况下的渗吸采收率。结果表明,同一类型的非离子表面活性剂只有在特定的结构下渗吸效果才能达到最好;阴离子表面活性剂渗吸效果较好;盐水渗吸后再进行表面活性剂渗吸的总渗吸采收率比直接进行表面活性剂渗吸的采收率低。实验结果表明,盐水和阳离子表面活性剂溶液的渗吸采收率均为5%～6%,非离子表面活性剂溶液渗吸采收率为6%～14%;阴离子表面活性剂溶液渗吸采收率为9%～13%。故中性砂岩油藏采用渗吸技术时应优选表面活性剂,且宜尽早开展表面活性剂渗吸。

以月桂酸为起始剂合成聚醚磺酸盐型驱油剂

针对高温高盐油藏常规表面活性剂存在的性能缺陷,以月桂酸为原料,经环氧乙烷直接加成、氯代和磺化,合成了阴—非离子表面活性剂月桂酸聚醚磺酸钠,并对产物进行了单、双酯含量的测定以及红外光谱表征。实验结果表明,质量分数为0.3%的表面活性剂模拟水溶液,与胜坨油田二区原油的界面张力达到10-3mN/m数量级;其耐盐达到30000mg/L,抗Ca2+和Mg2+达到1000mg/L,耐温大于90℃,经物理模拟试验,二元复合驱可提高采收率15.6%。

表面活性剂改善稠油油藏水驱开发效果实验研究——以东辛油田深层稠油油藏为例

针对深层稠油油藏原油粘度高、渗流阻力大、常规水驱效果差、水井注入压力高及注入能力低等现状,以东辛油田深层稠油油藏为例,在评价表面活性剂适应性的基础上,通过低界面张力活性体系室内岩心驱替实验,研究了界面张力、渗透率、注入量和注入速度4因素对表面活性剂改善水驱效果的影响。结果表明:使用的表面活性剂与研究区块的注入流体具有很好的配伍性,表现出较好的降低油水界面张力的能力,质量分数为0.01%的表面活性剂溶液与模拟油的界面张力在70℃时最低可达10-2mN/m数量级;一次水驱结束后注入表面活性剂溶液段塞,可降低注入压力,改善水驱开发效果,并且当油水界面张力越低、注入量越大、注入速度越低时,二次水驱降压效果越好,采收率提高幅度越大,降压率最高为18.0%,采收率最大可提高15.7%;在相同实验条件下,当气测渗透率由256.65×10-3μm2降至36.16×10-3μm2,注入0.7倍孔隙体积表面活性剂溶液后,二次水驱降压率由17.1%降至10.0%,采收率提高幅度由15.7%降至11.7%,说明当渗透率较低时,因渗流条件变差,导致表面活性剂改善水驱效果变差。

破乳剂GP的合成及配方优选

考察了不同的起始剂、催化剂、亲油头的大小、环氧乙烷与环氧丙烷配比、嵌段数对聚醚脂类非离子表面活性剂GB脱水效果的影响。结果表明:以多乙烯多胺为起始剂,醋酸钙为催化剂,将质量分数25％～30％环氧乙烷、环氧丙烷进行多嵌段聚合,可以得到性能优质多枝型的聚醚酯,将其用于大庆油田含水原油脱水率大于70％。

内酯型槐糖脂生物表面活性剂性能评价

为寻找可应用于三次采油的新型生物表面活性剂,以内酯型槐糖脂生物表面活性剂为驱油剂,系统评价了其临界胶束浓度、表面活性、界面活性、乳化性能及耐温耐盐能力,并通过室内物理模拟驱油实验研究了其驱油效率。结果表明:内酯型槐糖脂生物表面活性剂的临界胶束浓度为100 mg/L,具有良好的表面和界面活性及乳化性能,其乳化性能比石油磺酸盐稳定;具有较强的耐温耐盐能力,适用于高温高盐的油藏环境;内酯型槐糖脂表面活性剂的有效驱油质量浓度为10 mg/L,随着其质量浓度的增加,驱油效率成倍增加,当其质量浓度达到10 000 mg/L时,可提高采收率7.15%,具有良好的驱油性能。通过实验还发现石英砂对内酯型槐糖脂表面活性剂的吸附量较少,说明其是比较经济的生物表面活性剂。

pH值对油酸发泡性能影响的研究

研究了不同品种油酸溶液在不同pH值下的发泡能力和泡沫稳定性,探讨了黄原胶(XC)和羟乙基纤维素(HEC) 两种水溶性高分子对油酸泡沫稳定性的影响。实验结果表明:在相同条件下,动物油酸较植物油酸具有更好的发泡性能;油酸的发泡能力和泡沫稳定性随着其浓度的升高而增强,但当浓度超过8 g·L-1后增加幅度变小;pH<7时,油酸溶液无发泡能力,pH>7时,随着pH值的升高,发泡能力和泡沫稳定性逐渐增强,在pH=10时发泡能力和泡沫稳定性最好;通过调节动物油酸溶液的pH值可控制其发泡性能, 实现发泡→消泡→发泡多次循环的目的;水溶性高分子的存在能够提高油酸泡沫的稳定性,XC较之HEC稳泡效果更好。

双子烷基苯磺酸钠在固体表面的吸附特性

为考察双子烷基苯磺酸钠(DSDBS-2)作为驱油剂的可行性,用静态吸附和动态吸附实验研究了其在固体表面的吸附特性。结果表明,在一定质量分数范围内,DSDBS-2在高岭土上的吸附等温线出现2个吸附平台,饱和吸附量分别约为62和80mg/kg,对应的单体十二烷基苯磺酸钠的吸附等温线只出现1个平台,饱和吸附量为290mg/kg。DSDBS-2因其离子头基间的静电斥力减弱,在固体表面的吸附量大大降低,在石英砂烧结岩心中的最终动态滞留量为24mg/kg,在天然露头砂压制岩心中的最终动态滞留量为35mg/kg。DSDBS-2静态吸附量和动态滞留量远低于常规驱油剂石油磺酸盐的吸附量,有可能作为新型驱油剂用于强化采油。

油田污水中有机物对复合体系界面张力的影响

影响复合体系界面张力的因素很复杂 ,如表面活性剂的性能、油的性质以及油与表面活性剂的配伍性等。同时 ,水质也是影响体系界面张力的主要因素之一。通过系统的室内研究 ,对比分析了大庆油田不同区块污水中有机物含量及其分布特征 ,较为详细地研究了污水中有机物对复合体系界面张力的影响规律 ,确定了影响体系界面张力的主要有机物类型及其含量。

二元混合表面活性剂在孔隙介质中流动时色谱分离的预测模型

为了增强表面活性剂的驱油效果 ,往往采用混合表面活性剂的复配体系进行驱油。但这种体系通过孔隙介质时 ,因其吸附能力的差异以及在油、水相中分配的不同而发生色谱分离。考虑到混合胶束行为、各种类型的吸附等温线以及在油、水中的分配等物理化学过程 ,给出了一个描述这一复杂过程的数学模型。该模型的预测结果与细管实验结果相吻合 ,较好地描述了色谱分离的实际过程。该模型可以用来预测三次采油中采用的二元混合表面活性剂在油藏中的色谱分离过程 ,因而可作为选择驱油体系的工具。

表面活性剂驱油藏适应性研究

在广泛调研国内外文献的基础上,重点论述了砂岩油藏构造特征、沉积环境、储集层特征、流体性质及开采方式等因素对表面活性剂驱油的影响,对砂岩油藏表面活性剂驱替的适应性进行了分析与总结。结合美国在20世纪80—90年代采用表面活性剂体系开采的油田实例,对碳酸盐岩油藏采用表面活性剂驱替进行了积极的探索。通过评价表面活性剂驱对油藏的适应性,为优选提高油田原油采收率方法提供新的思路。

阳离子型破乳剂组分C的合成及配方优选

为促进原油破乳,提高脱水率,在室内合成了一种阳离子表面活性剂组分C,并分析了合成过程中的影响因素。结果表明:采用过硫酸盐-脂肪胺引发体系时,共聚反应易控制,获得的共聚物特性黏数天,残余单体含量少;提高共聚物的特性粘数,可以提高原油脱水率,但增加幅度不大,当阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DC)的质量浓度为0.03g·L^(-1)时,脱水率最高。

大庆葡萄花油田北部复合驱可行性探讨

多数表面活性剂复合体系与葡北原油不匹配, 主要原因是活性剂平均当量较高。而葡北原油组成与长垣主力油田的原油不同: 葡北原油的胶质沥青质含量较低、碳数分布曲线向低碳偏移, 平均相对分子质量偏低。某些批次植物油羧酸盐表面活性剂虽然能形成超低界面张力, 但由于产品本身稳定性差、体系热稳定性差等原因难于采用。

破乳剂GP与组分C的复配及应用

针对大庆油田高含水原油,将破乳剂GP与组分C复配,实施结果表明:复配后破乳剂的脱水速率比单一使用破乳剂GP或组分C有很大的提高,对于不同含水率的原油,在最佳复配比例下,脱水时间为30～60min时,脱水率大于97％,原油含水率越高,脱水速度越快,脱水率越高;使用复配破乳剂后,破乳温度从55℃降为40℃,节约了运行成本;外输原油平均含水在0.20％左右,达到国家原油外输标准。