三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。

三种驱油剂在聚驱后二维非均质物理模型上的驱油效果

在模拟大庆油田条件下,在3种VK值的二维纵向非均质人造岩心上,在45℃考察了水驱、1.0 g/L普浓聚合物驱之后,3种聚驱后驱油剂的驱油效果。所用聚合物为M=2.5×107,HD=26.5%的HPAM。这3种驱油剂的组成(g/L)为:12/5/1.4的Na2CO3/烷基苯石油磺酸盐/HPAM溶液(ASP);加入17.5 mg/L Cr3+的ASP(铬交联ASP);2.5 g/L高浓HPAM溶液。两种ASP体系与原油间界面张力在10-4mN/m量级。随岩心VK值增大,水驱采收率大幅度降低,普浓聚驱采收率增值显著升高,聚驱后驱油剂的采收率增值与岩心VK值和驱油剂类型有关。高浓聚合物、ASP、铬交联ASP的采收率增值,在VK=0.50岩心上分别为7.7%、10.6%、12.1%,在VK=0.65岩心上分别为7.8%、12.3%、22.5%,在VK=0.72岩心上分别为10.3%、9.8%、11.2%。铬交联ASP注入压力升幅大,后续注水压力维持高值;高浓聚合物溶液注入压力升幅较大或很大,但后续注水压力迅速下降;ASP注入压力升幅最小,后续注水压力不断下降。因此,聚驱后采用洗油效率特别是扩大波及体积能力更强的驱油剂,可以进一步提高采收率。图3表4参9。

石油羧酸盐与烷基苯磺酸盐复配体系在弱碱、无碱条件下的界面活性

系统地考察了质量比4:1的石油羧酸盐工业产品IC0439与烷基苯磺酸盐近期产品复配物的界面活性。所有实验表面活性剂体系均用大庆采油四厂污水配制,含有1500mg/L的HPAM和Na2CO3(弱碱体系)或NaCl(无碱体系)。当复配表面活性剂浓度(以活性物计)为62.5～2000mg/L、Na2CO3浓度为6000～12000mg/L或NaCl浓度为2000～12000mg/L时,实验体系与大庆采油四厂原油间出现超低界面张力(45℃,稳定值),复配体系的界面活性比单一烷基苯磺酸盐体系明显改善,在无碱条件下改善幅度更大。认为该复配体系对加碱生成的天然表面活性物质的依赖性小,NaCl对表面活性剂在油水两相的分布影响更为有效。为达到相同岩心驱油水平所需的表面活性剂浓度,该复配驱油体系为1500～2000mg/L,大大低于烷基苯磺酸盐驱油体系(3000mg/L),表面活性剂费用可减少20%～40%。

含碱和表面活性剂的HPAM/Cr^(+3)弱凝胶调驱剂的研制

从3种有机酸铬中选择一种烯基多元羧酸铬为交联剂,用于交联大庆油田三元复合驱油体系,制备弱凝胶调驱剂。以阻力系数(RF)特别是残余阻力系数(RRF)作为性能参数筛选调驱剂各组分的用量,得到了基本配方(以g/L计)如下:HPAM(M=1.2×107,HD=25%)0.9+交联剂(有效成分50%)0.18+表面活性剂(ORS41)3+碱(NaOH)8+稳定剂0.2,用大庆某三元复合驱试验区污水(矿化度3824mg/L)配液,其RRF值为清水(矿化度890mg/L)弱凝胶的～45%。基本配方弱凝胶45℃下7天时粘度18.3mPa·s,RF值81.2,RRF值8.2,随时间而减小,120天时分别为12.8mPa·s,66.1和7.3;油水界面张力仍在10-3mN/m数量级,只比常规三元复合体系略高;体系中表面活性剂在油砂上的静态吸附量为0.495mg/g油砂,比常规三元复合体系的相应值(0.462mg/g油砂)略高;岩心流动实验中测得的表面活性剂滞留量(0.067和0.070mg/g岩心)也高于常规三元复合体系的相应值(0.054和0.059mg/g岩心)。若用Na2CO3代替NaOH,则碱剂浓度可由6～8g/L提高到8～10g/L。表8参4。

复合驱油体系中碱对地层伤害的研究

实验温度45℃。将大庆油田萨北小井距三元复合驱试验区储层岩心用含12 g/L NaOH的三元复合驱溶液浸泡30天,在扫描电镜下观测到岩心中石英、高岭土及长石受到明显溶蚀,岩心孔隙结构发生改变,液流通道破坏或堵塞;用该溶液驱替8小时的岩心中有新生矿物晶体形成,其主要成分为硅酸钙。复合驱试验区油井生产6个月后,3口油井油管垢样主要由钙垢和硅垢组成,钡垢量多少不等,垢样从近壁层到远壁层,硅垢量增加而钙垢量减少,即钙垢的形成快于并早于硅垢的形成。储层油砂、石英、高岭土、长石、蒙脱土在含6、12、20 g/L不同碱剂的三元复合驱溶液中浸泡120天,测定液相中Si、Al浓度,地层矿物的溶蚀在强碱(NaOH)液中最严重,混合碱(1∶1的NaOH+Na2CO3)液中次之,弱碱(Na2CO3)液中最轻,且溶蚀程度均随碱浓度的增大而增大;在3种黏土矿物中,蒙脱土的溶蚀程度最大,长石最小。讨论了岩石矿物与碱的反应机理及高岭土、蒙脱土与碱反应时生成的新矿物。图5表2参6。

三元复合驱油液各组分在矿场试验中的滞留研究

介绍了大庆油田已完成的 4个三元复合驱矿场试验情况 ,包括试验区油藏目的油层地质概况 (给出了粘土矿物组成 ) ,井位图和井网结构 ,地层水和配液水基本矿化组成 ,三元复合驱替液组分组成、段塞结构及大小 ,注入概况 ,全区 (以及个别典型井 )采收率提高值以及驱油液及组分在油层内的滞留。这 4个矿场试验是 :中区西部先导性试验 ;杏五中块先导性试验 ;小井距试验区加牺牲剂RH的先导性试验 ;杏二区扩大性试验。在 4个试验区各选1口典型井 ,中部西区加选中心井 ,共 5口井 ,连续测定矿场试验期间这 5口井采出液中碱NaOH、聚合物HPAM、表面活性剂ORS41或B(以及生物表面活性剂RH)的浓度 ,给出相对浓度 (实测浓度与注入浓度之比 )随注入PV数的变化曲线 ,主要关联粘土矿物含量以及驱油液组成、段塞大小 ,讨论了各组分的滞留、曲线峰值及峰位等。结论如下 :①在 3个组分中表面活性剂ORS41(和B)在油层中滞留量最大 ,油层粘土含量越高 ,滞留量越大 ;②生物表面活性剂作为牺牲剂与磺酸盐ORS41复配 ,可以减少ORS41在油层的滞留量 ,减少三元复合驱配方中ORS41的用量 ;③ 3种组分在采出液中出现的顺序 ,先是碱或聚合物 ,二者相对浓度峰位接近 ,表面活性剂的产出滞后。

孤东二元驱体系中表面活性剂复配增效作用研究及应用

报道了孤东PS二元复合驱先导试验中所用胜利石油磺酸盐SLPS与非离子表面活性剂间的复配增效作用研究结果。等摩尔比的磺酸盐AS与非离子剂LS54溶液的动态表面张力能迅速达到平衡且平衡值σe低。AS/LS45混合体系的临界胶束浓度随LS45加入比例的增大不断降低,σe值则迅速降低并维持低值。当油相为正辛烷、甲苯、甲苯+正辛烷(1∶2)时,在磺酸盐SDBS中加入非离子剂LS45、TX、Tween、AES后,油水界面张力均大幅降低;在正辛烷中加入甲苯,可以降低与水相间的界面张力。用介观尺寸耗散粒子动力学(DPD)方法模拟,求得SDBS+TX在油水界面的分布密度较SDBS大大增加,导致界面张力大幅下降。按以上原理复配的3 g/L SLPS+1g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物超低界面张力体系,室内物模实验中提高采收率18.1%。在孤乐七区西南Ng54-61层10注16采试验区,从2004年6月起注入SP二元体系(4.5 g/L SLPS+1.5 g/L非离子剂+1.7 g/L聚合物),降水增油效果显著,截止2008年3月,试验区提高采收率5.7%,中心井区提高采收率12.7%且采出程度达到54%。图7表2参12。

大庆油田三元复合驱油体系注入方式物理模拟实验研究

通过在两维纵向非均质正韵律物理模型上开展的三元复合驱油实验研究，探讨了注入方式对驱油效果的影响。找到了几种较佳的注入方式，可在化学剂用量不变的条件下使原油采收率提高２％左右；

大庆油田ASP复合驱油体系微观渗流机理

应用平面夹砂模型和微观防真模型研究了大庆油田碱 /表活剂 /聚合物三元复合体系驱油微观渗流机理 ,发现 ,所使用的复合体系具有降低油 /水界面张力、减小孔道中毛管力的作用 ;能够减小原油表面分子的内聚力 ,提高原油的变形能力和流动能力 ;能够使残余油乳化变形 ,易变形的油流渗流通过孔喉时被切割乳化 ,增加了原油的流动性 ,乳化后原油具有携带能力 ;在驱替过程中使油珠聚并形成富集油带 ;能够调节油 /水流度比 ,扩大波及面积 ;能够使残余油通过油桥连接。

三元复合驱油液各组分在大庆油砂上的吸附研究

实验测定了ASP驱油液各组分在大庆油田矿场试验区油砂上的静态吸附量和油藏岩心内的动态滞留量 ,考察了 3种有机牺牲剂减少吸附量的效能。实验温度 45℃。油砂由岩心制得 ,其岩石和粘土矿物组成已测。当溶液含 12 g/L碱 (NaOH或Na2 CO3 )、12 0 0mg/LHPAM时 ,表面活性剂ORS41(Witco)和B(Stepan)在油砂上的吸附等温线均经过最大值 ,出现最大值时的平衡浓度分别为 3.1和 2 .1mmol/L ,预吸附牺牲剂生物表面活性剂RH(1.5g/L)、石油羧酸钠 (5g/L)、木质素磺酸钠 (10 g/L)不改变吸附等温线的形状 ,但使表面活性剂吸附最大值降低6 0 %— 30 %。ASP驱油液中 ,两种碱和HPAM在油砂上的吸附等温线均为Langmuir型 ,碱耗达到平衡需要 2 0— 30小时 ,NaOH的碱耗约为Na2 CO3 的 2倍 ,HPAM的最大吸附量为 0 .4mg/g油砂。在不使用牺牲剂时 ,表面活性剂、碱 (NaOH)、HPAM在岩心内的滞留量分别为 0 .0 81、0 .2 10、0 .0 5 7mg/ g岩心 (注入 0 .6PVASP驱油液 ,再水驱到 4PV) ,流出液中初见HPAM、NaOH和表面活性剂时的注入量分别为 0 .2、0 .2 3、0 .3PV ,相对浓度达到最大时的注入量分别为 0 .9、0 .9、1.0PV ,各组分在岩心内的相对滞留量大小依次为表面活性剂、碱、聚合物。 3种牺牲剂降低各组分滞留量的效果 ,在作为前置?

天然混合羧酸（盐）复合驱油体系的研究

研究了天然混合羧酸（盐）复合驱油溶液与大庆、胜利原油构成的体系的界面性质，考察了Ｎａ２Ｃｏ３、ＮａＨＣＯ３、ＮａＣｌ、ＨＰＡＭ、助表面活性剂对体系界面性质的影响，提出了复合驱油体系的配方。研究结果表明，天然混合羧酸（盐）可使复合驱油溶液与大庆或胜利原油之间的界面张力降至超低值。

国内外复合驱技术研究现状及发展方向

对复合驱技术概况做了简要阐述 ,并从驱油用表面活性剂研制、超低界面张力机理、室内配方筛选及矿场试验几个方面对国内外复合驱技术研究现状做了总结与分析 ,提出了复合驱技术发展中需要研究的几个主要问题。

石油羧酸盐/重烷基苯磺酸盐/碱复配体系的界面活性及吸附特性

实验考察了石油羧酸盐(POS 2和POS 4)/重烷基苯磺酸盐(ORS 41)/碱(NaOH)复配体系与大庆脱气原油(45℃粘度18 7mPa·s)间的界面张力IFT(45℃)及2种表面活性剂在大庆去油油砂上的吸附特性。实验复配体系用矿化度4 3g/L的模拟注入水配制。在复配体系中加入C2～C5正构脂肪醇使实验油水体系IFT达到平衡的时间由～70min缩短至～50min,使IFT稳定值(～5 8×10-3mN/m)有所降低,各种醇的影响力相差不大,C3醇略好。当POS 2、ORS 41、C2、C3混合醇(1∶1)质量比为24∶8∶1时,在POS 2浓度0 6～6 0g/L、NaOH浓度2 5～12g/L范围出现超低IFT。POS 4/CTMAB或CPC/NaOH复配体系只在很窄的阳离子表面活性剂浓度范围出现超低IFT。OP类和Tween类非离子表面活性剂使POS 2/NaOH体系的IFT升高,升高幅度随加入量和乙氧基数增大而增大。POS 4和ORS 41在油砂上的吸附符合Langmuir定律,从POS 4/ORS 41/NaOH(2 5/0 83/12g/L)复配体系中的吸附量(饱和吸附量为1 444和6 741mg/g油砂),低于从POS 4/NaOH(2 5/12g/L)和ORS 41/NaOH(0 83/12g/L)体系中的相应吸附量(分别为2 925和7 581mg/g油砂)。图6表1参9。

强碱三元复合驱后多种调驱剂的驱油效果对比

为了优选出强碱三元复合驱后增油效果最好的调驱剂体系,以大庆杏树岗油田储层为研究对象,通过物理模拟驱油实验研究了恒速和恒压条件下的多种调驱剂在强碱三元复合驱后的驱油效果。结果表明,强碱三元复合驱后注入高浓度聚合物溶液、无碱二元复合体系、弱碱三元复合体系、"聚合物凝胶+无碱二元复合体系"组合以及"聚合物凝胶+弱碱三元复合体系"组合都可以进一步提高采收率,其中"聚合物凝胶+弱碱三元复合体系"组合液流转向效果较好,含水率下降幅度较大,采收率增幅也较大。

大庆油田三元复合驱水岩反应实验研究

为了探寻大庆三元复合驱油田结垢的原因 ,实验测定了储层所含各种矿物和储层岩心与 6 .0 g/L表面活性剂(S)ORS 4 1溶液、1.5 g/L聚合物 (P)HPAM溶液、12、5 0、10 0g/L碱 (NaOH ,A)溶液及ASP三元复合驱油溶液 (A、S、P浓度分别为 12、6 .0、1.5mg/L)在 4 5℃、0 .1MPa压力下密闭振荡反应 16 8h后 ,各溶液中K、Al、Fe、Si、Ca、Mg、Na离子浓度的变化。实验结果详列表中。粘土矿物伊利石、高岭石、绿泥石、蒙脱石 ,骨架矿物石英、钾长石、钠长石及储层岩样基本上不与S、P溶液发生作用 ,与A溶液作用较强烈 ,溶出的矿物离子量随A溶液浓度增大而增大。ASP溶液与岩样作用后溶出大量Si、Al离子 ,其中Si离子量较空白溶液中的量 (3.0mg/L)增大 4 0～ 70倍 ;在压力不变、温度由 4 5℃升至 80℃时 ,ASP溶液溶出的Si、Al离子量分别由 172 .2和 6 .0mg/L增至 82 6 .5和 2 7.9mg/L ,但不受压力增大的影响 ,随温度升高Ca离子溶出量增大 ,Mg离子溶出量不变 ;在 4 5℃下压力由 0 .1MPa升至 1.4MPa时 ,溶出的Ca、Mg离子量分别由 0 .4和 0 .6mg/L增至 11.9和 7.9mg/L。表 2。

甲烷在三元复合液中的溶解度及表观溶解常数研究

在 35— 75℃和 2 4— 2 4 0bar( 2 .4— 2 4MPa)范围内 ,实验测定了甲烷在三元复合驱油液 (碱 表面活性剂 聚合物溶液 )中的溶解度。结果表明 ,甲烷在三元复合驱油液中的溶解特性与在盐溶液中相似 ,但在相同温度、压力下 ,三元复合驱油液比纯水和盐溶液对甲烷有更强的溶解能力。根据实验结果提出了胶束增溶机理。建立了甲烷在三元复合驱油液中的表观溶解常数 (Ka)与温度 (T)的关系式 :lnKa=754.99/T - 1 3.81 8。该方程结合其它参数方程 ,使理论计算甲烷在三元复合驱油液中的溶解度成为现实。

低碱三元复合体系用于聚驱后进一步提高采收率

在室内实验研究了大庆油田条件下，水驱、聚合物驱之后低碱（NaOH）浓度的ASP三元复合驱的驱油效果。所用聚合物为M^-=1．6×10^7，HD=26％的HPAM；表面活性剂为Witco公司的烷基苯磺酸盐ORS-41和国产月桂酰二乙醇胺NNR，用矿化度3．7g／L的模拟注入水配液，模拟油黏度9．56mPa·S，实验温度45℃。NaOH／0．3％ORS-41／1．2g／L HPAM溶液的黏度～剪切速率曲线和储能模量～振荡频率曲线，随碱浓度减小（1．5％或1．2％～0．1％）而整体上移，即溶液黏度和黏弹性增大。在Kw≈1μm^2、VK=0．72的三层段非均质人造岩心上，水驱、聚合物驱（1000mg／L，0．57PV）后注入0．3％NaOH／0．3％ORS-41或NNR／1600或1800mg／LHPAM溶液（0．30Pv），采收率增值为13．5％～16．0％。最终采收率为66．4％-70．5％，含水曲线表明聚驱和复合驱过程中有油墙产生；NNR体系界面张力为10^-2mN／m，ORS-41体系为10^-1mN／m。在不同直径、连接有不同直径盲端的平行流道微观模型上。直接观察到水驱、聚驱后复合驱的波及区域明显大于水驱后聚驱的波及区域，聚驱后水驱油藏实施低碱三元复合驱可进一步增大波及体积。图5表1参4。

复合驱油体系的界面剪切粘度与界面张力研究

应用界面粘弹性测定仪和界面张力仪,测定了碱、表面活性剂和聚合物三元复合驱油体系的油/水界面剪切粘度和界面张力。实验表明,在一般情况下,碱和表面活性剂的降低界面张力作用与提高界面剪切粘度作用相对应。聚合物HPAM大多数情况下都使界面张力略有升高。且可使极低的界面剪切粘度升高,很高的界面剪切粘度降低。

储层矿物上表面活性剂损耗规律的研究

本文在结合大庆油田三元复合驱 (ASP)的地质条件下 ,系统评价了在ASP体系中表面活性剂测定方法 ,研究了储层中不同单矿物与表面活性剂间相互作用机理、损耗规律及其影响因素 ,复合矿物组合对表面活性剂损耗的协同效应。研究表明储层中粘土矿物的表面活性剂损耗量明显大于储层中其它矿物颗粒的表面活性剂损耗量 ,为其 4— 5倍 ;ASP复合体系中表面活性剂的损耗量为单一表面活性剂体系中的 2— 5倍 ;表面活性剂损耗量大的矿物 。

聚合物驱后三元复合驱油效果评价

本文针对大庆油田仍残留有大量原油的聚合物驱后油藏 ,采用室内岩心驱油方法 ,对进一步提高采收率的 3种方法进行了实验评价。实验数据表明 ,聚合物驱后采用碱 /表面活性剂 /聚合物三元复合体系、碱 /表面活性剂 /交联聚合物三元复合体系 (交联三元复合体系 )及交联聚合物体系 (胶态分散凝胶 ,CDG)段塞加三元复合体系段塞组合 ,都可以在一定程度上进一步提高原油采收率 ,其中交联三元复合体系驱油效果最好。已有经济上可行的交联三元复合体系配方。