大庆油田三元复合驱试验效果评价研究

自1993年以来,大庆油田先后开展并结束了5次三元复合驱矿场试验。为评价试验效果,在第3次试验即杏二区西部三元对复合驱结束后钻了杏22检试1密闭取心检查井,从井网、注采关系及取心目的层PⅠ3层的空间分布上看,该井是很有代表性的。对杏树岗油田北部PⅠ3层密闭取心检查井水驱与三元复合驱的驱油效率对比分析表明,两种不同的驱替方式具有相同的驱油效率,说明三元复合驱的优越性并没有显示出来,所以仅从提高采出程度对三元复合驱效果作简单评价是远远不够的。

三元复合驱提高原油采收率的三维物理模拟研究

建立了三元复合驱纵向非均质油藏物理模型。在该模型上布置了压差传感器和饱和度测量探针,测量了三元复合驱的开采效果、压力场和饱和度场变化,研究了三元复合驱提高波及效率与驱油效率的宏观渗流机理。对于纵向非均质油藏,三元复合剂在油藏内的吸附、滞留、乳化等作用下使阻力增大、压力上升及流动转向。在平面上,三元复合剂从主流线流向两侧非主流线的剩余油区,驱替出剩余油,提高了平面上的宏观波及范围;在纵向上,三元复合剂从高渗透层内流向中低渗透层,提高了纵向波及范围。在三元复合剂的协同作用下,不仅驱替出高渗透层及主流线上的残余油,而且驱替出中低渗透层、非主流线上的剩余油。因此,三元复合驱可以提高波及效率和驱油效率,从而大幅度提高了原油采收率。

三元组分对弱碱三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响

考察弱碱三元组分对大庆油田石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液的乳化稳定动力学参数、界面黏弹性、扩散双电层Zeta电位等稳定参数的影响,研究三元组分对弱碱石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响规律。结果表明:表面活性剂的两亲性使其吸附于油水界面,质量分数的增加使其形成的油水界面膜稳定性增强,当表面活性剂质量分数高于0.1%时,形成的模拟原油采出液稳定较高,破乳较难;弱碱碳酸钠在三元复合体系起着双重作用,当碳酸钠质量分数小于0.8%时,碳酸钠主要与原油中的酸性物质生成表面活性物质,增加油水界面膜的强度,提高模拟乳状液乳化的稳定性,当碳酸钠质量分数大于0.8%时,碳酸钠的主要作用是中和表面活性剂分子在油水界面膜上的表面电荷,压缩油水界面扩散双电层,降低模拟乳状液的稳定性;聚合物主要是改善油水界面膜的黏弹性,其质量浓度的增加可使吸附在油水界面的有效分子数增多,油水界面的黏弹性增大,从而增强模拟乳状液的稳定性。

三元复合驱体系各组分静态吸附规律

当三元复合驱体系各组分流经地下多孔性油藏时,与岩石基质长时间作用会引起各组分吸附损失,甚至使各组分脱离最佳配比,影响驱油效率。为了尽量减少吸附损失,提高驱油效率,研究了一元、二元、三元体系中各组分在苏丹油田油砂上的吸附量,比较了同一化学剂在不同体系中吸附量的差别,并分析了各组分间相互作用对吸附量的影响。结果表明:对于一元体系,石油磺酸盐和碳酸钠在砂粒表面的最大吸附量分别为4.82和1.50 mg/g;而在石油磺酸盐质量分数为0.1%的表面活性剂—聚合物二元体系中,石油磺酸盐在砂粒表面的吸附量降至3.55 mg/g;在三元体系中,碳酸钠在砂粒表面的吸附量增至1.70 mg/g,且当碱的质量分数超过1.0%后,表面活性剂和聚合物的吸附量均持续上升。在各组分之间的综合作用中,当碱的质量分数小于1.0%时,聚合物降低扩散速率居于主导地位,而大于1.0%后,聚合物的水解作用占主导地位。

大庆三次采油用表面活性剂技术现状及发展方向

目前大庆油田三元复合驱的主导技术是能大幅降低油水界面张力及成本的强碱三元复合驱,其主表面活性剂是重烷基苯磺酸盐表面活性剂,在试验区应用后,中心井采出程度24.79%,阶段提高采收率20.3%;石油磺酸盐和石油羧酸盐的技术虽然仍不成熟,但由于原料来源充足,产品价格低廉,极具发展空间。强碱复合驱的使用带来了现场施工工艺复杂、油藏及井底结垢、生产井产液能力下降、检泵周期缩短以及采出液破乳脱水困难等问题,严重制约着复合驱技术的进一步应用,因此,弱碱化甚至无碱化是三元复合驱技术发展的必然趋势。弱碱三元复合驱包括弱碱烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐复配、烷基苯磺酸盐与生物表面活性剂复配;无碱二元驱技术中有望实现无碱化的有烷基芳基磺酸盐、Bola型表面活性剂、Gemini表面活性剂、甜菜碱系两性表面活性剂等。

三元复合体系性能及其对驱油效率影响研究

研究了碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系黏度、界面张力、聚合物分子线团尺寸(Dh)、分子聚集态和驱油效率及其影响因素,并对提高采收率机理进行分析。结果表明,NaOH质量分数由0增至1.2%,三元复合体系黏度由246.9降至138.8 mPa·s、界面张力降低、Dh由324.7降至263.5 nm。表面活性剂质量分数由0增至0.3%,体系黏度由127.0降至122.1再增至138.8 mPa·s,界面张力降低,Dh由139.7增至263.5 nm。随固液质量比增加和吸附次数增多,三元复合体系界面张力升高。在碱/聚合物体系中,聚合物分子结构形态以'片状'为主,'网状'为辅;在重烷基苯石油磺酸盐/聚合物体系中,聚合物分子形态出现大面积的'珠状'结构,'网状'结构不明显;在ASP体系中,聚合物分子呈现'网状-片状'结构形态。驱油实验表明,与水驱相比,三元复合体系、聚合物溶液和碱/表面活性剂二元复合体系采收率增幅分别为14.8%、12.2%和4.8%。随驱油剂黏度增加,化学驱采收率增大,但增幅逐渐减小。聚合物质量分数为0.12%、0.18%和0.25%时,聚合物驱采收率增幅分别为12.2%、15.8%和18.7%,三元复合体系驱采收率增幅分别为14.8%、18.3%和21.0%。在聚合物加量相同的条件下,与聚合物溶液相比,三元复合体系采收率增幅高2.3%~2.6%。驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。

驱油剂对三元复合驱含油污水中油滴稳定性的影响

三元复合驱技术已在大庆油田成功进行工业化应用。三元复合驱含油污水中由于含有残余的化学药剂,导致其很难处理,从而限制了三元复合驱技术的推广。本文首先采用室内实验制备模拟三元复合驱含油污水,然后通过沉降实验研究驱油剂对油滴稳定性的影响,最后结合驱油剂对油水界面张力、油滴Zeta电位、油滴粒径大小的影响来阐释驱油剂对油滴稳定性的作用机制。结果表明:油滴的稳定性随着NaOH浓度的增大先增大后减小,当NaOH浓度由0增大到400mg/L时,NaOH与原油中的酸性物质反应生成表面活性剂增强油滴的稳定性;当NaOH浓度大于400mg/L时,NaOH本身作为电解质压缩双电层,使油滴的稳定性减小。油滴的稳定性随着表面活性剂浓度的增大而增大,这是因为表面活性剂可以吸附在油滴表面,使油水界面张力减小,同时增大油滴表面的Zeta电位,从而使油滴的稳定性增强。油滴的稳定性随着聚合物浓度的增大先减小后增大,当聚合物的浓度小于300mg/L时,聚合物的桥接、絮凝作用起主导作用,聚合物分子可以吸附到油滴表面,将油滴连接到一起,同时聚合物分子可以压缩液滴表面的双电层,从而有利于油滴的聚结;当聚合物的浓度大于300mg/L时,体系的黏度增大,油滴的运动速度减小,此时聚合物分子占满油滴表面,表现出空间位阻作用,从而使油滴的稳定性增强,不利于油滴的聚结。

三元复合驱碱/表面活性剂/聚合物模拟原油乳状液稳定动力学特性

基于两相分离的乳状液稳定模型,研究了三元复合驱模拟原油乳状液稳定动力学特性;通过液膜强度和油水界面张力探讨了碱/表面活性剂/聚合物对模拟原油乳状液稳定动力学特性的影响机理。结果表明,乳状液稳定模型可以很好的评价乳状液的稳定性,并得到乳状液的稳定动力学特性;碱浓度小于900 mg/L有利于乳状液的稳定,碱浓度大于900 mg/L不利于乳状液的稳定;表面活性剂和聚合物浓度的增加使得形成的模拟原油乳状液更加稳定;模拟原油乳状液的稳定作用主要是通过碱、表面活性剂降低油水界面张力并增加油水界面膜强度,聚合物通过提高界面膜强度实现的,三者存在协同效应。

原油组成对碱-表面活性剂-聚合物三元复合驱的影响

采用大庆油田不同区域油水样与碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合体系相互作用,研究了原油组成对三元复合驱增油效果及采出液性质的影响;采用FTIR,GC-MS,XRF等方法对原油油水样、萃取活性组分、萃余油组分及油相中硫元素含量进行表征。表征结果显示,各油水样中的萃取活性组分均具有典型一元饱和羧酸(脂肪酸和环烷酸)峰值特征,喇嘛甸油水样萃余油正构烷烃中的重质组分含量较高,其组成与表面活性剂重烷基苯磺酸盐的组分更接近。实验结果表明,油水样中萃取活性组分及萃余油与三元复合体系间界面张力虽较高,但原油与三元复合体系间却可实现超低界面张力。

三元复合驱注入参数的优化——以大庆油田北二西试验区为例

通过建立大庆萨尔图油田北二西试验区油藏的化学驱模型,模拟研究了包含主段塞、副段塞、前置段塞和后置段塞的碱、表面活性剂和聚合物三元复合体系化学剂含量、段塞大小及矿场注入速度对驱油效果的影响。主段塞中碱的质量分数和表面活性剂的质量分数对采收率的影响十分显著,而且都存在使采收率达到最大值的合理质量分数。无论是三元主段塞或副段塞,增加聚合物的质量浓度,对提高采收率的贡献都很明显。各段塞的大小对驱油效果都有不同程度的影响。

驱油剂界面特性和流变性对石油采收率的综合影响

利用碱/表面活性剂/聚合物(ASP)复合体系,探索了驱油剂界面特性和流变性对提高石油采收率的综合影响。结果表明,驱油剂的粘弹性越强,在油藏孔隙中的微观流场越易于向孔隙盲端及孔喉等滞留区发展,有利于驱替残留在这些区域中的原油。在以ORS为主表面活性剂的ASP复合体系中,随着碱浓度的增加,驱油剂与原油的界面张力可降至1×10-3mN/m,但同时导致复合体系粘弹性的严重损失,剪切速率为1×10s-1的视粘度降低了一个数量级,使其驱油的综合效应变差。实验结果表明,在非均质岩心中,驱油实验的采收率最高值并不是与高碱浓度条件下的超低界面张力相对应,而是出现在界面张力为1×10-2mN/m量级的低碱浓度区。ASP复合体系的驱油能力实质上是其界面特性与流变性的综合效应作用的结果。研究结果表明,实现复合体系界面特性与流变性的最佳匹配,可获得理想的驱油效果。

大庆油田强碱三元复合驱表面活性剂配方优化

烷基苯磺酸盐表面活性剂的性能直接影响强碱三元复合驱的开发效果。通过研究原油组成、油砂吸附等对烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度及强碱三元复合体系界面张力的影响,建立了原油分子量与表面活性剂当量之间的定量匹配关系。结果表明,依据该定量匹配关系选择合适当量的表面活性剂可使三元复合体系与大庆地区不同原油间达到超低界面张力,提高了强碱三元复合体系的适应性;原油组成影响表面活性剂在油水相中的分配比例,原油中的沥青质含量越高,水相中的表面活性剂浓度越低,原油组成对表面活性剂当量的影响较小;油砂吸附改变了表面活性剂的当量及组成分布,导致三元体系中表面活性剂的浓度降低、三元体系界面张力升高,可采取增加高碳组分、调整表面活性剂当量的方法,扩大复合体系在地下运移过程中的超低界面张力作用距离。

强碱三元复合驱对储层的伤害及结垢研究

为研究强碱三元复合驱对储层的伤害，了解强碱体系是否造成储层内部结垢，对位于大庆油田杏二区中部强碱三元复合驱工业性试验区注三元复合体系前后分别钻取的2口密闭取心检查井的同层位岩心进行了对比检测研究。2口检查井岩心的X-射线衍射谱图形一致，特征衍射峰的形状、位置对应较好；能谱结果显示三元体系驱替后的岩心中钙镁元素没有发生聚集。表明三元复合驱体系对储层的伤害很小，三元复合体系驱替后储层孔道内没有生成堵塞性钙镁结垢。

弱碱替代强碱的三元复合驱研究

通过实验对比了不同碳链长度表面活性剂和混合碳链表面活性剂(NS)的界面张力,优选出NS表面活性剂。研究了NS表面活性剂在弱碱条件下的界面张力,从而确定了弱碱三元复合体系中,弱碱和表面活性剂的浓度。参照强碱三元复合驱室内驱油模拟实验,进行了弱碱三元体系驱油模拟实验。讨论了弱碱(NaHCO3)条件下,不同浓度NS表面活性剂对驱油效果的影响。最后,得出一种弱碱三元复合驱油体系配方。

三元复合驱采出水处理技术研究进展

针对三元复合驱采出水中含油量和悬浮固体含量高、油水乳状液性质稳定、油水分离困难等问题,简要介绍了三元复合驱采出水的水质特性和油水分离特性,以及破乳、悬浮固体处理等方法的研究进展。重点介绍了目前国内三元复合驱采出水矿场试验采用的处理技术和处理工艺。最后对今后的研究提出了一些建议。

萨尔图油田北二西试验区弱碱体系三元复合驱数值模拟

利用数值模拟方法,建立大庆萨尔图油田北二西试验区油藏的地质模型和化学驱模型,模拟主段塞、副段塞、前置段塞和后置段塞的弱碱、表面活性剂和聚合物三元复合体系化学剂质量分数、段塞注入体积孔隙倍数及矿场注入速度等因素对驱油效果的影响.结果表明:主段塞中弱碱和表面活性剂的质量分数对采收率的影响显著,采收率可达到最大值的范围.无论是三元主段塞还是副段塞,增加聚合物的质量浓度,对提高采收率的贡献很明显.各段塞注入体积孔隙倍数对驱油效果都有不同程度的影响.

三元复合驱含油污水处理技术研究进展

与水驱和聚驱相比,三元复合驱可大幅提高原油驱油效率,是提高采收率技术的发展趋势。三元复合驱含油污水具有水质复杂、黏度大、乳化程度高、胶体稳定性强等特点,导致其难以处理,限制了三元复合驱技术的推广。分析了三元复合驱含油污水的水质特性,综述了三元复合驱含油污水的处理技术,并对今后的研究提出一些建议,旨在为三元复合驱含油污水处理技术的研发和工程应用提供参考。

化学驱替剂的研究进展

化学驱是一种重要的提高采收率方法,在国内外均有广泛应用。介绍了国内外化学驱油的研究与应用现状,根据使用化学驱替剂的不同,将化学驱油剂分为聚合物驱替剂、表面活性剂驱替剂、碱驱替剂以及复合驱替剂等。综述了各种方法驱替剂的特点,使用情况,以期为相关的研究提供借鉴。

除油剂对三元复合驱含油污水处理效能研究

针对大庆油田三元复合驱采出液中含油污水油水分离困难,处理后污水含油严重超标的问题,采用除油剂QP555,开展现场中试试验研究,确定加药量和工艺的运行参数.现场试验表明,在搅拌强度为130 r/min,搅拌时间不少于6 min,加药量75 mg/L,进出水流量为50～240 L/h以及捕获时间为15 min的条件下,对进水含油质量浓度为125～156 mg/L的污水进行连续运行处理,出水经过捕获罐处理,达到了油田过滤设备进水含油质量浓度小于50 mg/L的要求.对油田三元复合驱采出污水,采用投加除油剂同时进行搅拌的处理方法,该技术在目前水质条件下具有可行性.污水处理的成本为每立方米污水不超过4.83元,在实际处理中,药剂成本会进一步下降.

化学驱体系油水界面扩张黏弹性研究进展

在化学驱过程中,油水的界面扩张流变性对驱油机理和效果的影响极大。本文综述了化学驱体系中表面活性剂、碱和聚合物对油水界面扩张黏弹性的影响规律,重点剖析了不同类型物质在油水界面上的分布特征、相互作用及界面膜结构,分析了时间、频率和浓度等因素与油水界面扩张黏弹性的关系,为研究化学驱的渗流特征、乳化机理、油墙形成、乳液后处理等问题提供参考和依据。