复配型表面活性剂与碱/聚合物三元驱油体系的筛选实验研究

针对辽河油田某特定区块油藏特征和油品性质,对阴离子型表面活性剂重烷基苯磺酸盐、非离子型表面活性剂聚氧乙烯壬基醚、碱Na2CO3及疏水型聚合物进行复配,对复配体系与原油间界面活性和溶液增粘能力进行实验研究,应用正交实验法进行实验方案设计,通过直接比较和计算分析等方法得出最佳配方:阴离子表面活性剂质量分数0.1%～0.125%,非离子表面活性剂0.15%,Na2CO31.6%～1.8%,疏水型聚合物0.12%。该驱油体系具有较高的界面活性,长期热稳定性较好,而且解决了阴离子表面活性剂的盐析现象和非离子表面活性剂吸附损失大、需要的碱含量高、溶解性能差等问题,同时拓宽了表面活性剂、碱剂在复合驱油体系中的使用含量范围,筛选出的复配型驱油体系适应性更好。

大庆油田疏水缔合聚合物-碱-表面活性剂三元复合驱提高采收率研究

在大庆油田油层及流体性质条件下 ,研究了疏水缔合聚合物 碱 表面活性剂三元复合体系(ASP)的物理化学性质并进行了驱油效果评价。结果表明 ,疏水缔合聚合物具有良好的耐盐、耐碱性 ,在相同粘度 (例如 4 0mPa·s)下 ,缔合的聚合物用量比部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系低 5 0 %～ 70 % ;体系具有良好的抗剪切性和相稳定性 ,在 75d内体系稳定 ,无相分离和沉淀 ;疏水缔合聚合物对ASP体系与大庆原油界面张力无明显影响 ;与部分水解聚丙烯酰胺聚合物相比 ,疏水缔合聚合物ASP体系表面活性剂在大庆油砂上的静态吸附量较低 ,对NaOH的静态吸附量无影响。岩心驱替实验结果表明 ,可比水驱提高采收率 2 0 % (OOIP)以上 。

碱、表面活性剂和聚合物为主的三元复合驱油体系相行为研究

通过研究不同浓度Na2 CO3、KPS存在的条件下复合驱油体系的相行为变化 ,找到了形成中相最佳区的条件 ,揭示了相行为与油水界面张力及表面活性剂在不同相间分配量大小的相关性 ,从临界胶束浓度变化对相态转变机理给予合理解释。

复配表面活性剂体系构筑三元复合驱体系性能评价

碱(A)/表面活性剂(S)/聚合物(P)三元复合驱(ASP)技术是油田开发中后期的有效手段之一,而随着三次采油技术的发展,对复合驱体系环保的需求也越来越高,除技术指标外,还需要药剂对环境污染小或者无污染。针对D油田原油、注入水的性质以及油藏温度复配绿色表面活性剂体系,再与聚合物、碱复配构筑三元复合驱体系,考察该复合体系的相关性能。结果表明,多种复配比例均可使三元体系界面张力达到10-3 mN/m级别,而碱的加入能够提升界面活性,使界面张力达到10-4 mN/m级别。该三元体系经过5次吸附后,界面张力仍可达到10-3 mN/m级别,说明该体系抗吸附性能较好。另外,通过实验也认定该三元体系的乳化能力和热稳定性能较好。驱油实验结果表明,3种不同配比的三元复合驱体系采收率提高幅度分别为16.64%、18.11%和19.27%,提高采收率效果较好。

润湿性对碱／表面活性剂／聚合物驱采收率的影响

本文总结了在碱／表面活性剂／聚合物驱（以后简称三元复合驱驱）驱油过程中，润湿性对采收率影响的室内研究。通过使用有机试剂，可以将水湿性贝雷砂岩改变为中性润湿和油湿。使用改进的Amott自吸法测定每块岩样的润湿性指数，使用室内岩心驱替实验，评价不同润湿性条件下三元复合驱和聚合物驱的驱替效率。实验结果表明，润湿性强烈影响水驱和三元复合驱的驱油效果，也是决定水驱和三元复合驱驱油采收率的重要因素。对于三元复合驱，水湿和油湿对获得高的油采收率是有利的，相反，在三种不同润湿性条件下，润湿性对聚合物驱采收率的影响很小。这些结论为在不同润湿性条件下，将三元复合驱和聚合物驱运用于油藏条件提供一个方向指导。

磺基甜菜碱BS11/聚合物复合体系驱油实验研究

考察了以磺基甜菜碱为表面活性剂的SP二元和ASP三元复合体系在大庆油田条件下的岩心驱油效果。所用岩心为环氧树脂胶结石英砂均质和非均质(变异系数0.65)人造岩心。岩心水驱后分别注入0.35 PV BS11/聚合物(2.0/2.5 g/L)二元体系、Na3PO4(牺牲剂)/BS11/聚合物(4.0/2.0/2.5)三元体系、NaOH/重烷基苯磺酸钠Sy/聚合物(1.0/3.0/2.5)三元体系,再注入0.20 PV 1.0 g/L聚合物溶液,测得均质岩心复合驱采收率增值分别为25.8%,27.3%,25.7%(2个岩心的平均值),非均质岩心上分别为26.2%,27.7%,26.1%(单个岩心的测值),无碱的BS11二元体系的驱油效果与大庆油田使用的常规强碱ASP三元体系相当,加入少量Na3PO4可改善该二元体系的驱油效果。从均质岩心流出的BS11二元和三元体系,与模拟原油(黏度10 mPa.s)之间的界面张力(最低值)达到10-3mN/m。图2表2参6。

聚合物/羧基甜菜碱二元复合体系驱替水驱后残余油的机理

实验研究在30℃下进行。实验聚表二元复合体系为1.0 g/L HPAM、2.0 g/L羧基甜菜碱在矿化度3.7 g/L的模拟大庆油田采出水中的溶液,与模拟大庆油(黏度10 mPa.s)间的界面张力为5.8×10-3mN/m,1-1000 s-1范围的表观黏度与1.0 g/L HPAM溶液十分接近。在玻璃刻蚀大庆油藏仿真均质微观模型上,水驱20 PV的采收率为55.795%,注入20 PV二元体系使采收率增加39.724%;在二元复合体系驱替过程中,注入、采出口之间主流区域内的水驱后残余油在二元复合体系作用下发生变形,伸长并形成油丝,主要以油丝的形式被驱出;过渡区和边角区的残余油则主要以W/O乳状液的形式被驱出。W/O乳状液中的乳化水滴通过圈闭、Y型孔道挤压及水滴变形、断裂这3种方式形成并汇集为比较连续的W/O乳状液流,二元复合体系以W/O乳状液的形式由主流区扩展到两侧的过渡区,再进入边角区,启动死油区的残余油,从而扩大了波及体积,提高了驱油效率。图5参11。

碱与储层矿物反应液中硅、铝浓度测定及表面活性剂和聚合物的影响

介绍了用钼酸铵、铬天青分光光度法分别测定碱与储层矿物反应液中硅、铝元素浓度所用的试剂、操作程序及标准工作曲线。使用硅和铝标准溶液建立的测硅和测铝标准曲线的线性范围分别为0～4μg/mL和0～0.8μg/mL。实验用碱与储层矿物反应液为0.5%～5%NaOH溶液、0.5%～5%Na2CO3溶液分别与石英、斜长石、高岭石、伊利石、蒙脱石等反应后的混合液。显色后的测硅溶液可以稀释后测吸光度而显色后的测铝溶液则不能稀释。浓度为50μg/mL的HPAM对铝浓度测定无干扰;10μg/mL的聚合物HPAM对硅浓度测定,10μg/mL的表面活性剂OP 10对硅、铝浓度测定有轻微影响但可以忽略(使吸光度略增大)。图6表2参5。

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。

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%。

无碱二元复合驱油体系室内实验研究

根据实验筛选了适合无碱二元复合驱油体系的最佳表面活性剂和聚合物,并在70℃下对该体系的性能进行了评价。结果表明,聚合物浓度为1 200mg/L、表面活性剂浓度为1 500mg/L形成的二元复合驱油体系,油水界面张力可达到0.002 17mN/m,粘度可达到16.8mPa·s;该体系具有一定的耐温性和耐盐性,适合在70℃、矿化度5 000～15 000mg/L的油藏使用;物模驱油实验结果表明,水驱后注无碱二元复合驱油体系可提高采收率32.17%。

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。

电渗析处理后油田污水在聚合物驱和复合驱中的应用

利用电渗析法处理油田污水,研究了处理前后3种水所配制的聚合物溶液的流变性;淡水所配制的聚合物溶液黏度最高;指出矿化度和阳离子是造成3种水聚合物溶液流变性不同的根本原因,淡水可以作为聚合物驱的配注水。通过3种水在不同质量分数碱(0 4%、0 6%、0 8%、1 0%、1 2%)的三元复合体系的界面张力曲线,得出浓水三元复合体系达到超低界面张力时碱的质量分数范围最宽(0 4%～1 1%)。根据现场三元复合体系配方(聚合物质量浓度为1350mg/L,ORS-41的质量分数为0 3%,碱的质量分数为1%)选择了浓水三元复合体系碱的质量分数为0 6%时,两个三元复合体系黏度相近。对两个三元复合体系配方在光刻模型上进行了微观驱油实验,结果表明:浓水低碱三元复合体系也能驱替各种残余油,具有良好的驱油效果。

用正交试验设计方法寻找三元复合驱油体系配方的研究

以胜利油田孤岛试验区原油为油相,根据原油与驱油体系之间的相态扫描和界面张力变化情况,应用正交试验设计方法,筛选出最佳的碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱油体系配方,能提高采收率26.2％(OOIP)。

ASP复合驱油体系瞬时界面张力的研究

以胜利油田孤岛试验区原油为油相， 用正交试验筛选了碱／天然混合羧酸盐／聚合物驱油体系， 讨论了各组分对ＡＳＰ复合驱油体系油水瞬时界面张力的影响， 并探讨了各组分间的相互作用机理及其在油水界面的吸附机理．

降低三元复合驱化学剂用量研究

在保证三元复合体系综合性质不变的前提下 ,采用复配技术来降低碱及主表面活性剂的用量。通过碱的复配 ,可使强碱的用量降低一倍。利用烷基芳基磺酸盐 (TD)与生物表面活性剂 (RH)的复配 ,可使主表面活性剂的用量减少 2 5 %～ 75 %。在降低聚合物用量研究中 ,主要研究了不同分子量聚合物与体系粘度的关系 ,同时筛选出了具有较强抗碱、抗盐能力的新型缔合聚合物NAPS ,在同样粘度下 ,可比普通聚合物 (大庆助剂厂产分子量为 14 0 0× 10 4聚丙烯酰胺 )用量降低 5 0 %以上。室内物理模拟实验及成本估算研究表明 ,所筛选的新配方可比目前实施的矿场注入配方中化学剂投资成本降低 2 6 %

大庆油田萨中西部三元复合驱矿场试验研究

大庆油田首次三元复合驱矿场试验研究表明，三元复合驱使区块综合含水由８８．４％下降至６３．７％，区块日产油量由见效前的３７ｔ上升到最高值８８ｔ，全区累积增油１９６２５ｔ，中心井比水驱提高采收率２１．０％；大幅度节省了注水量，提高了开采速度；扩大了波及体积，改善了动用状况，提高了驱油效率。分析发现，三元复合驱注入压力上升幅度、视吸水指数下降幅度及比产液指数下降幅度都小于聚合物驱；三元复合体系与油层及流体有较好的配伍性，不会造成对油层的伤害。

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。

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。

适合红岗油田萨尔图油层的三元复合体系研究

红岗油田已进入高含水开发阶段 ,依靠常规方法提高采收率的难度越来越大 ,利用碱表面活性剂聚合物组成的三元复合体系可与原油产生超低界面张力 ,又具有较高粘度 ,既提高驱油效率又能提高波及体积 ,从而提高采收率。根据红岗油田萨尔图油层特征 ,采用正交试验设计方法筛选出了一种三元复合驱油体系 ,该体系与红岗油田萨尔图油层原油形成的界面张力可达到 10 -3 mN/m ,该体系为 1.5 %A +0 .0 6 %S +0 .2 %P +0 .2 %N ;其主要指标为界面张力 (3～ 7)× 10 -3 mN/m ,粘度 μ >2 0mPa·s。另外 ,通过室内岩心流动实验证实 :室内天然岩芯驱油效率比水驱采收率提高 10