聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征——以河南双河油田某区块为例

采用微观驱油实验和油藏数值模拟,研究了聚合物—表面活性剂二元复合体系微观及宏观驱油特征。以河南双河油田S块H层系为例的研究结果表明,二元复合体系既能启动柱状、簇状残余油,又可减少孔隙和喉道处的膜状残余油,相比单一表面活性剂驱和单一聚合物驱,二元复合驱具有显著扩大波及体积和提高驱油效率的双重效果,比单一聚合物驱提高采收率3.03%～5.45%。对于层内非均质储层,二元复合驱可较大幅度地提高低渗透带的采收率,其次是中渗透带;而对于层间非均质储层,进一步改善低渗透层开发效果的能力有限,二元复合驱提高采收率由高到低的排序为中、高、低渗透层。

聚合物-表面活性剂二元抗盐体系注入性能评价

针对M油田目的层油藏物性差、非均质强、矿化度高等问题,研究了新型双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)的耐温抗盐性能,并利用霍尔曲线对比研究了聚合物和聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能,分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系提高M油田目的层原油采收率的可行性。研究结果表明:双烷基甘油醚衍生表面活性剂(diGE-EO)在质量浓度高于3500 mg/L时依然保持较好的抗盐性能,在85℃条件下放置超过45 d,仍能使油水界面张力降至5.73×10^(-3)mN/m,处于超低界面张力范围,可满足高矿化度油藏开发的要求。同时分析了聚合物-表面活性剂二元抗盐体系的注入性能。结果表明,当聚合物溶液质量浓度达到1500 mg/L、岩心渗透率低于200 mD时,单独注入聚合物难度增大;存在表面活性剂情况下,注入性能得到明显改善。该结果为M油田二元复合驱项目方案设计及现场实施提供了室内实验基础。

混合磺酸盐表面活性剂/聚合物二元驱油体系

针对大庆油田二元复合驱,制备的煤制烯烃基长链烷基二甲苯磺酸盐(M_(r)≈402)、腰果酚磺酸盐(M_(r)≈404)单独配制的二元复合驱油体系油水界面张力均不能完全达到10-3 mN/m超低数量级。将2种磺酸盐按照不同质量比进行复配(分别记作A、B、C、D、E、F、G、H、L),其中只有F为4∶6混合时,界面张力达到2.7×10^(-3)mN/m超低数量级,再按照二组分F与脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚磺酸盐按照不同质量比进行复配(分别记作M、N、P、Q、R),其中P为94∶6最好且综合效果远好于二组分F,研究了三组分P与聚合物组成的二元复合体系的界面张力和黏度稳定性、抗吸附性、乳化性、驱油效果。结果表明,t=45℃、t=90 d测试中,二元体系黏度保留率超过80%;二元体系界面张力均为10^(-3)mN/m超低数量级,界面活性稳定性好;抗吸附性能(5次)及乳化性能均能满足油田矿场实际应用要求;原油采收率超过32%,其中二元驱油体系贡献率大于20%。

针对A油田的抗温、抗盐聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系研究

常规聚合物/表面活性剂二元复合驱的地层适应性差、耐温抗盐能力有限,难以满足低渗、高温、高盐油藏进一步提高采收率的需求。针对这一难题,优选梳形聚合物和非离子-阴离子型表面活性剂构建了一种适用于低渗、高温、高盐油藏的二元复合驱油体系,并通过室内实验,系统考察了二元复合驱油体系的黏度、油水界面张力、老化稳定性、吸附量、色谱分离程度以及提高采收率能力等性能。结果表明:二元复合驱油体系可降低油水界面张力至10^(-3m) N/m数量级,同时具有稳定的增黏能力和良好的老化稳定性;二元复合驱油体系的协同作用使聚合物和表面活性剂在油田净砂表面的饱和静态吸附量均低于单一体系,能将表面活性剂在地层中的超低界面张力有效作用距离由19%延伸到27%,此外,还存在较强的色谱分离效应。针对A油田提出的二元复合驱油体系0.4 PV(1000 mg/L HF62208+0.3%NPAC)对水测渗透率为18.6~62.5 mD的天然岩心的采收率提高幅度达到11%以上,驱油效果优良。

低浓度表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系的分子模拟与配方设计

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油-水界面的排布行为,考察了分子结构、油相等因素对界面密度和界面效率的影响,探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的机理。实验研究了表面活性剂类型、油相、表面活性剂复配等对油-水界面张力的影响。结果表明,"阴+非"表面活性剂复配可使油-水界面张力降低1个数最级。根据分子模拟和实验研究结果,结合孤东七区试验区原油特点,提出了"0.3%石油磺酸盐+0.1%表面活性剂1~#+0.15%聚合物"的二元复合驱配方,可使油-水界面张力降低至2.95×10^(-3)mN/m,物理模拟实验提高采收率高达18.1%。

中原油田濮83块高温高盐油藏表面活性剂/生物聚合物二元复合驱油体系研究

中原油田濮83断块砂岩油藏温度79℃,产出水矿化度153～160g/L,含Ca2++Mg2+3.0～4.5g/L。将2种耐温抗盐表面活性剂(WPS A和WA 18)在矿化度120g/L、含Ca2++Mg2+4.15g/L的等体积比产出水、注入水混合水中配成溶液,在82℃下老化12小时后测定界面张力,绘制界面活性图,得到低界面张力体系配方:1.5g/L石油磺酸盐WPS A+1.0g/L两性表面活性剂WA 18。该体系在矿化度110～150g/L或pH值4～10范围或在82℃老化61天后仍维持10-3mN/m超低界面张力。加入生物聚合物使该体系粘度增大,但不影响体系界面张力。由此得到适用于濮83块油藏的SP二元复合驱油体系:1.5g/LWPS A+1.0g/LWA 18+1.0g/L生物聚合物,该体系在82℃老化45天后界面张力维持超低值,粘度为10mPa·s。在物理实验模拟中注入0.5PV该驱油剂使采收率在水驱基础上(27.47%)提高至48.08%。在计算机模拟中,在濮83 1井注入由3.0g/LWPS A+WA 18、2.0g/L生物聚合物组成的SP段塞0.2PV,1.0g/L生物聚合物段塞0.1PV,提高采收率13.66%。图2表3参6。

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,降低波及效率和驱油效率,含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题,利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系,通过人造岩心驱油实验,研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明,聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中,可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性,使得该二元体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系,并且二元体系的聚合物浓度越高,采收率越高。

聚合物与表面活性剂二元驱油体系界面性质研究

将沟槽式界面粘度计及其改进测定方法用于聚合物与表面活性剂二元驱油体系的界面性质研究 ,应用均匀设计方法安排实验方案 ,得到了不同条件下的表面粘度和与模拟油之间的界面粘度 ,用逐步回归分析方法对所测得的界面参数进行回归分析 ,得出了聚合物浓度。

聚合物/表面活性剂二元复合驱采出液的破乳研究

研究了破乳剂种类、采出液组成对聚合物/表面活性剂二元复合驱采出液破乳脱水效果的影响。考察了不同驱油体系的界面张力与电导率。从5种商品破乳剂中筛选出最佳非离子型破乳剂BSE-238。该破乳剂在50℃下的脱水速率快,脱水率高,最终达到83.33%,最佳用量为50 mg/L。在此条件下,含不同浓度HPAM、吡咯啉表面活性剂及其复合体系(浓度比1∶1)的采出液脱水率均随着驱油剂浓度的增大而降低,并且破乳难度依HAPM、表面活性剂、二元复合体系的顺序增加。在二元驱采出液中加入FeSO4、盐酸和氯化钠后,脱水率可小幅提高。驱油剂对界面张力的影响为:吡咯啉>二元复合体系>HPAM。相同浓度下的电导率大小为:二元复合体系>吡咯啉>HPAM,与脱水率相符。

稠油用聚合物/表面活性剂二元复合表面活性剂

利用聚合物/表面活性剂二元复合表面活性剂（wxl-2）对中国石化胜利油田一区稠油进行驱油.研究了wxl-2溶液的油水瞬时界面张力、表面张力、吸附性能、乳化性能及热稳定性.实验结果表明,当wxl-2溶液的质量浓度为3～6 g/L时,油水瞬时界面张力均可降至10-4 mN/m数量级,超低油水瞬时界面张力有利于提高稠油采收率.wxl-2溶液的表面张力低,热稳定性良好,且对稠油具有较好的乳化能力.wxl-2溶液在石英砂上的吸附损失量低于行业标准.wxl-2溶液被岩心吸附5 d后,或在80 ℃下放置30 d后,油水瞬时界面张力仍可降至10-4 mN/m数量级.

中原油田表面活性剂／聚合物二元复合驱技术室内研究

针对高温高盐的中原油田，考察了石油磺酸盐MJ2和DQ分别与M=2．4×10^7的HPAM Y2、疏水基含量0.25％的疏水缔合聚合物AP—P5组成的4个表聚二元体系98℃下的界面张力、表观黏度、耐盐性和热稳定性。配液用水为矿化度122．4g／L、含钙镁的胡12块产出水，在考察耐盐性时使用NaCl盐水，基础实验体系含石油磺酸盐3．0g／L，含聚合物1．5g／L。含MJ2的表聚二元体系与胡12块原油间的界面张力在含盐量30～210g／L时维持10^-3～10^-4mN／m超低值，受含盐量的影响相对较小，动态界面张力迅速达到稳定。含Y2的表聚二元体系即使Y2浓度增至2．5g／L，黏度仍小于10mPa·s。含AP-P5的表聚二元体系在温度超过60℃后，黏度快速上升，在AP-P5浓度超过1．0g／L后，98℃黏度快速上升，含盐量达到230g／L时为54～59mPa·s。3．0g／L MJ2＋1．5g／LAP-P5体系为最佳体系，在98℃老化150天过程中界面张力波动小，150天后黏度31．3mPa·s。在98℃用此体系在天然岩心上驱油，注入段塞体积为0．25～0．30PV，采收率提高值为14．3％～15．8％。图8表3参2。

利用磷硅酸盐-表面活性剂-聚合物复合体系提高原油采收率

"表面活性剂-碱-聚合物"三元复合体系是提高采收率的实用技术之一,但其中强碱NaOH会引起采油设备腐蚀和地层结垢问题,这影响了该技术的大规模推广应用。SJT-B助剂是一种磷硅酸盐化学助剂,用助剂代替碱进行了三元复合体系驱油实验。对表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的缓蚀防垢作用、界面张力、吸附、色谱分离、流动特性和驱油效果进行的研究结果表明,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系具有缓蚀防垢、降低界面张力的效果,且其动静吸附量低。以大庆杏树岗油田的地质特征为基础建立的物理模型上进行了驱油实验,结果证实,表面活性剂-SJT-B助剂-聚合物三元复合体系的调驱效果好于现有表面活性剂-碱-聚合物三元复合体系。

纳米聚合物微球/表面活性剂复合调驱体系评价及应用

针对长庆低渗透油藏特点,提出聚合物微球/表面活性剂复合调驱提高采收率技术。以丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-巯基苯甲酸、过硫酸铵、亚硫酸氢钠等为原料制备聚合物微球,以烷醇酰胺聚氧乙烯聚醚磺酸盐与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺为原料制得表面活性剂。研究了表面活性剂和表面活性剂/聚合物微球混合液的油水界面张力,考察了聚合物微球与混合液的调驱性能,优选了复合调驱注入方式,并在安塞油田进行了现场应用。结果表明,聚合物微球初始粒径为50~300 nm,具有水化膨胀特性,膨胀倍数为20~100倍。微球在水化膨胀过程中产生聚集特性,分散性、球形度均较好,且粒径呈高斯正态分布。表面活性剂适宜用量为3 g/L。聚合物微球加入表面活性剂后混合液黏度增大,微球分散相颗粒屏蔽了表面活性剂的界面活性以及形成胶束的能力,导致油水界面张力降幅变小,不利于表面活性剂驱油。聚合物微球溶液对岩心的封堵性较好,微球质量浓度大于4 g/L时的封堵率约80%。体积比为1∶1的聚合物微球与表面活性剂段塞式注入岩心的驱油效果好于二者混合式注入。该体系在安塞油田现场的应用效果显著,累计增油3576 t。

双子表面活性剂聚合物复合体系流变性研究

在考察单一阳离子双子表面活性剂、阳离子聚合物溶液粘度的基础上,详细研究了阳离子聚合物对双子表面活性剂溶液的增粘作用及两者形成复合体系后粘度的影响因素。结果表明,阳离子双子表面活性剂Cn-s-n.2Br-1溶液粘度随其浓度增加而逐渐增大,当其连接基s=2时,随烷基链碳数m增大,其对溶液增粘性增大;向其溶液中添加适量阳离子聚合物,可使活性剂溶液粘度增大,但两者间无明显增粘协同作用。温度、pH值均使阳离子双子表面活性剂/阳离子聚合物复合体系粘度先增后降;而剪切速率增大、剪切时间延长及NaCl/NaSal(水杨酸钠)加量的增加均使复合体系粘度明显下降;就NaCl与Na-Sal影响程度而言,NaSal影响更明显。

聚合物/表面活性剂复合体系在稠油油藏孔隙中的微观驱油过程

为了定性研究聚合物/表面活性剂复合体系对稠油的驱替效果,用显微镜观察复配体系在均质微观玻璃模型中的驱油过程,通过图像处理技术分析图像中的残余油分布情况、计算采收率,分析了复合体系的微观驱油机理,并与表面活性剂、聚合物和水驱驱油进行了对比。结果表明,水驱采收率最终可达56.94%,残余油主要存在形式为柱状、油滴状、膜状、盲端油、簇状等;表面活性剂驱残余油主要以盲端残余油、簇状残余油的形式存在于孔隙中,1%阴离子型表面活性剂(BCJ-11)驱后采收率增幅为29.46%;聚合物驱残余油主要以油丝、油膜的形式存在,注入100 PV 1500 mg/L部分水解聚丙烯酰胺(C6725)后的采收率增幅为22.12%;复合驱残余油的存在形式为油膜,1500 mg/L C6725和0.8%BCJ-11组成的复配体系驱替后的采收率增幅为34.59%。对束缚在孔隙中的几类残余油,聚合物/表面活性剂驱油体系具有的黏弹性和低界面张力可以使油相界面形成细丝状不断运移。复合驱油体系驱替残余油波及范围大,波及区域的洗油效率高。

双子表面活性剂/疏水缔合水溶性聚合物二元体系的研究及在三次采油中的应用潜力

综述了国内外对双子表面活性剂与疏水缔合水溶性聚合物相互作用的研究进展,包括研究方法、研究内容及取得的一些新认识。以应用于提高原油采收率为技术目标,对目前所研究的不同双子表面活性剂/疏水缔合水溶性聚合物二元体系的界面性能和流变特性及相应双子表面活性剂与缔合聚合物的优势与不足进行了分析,提出了开发适合复合驱的双子表面活性剂/疏水缔合水溶性聚合物二元体系的进一步研究方向。

Cr^(3+)对碱/表面活性剂/聚合物复合体系性质影响

在由1.4 g/L HPAM、2.5 g/L石油磺酸盐、12 g/L Na2CO3组成的ASP污水溶液中分别加入0、17.5、35、70、140 mg/L(以Cr3+计)醋酸铬,在45℃下考察铬加量对驱油液多项性能的影响。加入铬交联剂使ASP驱油液的表观黏度~放置时间(0~20 h)曲线、界面张力~放置时间曲线、黏度~剪切速率曲线、储能模量~角频率曲线、损耗模量~角频率曲线均整体上移,铬加量越大则上移幅度越大。其中油水界面张力在放置时间≤5天时均在超低值范围(10-3mN/m),5天后加Cr3+17.5 mg/L的ASP的界面张力低于不加铬的体系。通过~1.27μm2的均质人造岩心的阻力系数特别是残余阻力系数,随加铬量的增加而大幅度增大。VK=0.89、K≈1.0μm2的层内非均质人造岩心在水驱后注入ASP时压力升高幅度随加铬量的增大而大幅增大,转水驱后注入压力的下降幅度则相差不多;水驱后注入0.38 PV不加铬和加Cr3+140 mg/L的ASP液,采收率增值分别为29.8%和34.1%,注入0.1 PV无铬ASP+0.18 PV加铬(140 mg/L)ASP+0.1 PV无铬ASP使采收率增值达到39.4%。图5表4参11。

表面活性剂/聚合物二元复合体系超低界面张力的影响因素研究

为了研究二元复合体系超低界面张力的影响因素,通过物理实验方法分别测得不同条件下界面张力的变化规律。结果表明,石油磺酸盐阴离子表面活性剂在一定的浓度范围内可以达到超低界面张力;加入聚合物的表面活性剂所形成的二元复合体系可以有效地延长表面活性剂到达平衡界面张力值所需的时间;分子吸附理论可以解释同浓度表面活性剂的界面张力先降低到最低再升高的原因,同时也可以解释高浓度表面活性剂能够在较短时间内达到超低界面张力值的原因。

配液水的组成对聚合物——表面活性齐二元复合驱体系性能的影响

针对马岭北三区的地质特征和流体性质，考察了配液水的组成对二元复合驱体系性能的影响结果表明，配液水组成对二元复合驱体系黏度影响较大，其中钙镁离子是影响溶液黏度的主要因素，钙镁离子含量越高，聚合物溶液黏度越低不同配液水对表面活性剂降低油水界面张力的能力影响较小。对于北三区试验区，实验优选出最佳的聚合物一表面活性剂二元复合驱体系配制用水是脱钙镁水。

聚合物-表面活性剂复合体系的核磁共振研究

用核磁共振 (NMR)研究聚合物 -表面活性剂复合体系的具体实例 ,分别对用于聚合物与表面活性剂相互作用及聚合物 -表面活性剂团簇结构剖析等领域的13C -NMR、13C -及反离子2 3Na+ -弛豫、顺磁共振驰豫 (PR -NMR)、二维核子Overhauser增强核磁共振 (2D -NOESY -NMR)等手段作了详尽的概述。在13C -NMR研究中发现PVP-C12 BE体系中PVP骨架上α -CH、β -CH2 和吡咯环上与N相连的亚甲基吸附在C12 BE胶束表面的碳氢链部位 ,其相互作用驱动力为疏水力。13CNMR、2 3Na+ NMR研究表明在PEG -SDS团簇结构中大部分PEG链节环绕在SDS胶束周围 ,少部分PEG链节吸附在烃 /水界面上 ;2D -NOESY -NMR研究结果表明 ,有少部分PEG链节渗入到SDS胶束内部 ;PR-NMR结果显示少部分PEG链节存在于SDS胶束双电层内 ,PEG -SDS团簇的化学计量组成为PEG/SDS =1 9。13C -NMR研究表明PVP -AS团簇为项链状结构 ,PVP -AS团簇为项链状结构 ,PVP -SDS团簇为膨胀笼状结构。