二元驱体系水动力尺寸与储层喉道尺寸匹配关系

针对低渗透油藏二元驱过程中聚合物分子量和浓度选择无依据的问题,首先,采用激光粒度分析仪测试不同条件下二元驱体系水动力学尺寸,明确了二元驱体系水动力学半径随聚合物分子量、聚合物浓度、表面活性剂浓度、基液矿化度的变化规律;然后,通过恒速压汞实验测试不同渗透率人造岩心平均喉道半径,并拟合出了人造岩心渗透率与平均喉道半径经验公式,最后,基于二元驱体系注入性实验结果,结合现场数据计算得到的判定标准,明确当岩心渗透率小于20×10^(-3)μm^(2)时,注入聚合物的分子量应小于300万,质量浓度小于500 mg/L;当岩心渗透率处于20×10^(-3)~40×10^(-3)μm^(2)之间时,注入聚合物的分子量应小于500万;当岩心渗透率处于40×10^(-3)~70×10^(-3)μm^(2)之间时,注入聚合物的分子量应小于1200万,结合基液矿化度和表面活性剂浓度对二元体系水动力尺寸影响规律,可为现场二元体系配方调整提供指导。

二元复合驱采出水达标处理工艺研究

二元复合驱采出水中存在较多的驱油剂、聚合物和表面活性剂,其处理难度高于常规水驱或聚驱的采出水。为实现此类采出水的达标处理,分析了聚合物、表面活性剂浓度对水质特性的影响,采用曝气-生化-物理过滤流程对水样进行深度处理,并进行了现场验证。结果表明,当聚合物浓度从0mg/L增加~1000mg/L时,水样浊度和Zeta电位绝对值逐渐增大;当曝气强度为12h,气水比为30:1,生化处理时间8d,并采用纤维球作为滤料时,其处理效果最佳,滤后采出水的油、悬浮物和粒径中值均满足规范要求,符合达标回注的要求。

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。

聚合物驱深度调剖技术研究

聚合物驱深度调剖是一项提高聚合物驱油效果的新技术。复合离子聚合物是由阴、阳、非三种单体共聚生成的一种新型聚合物 ,在油层中有很高的吸附性和流动性 ,适当交联后 ,可形成高强度的空间网状结构胶体。实验研究表明 ,复合离子聚合物调剖剂的成胶时间大于 4d ,成胶粘度大于 10Pa·s,突破压力梯度大于 14MPa/m ,堵水率大于 96 % ,适用于聚合物驱的深度调剖。现场试验表明 ,用复合离子聚合物调剖后 ,聚合物产出时间延长 ,产油量增加 ,含水率大幅下降 ,产出聚合物浓度减少 ,聚合物利用率高 。

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。

聚合物驱后油层特征和自适应复合驱方法

大庆油田聚合物驱后油层历经三次采油深度开发,采出程度高达56.7%,如何进一步大幅度提高采收率是世界级难题,亟需攻关四次采油技术。聚合物驱后储层物性和流体渗流特征分析结果表明,聚合物驱后储层经过聚合物驱和后续水驱的长期冲刷,形成了以高渗透性和低残余油饱和度为特征的优势渗流通道,造成驱替液的低效、无效循环。聚合物驱后油层仍有进一步挖潜的物质基础,但主要剩余储量潜力和优势渗流通道纵向上均分布在油层发育较好的葡Ⅰ2、葡Ⅰ3单元,中、低水洗段和优势渗流通道交互分布,并且厚油层内部夹层不发育,机械封堵和浅调剖均不见效,开采难度加大。针对聚合物驱后储层物性和流体渗流特征,研发了自适应复合驱油方法。物理模拟实验结果表明,聚合物驱后自适应复合驱可提高采收率15.3%,较三元复合驱多提高采收率5.1百分点,节省聚合物用量16%。

无碱二元体系的黏弹性和界面张力对水驱残余油的作用

三元复合驱含碱驱油体系会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,引起地层粘土分散和运移、形成碱垢及导致地层渗透率下降。为此提出利用不加碱可形成超低界面张力的聚合物/甜菜碱表面活性剂二元复合体系驱油。通过流变性实验及微观模型驱油实验,分析了表面活性剂对聚合物表面活性剂二元复合体系黏弹性的影响和聚合物表面活性剂二元复合体系的黏弹性及界面张力对采收率的影响。对聚合物表面活性剂二元复合体系提高水驱后残余油采收率机理的研究表明:在驱替水驱后残余油过程中,聚合物表面活性剂二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂的超低张力界面特性,水驱后残余油以油丝和乳状液形式被携带和运移,随着二元驱油体系的黏弹性的增加和界面张力的降低,水驱后二元驱后的采收率增加,降低界面张力的驱油效果(指达到超低)比提高体系的黏弹性的效果更明显。

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。

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。

聚合物驱后凝胶与二元复合体系段塞式交替注入驱油效果

针对大庆油田N5区西部P1试验区块聚合物驱后含水率上升速度加快,产油量降低,且尚存大量剩余油的现状,提出进一步提高聚合物驱后剩余油的凝胶与二元复合体系段塞式交替注入驱油技术,通过实验分析铬离子凝胶体系黏度的影响因素,研究聚合物驱后凝胶体系与二元复合体系(相对分子质量为2 500万的聚合物和RMA-1型表面活性剂)段塞式交替注入驱油的效果;通过数值模拟分析聚合物驱后凝胶与二元复合体系段塞式交替注入驱油的可行性.结果表明:凝胶与二元体系段塞式交替注入驱油阶段采收率在聚合物驱基础上提高10%以上,说明该技术可以作为聚合物驱后进一步提高原油采收率的技术储备.

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。

新疆油田三元复合驱油体系油水界面Zeta电位的影响因素

针对新疆油田,利用表面活性剂、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)以及不同的碱复配得到碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱,并分别配制成乳状液。利用Zeta电位分析仪和界面张力仪等考察了不同乳状液的Zeta电位和油水界面张力。实验结果表明,含石油磺酸盐阴离子表面活性剂(KPS)的乳状液的Zeta电位绝对值最大,含甜菜碱型表面活性剂(APS)的乳状液的Zeta电位绝对值最小。随表面活性剂含量的增大,乳状液的Zeta电位绝对值呈不同的增大趋势。对于LPS/KPS(LPS为烷醇酰胺类非离子型表面活性剂)复配表面活性剂,其乳状液的Zeta电位主要由KPS控制。LPS/KPS复配表面活性剂降低原油界面张力的效果明显。采用ASP三元复合驱时,表面活性剂对界面电位的影响变弱;随碱含量的增大,Zeta电位降低;随HPAM含量的增大,Zeta电位绝对值相应增大。

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。

污水配制活性碱/聚二元复合驱体系实验研究

在碱/聚合物二元复合驱现场试验过程中,碱与配制用污水或地层水出现不匹配的问题,造成地面管线大量结垢及驱油体系性能大幅度下降。为解决这一问题,以大港羊三木油田三断块馆Ⅱ上油组油藏为依托,开展了污水配制碱/聚二元复合驱体系评价实验研究。选用污水匹配的活性碱(多元复合碱)及碳酸钠进行对比试验,在羊三木油田污水条件下,活性碱与污水的匹配性较好,比碳酸钠溶液的油水界面张力低2个数量级,达到10-3mN/m,抗钙镁能力达到500mg/L,并且与原油的乳化性强;二元复合驱体系对五种聚合物与碱进行了配伍性实验,其中污水聚合物HTPW-111与碱的匹配性好。研究表明,污水配制的活性碱/聚二元复合驱体系保持了聚合物驱的增黏性和降低油水界面张力的特性。

高分子表面活性剂与原油形成超低界面张力的研究

对ＡＭ－ＡＯＰ_ｎ和ＣＭＣ－ＡＲ１２ＥＯ_ｎ两类高分子表面活性剂与原油形成超低界面张力的研究结果表明，加碱复配后，ＡＭ－ ＡＯＰ_ｎ和 ＣＭＣ－ ＡＲ_１２ＥＯ_ｎ与大庆原油的界面张力分别可达 ２．６ ×１０^（－３）ｍＮ／ｍ和 ３．２ｘ １０^（－３）ｍＮ／ｍ。显微观察表明，碱使胶束解缔是界面张力降低的主要因素。

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。

聚丙烯酰胺的化学降解研究

在聚合物驱过程中，采出液中有时含有一定浓度和较大相对分子质量的聚丙烯酰胺，使溶液粘度增加。为了净化水质，便于污水再利用，需要破坏聚合物分子链，降低水溶液的粘度。通过测定体系的粘度损失值，研究了Ｆｅ２＋，Ｓ２Ｏ２－８等物质对聚合物的降解作用，考察了降解剂浓度、温度、酸度等因素对反应的影响。在４５℃条件下，当体系中Ｓ２Ｏ２－８，Ｆｅ２＋质量浓度分别为７０ｍｇＬ－１和１０ｍｇＬ－１时，１ｈ内可使质量浓度为２００～２０００ｍｇＬ－１的聚合物溶液粘度损失达９０％以上。

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。