适用于大庆油田的天然混合羧酸盐ASP驱油体系

针对酸值为０．１ ｍｇ ＫＯＨ／ｇ 的大庆原油，通过相态研究和界面张力测定进行配方初选，通过稳定性测定进行配方调整，得到了以天然混合羧酸盐ＳＤＣ为表面活性剂的ＡＳＰ三元复合驱油体系：１ ．２％ 复碱（ 质量比１∶１ 的Ｎａ２ＣＯ３ ＋ ＮａＨＣＯ３）＋ ０．６％ ＳＤＣ５＋ ０ ．５％ 植物胶（ 苎麻胶） ＋ ０ ．１６％ ＨＰＡＭ（ ＢＰ７） 。此体系与大庆原油间的最低瞬时界面张力为５ ．９３ ×１０－ ４ ｍＮ／ｍ 。在室内用两种填砂管模型进行驱油实验，得到的采收率为１８ ．８ ％ 和１９．１ ％ （ ＯＯＩＰ），注入１ ｇ ＳＣＤ５ 驱出原油１３８．３ ｍＬ。

克拉玛依油田ASP驱工业扩大试验廉价配方研究

针对克拉玛依油田七东一区流体及储层特点，进行了三元复合驱工业扩大试验用廉价配方的研究工作。通过碱、表面活性剂和聚丙烯酰胺的筛选，确定廉价配方为０ ．３ ％ Ｋ Ｐ Ｓ２ ＋ １ ．４ ％ Ｎａ２ Ｃ Ｏ３ ＋ ０ ．１４ ％ Ｈ Ｐ Ａ Ｍ，此配方可使油水界面张力降低到１０ － ４ ｍ Ｎ／ ｍ ，抗稀释性和抗 Ｃａ２ ＋ 能力强，在室内物模驱油评价中提高采收率超过２０ ％ Ｏ Ｏ Ｉ Ｐ，化学剂费用比先导试验用的降低２５ ％ 以上。指出了该配方在七东一区进行工业扩大试验的可行性。

大庆油田三类油层弱碱三元复合驱表面活性剂浓度优化

大庆油田三类油层储层发育差,具有渗透率低、孔喉尺寸小、黏土含量高等特征,目前处于化学驱现场试验阶段。为了明确储层对注入化学剂吸附损耗的影响,保证化学驱开发效果,通过开展天然油砂条件下弱碱三元复合体系静态吸附实验,对比表面活性剂、碱、聚合物在三类油层与二类油层条件下的吸附损耗,利用室内物理模拟实验与数值模拟技术评价不同表面活性剂浓度对弱碱三元复合驱技术经济效果的影响,优化体系浓度并应用于现场。结果表明:三类油层对于表面活性剂的3次吸附损失为52.1%,比二类油层高17百分点;对于碱和聚合物的吸附量与二类油层相近;优化出三类油层弱碱复合驱体系中主段塞表面活性剂质量分数为0.35%、碱质量分数为1.2%,副段塞表面活性剂质量分数为0.20%~0.25%、碱质量分数为1.0%;NW区弱碱复合驱现场试验应用优化结果取得明显增油降水效果。研究成果对大庆油田三类油层推广化学驱具有指导意义。

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。

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。

大庆油田二类油层复合驱注入方式优化

三元复合驱技术在大庆油田的应用对象将主要集中于剩余地质储量相对较大的二类油层。与主力油层相比,二类油层储层物性条件明显变差,平面、纵向非均质性更为严重。针对二类油层非均质性更为严重的特点,系统地开展了二类油层复合驱注入方式优化研究,并找到了一种更适合于二类油层的复合驱注入方式,即不同分子量聚合物组合的高黏度聚合物段塞与低黏度三元体系交替注入方式,并对该注入方式进行了优化研究。研究结果表明,采用该注入方式进一步扩大了复合驱波及效率,提高了复合体系在低渗层的吸液量,有效改善了3种化学剂的利用率。与三元体系笼统注入方式相比,采用该注入方式进一步提高采收率5%(OOIP),同时化学剂费用降低近20%。

国内外三元复合驱各“元”驱油效果的研究进展

介绍了三元复合驱各"元"对驱油效果的影响和驱替机理,包括碱(无机碱、有机碱、复碱)、表面活性剂(生物表面活性剂、离子表面活性剂、非离子表面活性剂、非离子—阴离子表面活性剂、两性表面活性剂)、聚合物对三元复合驱驱油效果的影响,对各种化学环境下三元复合驱驱油效果的影响进行了比较和评价,并对以后三元复合驱驱油的发展提出了建议。

孤岛油田西区三元复合驱矿场试验

孤岛油田西区三元复合驱矿场扩大试验区包括 6口注水井和 13口采油井。介绍了试验区油藏地质特征。所设计的超低界面张力三元复合驱油溶液 (主段塞 )配方为 :1.2 %Na2 CO3+0 .3%复配表面活性剂 (阴离子表面活性剂BES +木质素磺酸盐PS) +0 .15 %聚合物 35 30S。从 1997年 5月开始实施化学剂注入 ,实际注入情况如下 :前置段塞(0 .2 0 %聚合物溶液 ) 0 .0 97PV ;主段塞 0 .30 9PV ;后置段塞 (0 .15 %聚合物溶液 ) 0 .0 5PV ,2 0 0 1年 11月转后续水驱。本文介绍注完化学剂时的试验效果 ,包括 :全区油井综合含水由 94 .7%降至 84 .5 % ,日产油量由 82t升至 194t,累计增油 10 .4 2× 10 4 t,提高采收率 5 .2 7% ,预计最终提高采收率 12 .0 4 % ;注水井纵向各层吸水均匀化 ,注水井流动系数和流度下降 ;注水利用率提高 ,每采出 1t原油的耗水量由 17.9t降至 10 .4t。从受效方向、油层构造、沉积微相、窜流等 4个方面分析了各油井增油减水效果不同的原因。图 3表 3参 7。

大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征

采用EDAX,XRD和SEM等方法对大庆油田三元复合驱结垢样品中碳酸钙的结晶特性及形貌特征进行了研究.结果表明,结垢样品中的碳酸钙呈现出球形、棒状和花状等形貌特征和层状生长的结晶特征.部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)降低了重烷基苯磺酸盐(HABS)表面活性剂的临界胶束浓度(cmc),促进了其胶束化作用;HABS使溶液中HPAM链的刚性增强,负电吸引能力增强;二者均会形成模板,导致结垢样品中的碳酸钙具有不同的形貌特征.聚丙烯酰胺和表面活性剂的存在未改变结垢样品中碳酸钙的层状生长特征.

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。

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。

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。

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。

碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱方案的设计与优化

以能与大庆原油产生超低界面张力的碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱油体系为例，介绍了三元复合驱方案的设计与优化方法，包括化学剂碱、表面活性剂、聚合物的筛选及浓度确定，驱油试验效果评价。

强碱三元复合驱后提高采收率影响因素

为了优选强碱三元复合驱后进一步提高采收率的调驱剂体系,以大庆杏树岗油田为试验平台,以采收率、含水率和注入压力为评价指标,开展了进一步提高采收率方法增油效果试验研究。结果表明:强碱三元复合驱后注入高浓度聚合物溶液、聚表二元复合体系、弱碱三元复合体系、"调剖剂+聚表二元复合体系"组合和"调剖剂+弱碱三元复合体系"组合均可以进一步提高采收率;"凝胶2+体膨颗粒+弱碱三元复合体系"组合的流度控制能力和洗油效率均较强,采收率增幅达10.7%;高浓聚合物驱的产出投入比最大,试验效果最好。

聚合物及表面活性剂前置段塞对三元复合驱采收率影响

基于变异因数为0.65的两维纵向非均质正韵律物理模型,分析了聚合物及表面活性剂二元前置段塞中聚合物质量浓度、段塞大小及固定二元前置段塞、聚合物与表面活性剂及碱三元体系段塞大小对三元复合驱油效果的影响.结果表明:化学剂总成本相同的条件下,聚合物及表面活性剂二元前置段塞聚合物质量浓度越高,其三元复合驱采收率越高,且出口含水率大于60%时,二元前置段塞聚合物质量浓度应为1 000 mg/L;聚合物及表面活性剂二元前置段塞大小对三元复合驱采收率没有影响,只是随着二元前置段塞的增加,岩心出口含水率下降;固定二元前置段塞,ASP段塞越大,出口含水率越低,其驱油效果越好.