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。

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。

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%。

三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术

三元复合驱是比聚合物驱提高采收率幅度更高、技术更复杂的驱油技术，中国适合于三元复合驱的地质储量约为83×108 t，仅大庆油田就有近14×108 t的储量，其潜力巨大，但由于很多关键技术问题没有得到有效解决，因此未能进入工业应用。通过多年的研究与实践，突破了大庆油田低酸值原油无法形成超低界面张力的技术界限，发明了三元复合体系新配方；研制出了烷基苯磺酸盐表面活性剂，并实现了工业化生产；优化确定了适合于三元复合驱的井网井距、层系组合和注入参数；攻克了防垢举升、采出液处理等关键配套技术，整体上达到了工业化应用条件。现场应用实践表明，三元复合驱可在水驱基础上提高采收率20% 以上，比聚合物驱提高采收率多10% 。三元复合驱技术作为大庆油田持续稳产的战略接替技术正在工业化推广，并可以为其他高含水开发阶段的老油田挖潜和陆相砂岩油田的高效开发提供技术支持。

三元复合和聚合物驱油液粘度对驱油效果影响实验研究

在模拟大庆油田某化学驱试验区油藏条件下 (4 5℃ ,原油粘度 9mPa·s) ,用 7个水油粘度比的三元复合和聚合物驱油液驱替非均质 (平均渗透率Ka=0 .83μm2 ,变异系数 0 .5 9)和均质 (Ka=1.2 μm2 )人工砂岩岩心的水驱剩余油 ,测定采收率提高幅度。在三元复合驱实验中 ,主段塞 0 .3PV ,相同粘度的聚合物保护段塞 0 .2PV ,在聚合物驱实验中聚合物段塞 0 .5 7PV ,后续注水均为 5PV。当驱替液粘度与被驱替原油粘度之比由 1,2阶梯式增加到 7时 ,三元复合驱和聚合物驱的采收率提高值均不断增大 ,但对应于每一粘度比增加阶梯的采收率增幅却减小 ,在粘度比超某一范围后采收率增幅的减小变得十分显著。实验结果表明 ,在非均质岩心上 ,驱油液与原油的粘度比宜取 2— 4,这时三元复合驱提高采收率 2 0 .6 %— 2 4.0 % ,聚合物驱提高采收率 13.3%— 16 .8% ;在均质岩心上该粘度比宜取 2— 3,这时三元复合驱提高采收率 17.0 %— 19.1% ,聚合物驱提高采收率 11.8%— 13.1%。根据驱油机理讨论了产生这一实验结果的原因。

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.

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。

三元复合驱油液各组分在矿场试验中的滞留研究

介绍了大庆油田已完成的 4个三元复合驱矿场试验情况 ,包括试验区油藏目的油层地质概况 (给出了粘土矿物组成 ) ,井位图和井网结构 ,地层水和配液水基本矿化组成 ,三元复合驱替液组分组成、段塞结构及大小 ,注入概况 ,全区 (以及个别典型井 )采收率提高值以及驱油液及组分在油层内的滞留。这 4个矿场试验是 :中区西部先导性试验 ;杏五中块先导性试验 ;小井距试验区加牺牲剂RH的先导性试验 ;杏二区扩大性试验。在 4个试验区各选1口典型井 ,中部西区加选中心井 ,共 5口井 ,连续测定矿场试验期间这 5口井采出液中碱NaOH、聚合物HPAM、表面活性剂ORS41或B(以及生物表面活性剂RH)的浓度 ,给出相对浓度 (实测浓度与注入浓度之比 )随注入PV数的变化曲线 ,主要关联粘土矿物含量以及驱油液组成、段塞大小 ,讨论了各组分的滞留、曲线峰值及峰位等。结论如下 :①在 3个组分中表面活性剂ORS41(和B)在油层中滞留量最大 ,油层粘土含量越高 ,滞留量越大 ;②生物表面活性剂作为牺牲剂与磺酸盐ORS41复配 ,可以减少ORS41在油层的滞留量 ,减少三元复合驱配方中ORS41的用量 ;③ 3种组分在采出液中出现的顺序 ,先是碱或聚合物 ,二者相对浓度峰位接近 ,表面活性剂的产出滞后。

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%。

国内外复合驱技术研究现状及发展方向

对复合驱技术概况做了简要阐述 ,并从驱油用表面活性剂研制、超低界面张力机理、室内配方筛选及矿场试验几个方面对国内外复合驱技术研究现状做了总结与分析 ,提出了复合驱技术发展中需要研究的几个主要问题。

大庆油田三元复合驱油体系注入方式物理模拟实验研究

通过在两维纵向非均质正韵律物理模型上开展的三元复合驱油实验研究，探讨了注入方式对驱油效果的影响。找到了几种较佳的注入方式，可在化学剂用量不变的条件下使原油采收率提高２％左右；

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。

复合驱油体系中碱对地层伤害的研究

实验温度45℃。将大庆油田萨北小井距三元复合驱试验区储层岩心用含12 g/L NaOH的三元复合驱溶液浸泡30天,在扫描电镜下观测到岩心中石英、高岭土及长石受到明显溶蚀,岩心孔隙结构发生改变,液流通道破坏或堵塞;用该溶液驱替8小时的岩心中有新生矿物晶体形成,其主要成分为硅酸钙。复合驱试验区油井生产6个月后,3口油井油管垢样主要由钙垢和硅垢组成,钡垢量多少不等,垢样从近壁层到远壁层,硅垢量增加而钙垢量减少,即钙垢的形成快于并早于硅垢的形成。储层油砂、石英、高岭土、长石、蒙脱土在含6、12、20 g/L不同碱剂的三元复合驱溶液中浸泡120天,测定液相中Si、Al浓度,地层矿物的溶蚀在强碱(NaOH)液中最严重,混合碱(1∶1的NaOH+Na2CO3)液中次之,弱碱(Na2CO3)液中最轻,且溶蚀程度均随碱浓度的增大而增大;在3种黏土矿物中,蒙脱土的溶蚀程度最大,长石最小。讨论了岩石矿物与碱的反应机理及高岭土、蒙脱土与碱反应时生成的新矿物。图5表2参6。

新疆砾岩油藏三元复合驱色谱分离现象研究

采用充填克拉玛依七中区克下组砾岩油藏去油砂、渗透率0．92～1．26μm^2、直径1．8cm、长120和90crn的6个物理模型，在常温下注入0．4、0．6、0．8Pv三元复合驱替液（12g／L碳酸钠＋3．0g／L石油磺酸盐KPS＋1．2g／L抗盐聚合物KY2500），再注水5PV，定时测定流出液中碱、石油磺酸盐、聚合物浓度，绘制3种化学剂产出相对浓度C／C0～注入量曲线，列表给出3种化学剂的突破时间和C／Cn=0．1时聚-碱、碱-表、聚-表产出时间差（均以流出液体积PV为单位）。结果表明该三元驱替液在填砂管中渗流时发生了色谱分离，聚合物先突破，碱随后突破，表面活性剂最后突破，产出时间差表明石油磺酸盐与聚合物、碱的色谱分离程度较严重，因此降低石油磺酸盐在地层中的损耗是减缓三元复合驱替液色谱分离的主要途径。在较长的填砂管中，渗流距离较长，色谱分离程度较严重；增大注入段塞尺寸可减小色谱分离程度。图6表2参9。

三元复合驱油液各组分在大庆油砂上的吸附研究

实验测定了ASP驱油液各组分在大庆油田矿场试验区油砂上的静态吸附量和油藏岩心内的动态滞留量 ,考察了 3种有机牺牲剂减少吸附量的效能。实验温度 45℃。油砂由岩心制得 ,其岩石和粘土矿物组成已测。当溶液含 12 g/L碱 (NaOH或Na2 CO3 )、12 0 0mg/LHPAM时 ,表面活性剂ORS41(Witco)和B(Stepan)在油砂上的吸附等温线均经过最大值 ,出现最大值时的平衡浓度分别为 3.1和 2 .1mmol/L ,预吸附牺牲剂生物表面活性剂RH(1.5g/L)、石油羧酸钠 (5g/L)、木质素磺酸钠 (10 g/L)不改变吸附等温线的形状 ,但使表面活性剂吸附最大值降低6 0 %— 30 %。ASP驱油液中 ,两种碱和HPAM在油砂上的吸附等温线均为Langmuir型 ,碱耗达到平衡需要 2 0— 30小时 ,NaOH的碱耗约为Na2 CO3 的 2倍 ,HPAM的最大吸附量为 0 .4mg/g油砂。在不使用牺牲剂时 ,表面活性剂、碱 (NaOH)、HPAM在岩心内的滞留量分别为 0 .0 81、0 .2 10、0 .0 5 7mg/ g岩心 (注入 0 .6PVASP驱油液 ,再水驱到 4PV) ,流出液中初见HPAM、NaOH和表面活性剂时的注入量分别为 0 .2、0 .2 3、0 .3PV ,相对浓度达到最大时的注入量分别为 0 .9、0 .9、1.0PV ,各组分在岩心内的相对滞留量大小依次为表面活性剂、碱、聚合物。 3种牺牲剂降低各组分滞留量的效果 ,在作为前置?

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。

聚合物驱后进一步提高采收率方法及其技术经济效果评价

依据矿场实际需求,本文通过物理模拟驱油实验对聚合物驱后采用高浓度聚合物溶液(平均相对分子量M(下同)=2500×104,聚合物浓度CP=2.5g/L)、"碱/表面活性剂/聚合物"ASP(CP=2g/L,表面活性剂HAPS浓度CS=3g/L,碱浓度(CA=12g/L)、"表面活性剂/聚合物"SP(M=2500×104,CP=2g/L,非离子表面活性剂浓度CS=3g/L)、聚表剂溶液(CSp=2g/L)驱油效果进行了对比与评价。结果表明,在化学剂用量相同条件下,4种驱油体系均可以进一步提高原油采收率,采收率增幅在10.1%～22.9%之间。在化学剂费用相同条件下,采用单一高浓度聚合物段塞增油降水效果最好,最终采收率均高于4种驱油剂多段塞组合方式。多段塞组合方式中,"低黏度驱油体系+高黏度驱油体系"方式的增油效果好于"高黏度驱油体系+低黏度驱油体系"的增油效果。综合技术条件和经济效果两方面考虑,推荐聚合物驱后采用单一高浓度聚合物驱,采收率增幅预计为15%～18%。

强碱三元复合驱长岩心模拟实验中成垢离子变化规律

利用强碱三元复合驱替液对长岩心进行驱替实验,根据驱替液中离子质量浓度及岩心中元素质量浓度变化结果,分析三元复合驱过程中成垢离子的变化规律,讨论强碱三元复合驱替液与岩心矿物的物质交换和化学反应对成垢离子变化规律的影响.结果表明:在碱性条件下,驱替液中Ca2+、Mg2+的质量浓度迅速降低至2.000×10-3mg/L以下,岩心中的Ca2+、Mg2+再次经历溶出和沉淀的过程;驱替液中Si4+的质量浓度经历迅速上升和稳中有降过程;随着驱替过程的不断进行,驱替液中的OH-质量浓度逐渐增加,直至达到饱和值.