胜利油区复合驱油体系研究及表面活性剂的作用_陈业泉

胜利油区复合驱油体系研究

及表面活性剂的作用

陈业泉1 曹绪龙2 王得顺2 周国华2 李秀兰2

(1.胜利油田科技处,257001; 2.胜利油田地质科学研究院,山东东营,257015)

摘要:为建立胜利油区复合驱油体系进行了室内实验。介绍了复合驱油的机理及表面活性剂的作用。重点针对孤岛西区进行了复合驱油配方的设计与矿场应用效果评价。

关键词:胜利油田　复合驱　表面活性剂　表面活性剂的应用　配方设计　矿场试验

经过“八五”、“九五”攻关,在界面张力、活性剂检测、活性剂吸附损耗、乳化、注入方式等试验的基础上,胜利油田分别于1992年8月和1997年5月,实施了国内首例复合驱试验孤东小井距复合驱油先导试验和复合驱扩大试验孤岛西区三元复合驱配套试验,并取得了良好的降水增油效果。小井距试验区中心井提高采收率13.4%,孤岛西区三元复合驱在主体段塞尚未注完的情况下,综合含水已由95.7%降至89.4%,累计增油4.45×104t。胜利油区适合三元复合驱的区块群有飞雁滩埕126块及孤东二区Ng5所代表的区块群,18个单元,覆盖储量1.4746×108t,潜力为2.710×107t。但是根据管理局的统一部署飞雁滩埕126、孤东二区Ng5等7个单元在“九五”期间已安排实施聚合物驱。“九五”期间也已经对孤岛西区复合驱试验区和孤东七区西Ng5461复合驱试验作了安排,“十五”及“十一五”期间将对可能的区块实施工业化推广。十年间总共安排5个工业化推广区块,动用地质储量9.440×107t,提高采收率13%,增加可采储量1.227×107t。

1　复合驱油机理及表面活性剂的作用

1.1　复合驱油机理

复合驱是指由两种或两种以上驱油剂组合起来的一种驱替方式,主要通过提高洗油效率和扩大波及体积来提高采收率。提高洗油效率主要通过降低油水界面张力和乳化夹带作用两个方面来实现,扩大波及体积和流度控制主要通过增大驱替液与原油形成的乳化液和聚合物溶液的粘度来实现。

其中表面活性剂主要有以下几个作用:降低油水界面张力、与其它化学剂产生协同效应、促进乳化和改变岩石的润湿性。

1.2　表面活性剂的作用

1.2.1　降低油水界面张力

在决定石油采收率的众多因素中,驱油剂的波及效率和洗油效率是最为重要的两个参数。提高洗油效率一般是通过增加毛细管准数来实现的,而降低油水界面张力则是增加毛细管准数的主要途径。注水开发后期,毛细管准数一般在10-6～10-7。增加毛细管准数将显著地提高原油采收率,理想状态下毛细管准数增加至10-2时,原油采收率可达到100%。通过降低油水界面张力,可使毛细管准数有3～4个数量级的变化。通常油水界面张力在20～30mN/m范围内,理想的表面活性剂可使界面张力降至10-6～10-7 mN/m的超低范围内[1]。

1.2.2　协同效应

复合驱油体系中,碱与原油中的有机酸反应生成一种新型的表面活性剂石油酸皂,该活性剂可与体系中人为加入的表面活性剂产生协同效应,使得复配体系的界面张力远低于单一体系的界面张力。这也是复合驱油体系能够大幅度提高原油采收率的主要原因之一。

收稿日期:20001215;修改稿收到日期:20010915。

作者简介:陈业泉,男,高级工程师,1979年毕业于华东石油学院自动化专业,现任胜利油田科技处副处长。

2001年9月

精　细　石　油　化　工

SPEC IALIT Y PET ROCHE M ICALS

第5期

1.2.3　乳化作用

活性剂在适当的盐度下能与原油形成油包水型乳化液,其粘度远高于原油的粘度,这种高粘度的乳化液既调节了地层流体间的流度比,又为剩余油的剥落和剥落油滴的聚并起到了很大的作用。同时由剥落油滴乳化聚并而形成的高粘度富油带也起到了一个活塞推进的作用。

1.2.4　改变岩石的润湿性

研究结果表明[2],驱油效率与岩石的润湿性密切相关。油湿表面导致驱油效率差,水湿表面导致驱油效率好。合适的表面活性剂,可以使原油与岩石的润湿接触角变小,降低油滴在岩石表面的粘附功。

2　表面活性剂的应用

2.1　表面活性剂复配体系

由于各区块的油藏条件(油层渗透率、地层温度、地层水矿化度等)各不相同,原油的性质(如芳烃含量、原油酸值、烷烃含量等)也各有差异,因此对某一个具体区块驱油效率很高的配方,对另外的一个区块并不一定好用。另外,针对特定的原油,采用几种表面活性剂复配的方法更容易找到适宜HLB 值的活性剂体系。因此在复合驱油中,应针对不同的区块或单元筛选出对它适用的活性剂复配体系。在针对某特定区块筛选配方过程中应遵循的原则是对大量的活性剂进行筛选和调配,优选出高效廉价的驱油配方,以便该区块“对症下药”。2.2　复合驱油配方的设计与性能评价

复合驱油配方主要借助各组分间有效的协同效应来提高波及体积和驱油效率。但是由于体系所含的化学组分多、驱油机理复杂,为达到理想的驱油效果,需要对体系的理化特征进行研究。为保证研究工作的顺利开展,建立了复合驱室内配方设计与性能评价技术,制定了配方设计与性能评价工作流程,见图1。

该项技术主要包括界面张力试验、活性剂筛选评价、化学剂吸附损耗试验、溶解性试验、配伍性试验、色谱分离试验和物理模拟试验等内容,其技术核心是化学驱油体系的确定、化学剂降低界面张力的性能、复配体系的稳定性、吸附损耗及对界面张力的影响和驱油效率的高低。

根据上述流程开展了大量的室内试验,首先

通过界面张力试验、抗钙镁能力试验、乳化试验,

对50余种表面活性剂进行了筛选评价。研究了不

同活性剂间的加和作用及活性剂配比对界面张力的影响。绘制了界面张力等值图,见图2。

图1　复合驱配方设计与性能评价工作流程

图2　界面张力等值图

运用该图既可以对单一活性剂的性能进行评价,又可以对复合驱油配方进行评价和优化。

综合上述研究结果初步确定了由国产活性剂复配的孤岛西区复合驱油配方:

1.2%Na 2CO 3+0.2%BES

3+0.1%PS +0.15%3530S

建立了活性剂BES 、PS 的高效液相色谱浓度分析方法,PS 的浓度分析方法最低检出限量为1mg /L;BES 3的最低检出限量为20mg /L 。并运用建立化学剂浓度分析方法对体系的理化特征进行了全面的评价。

表1　孤岛西区复合驱配方性能指标

配　方

0.2%BE S 3+0.1%PS +1.2%Na 2CO 3+0.15%3530S

界面张力/

(mN ・m -1)7×10-4活性剂,%0.03(商品)

提高采收率,%16.8采出液状态无明显乳化现象20

精　细　石　油　化　工 2001年