表面活性剂驱油效率的影响因素研究

Factors influencing of the surfactant oil displacement efficiency
SHU Zheng1 ，DING Si-jia2 ，HAN Li-juan1，2 ，WANG Bei2 ，LI Bi-chao2
（ 1． State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China； 2． School of Chemistry and Chemical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China）
因此，通过实验同时研究界面张力、乳化能力、 改变润湿性能力对采收率的影响，明确决定采收率 高低的关键因素，显得尤为重要，这种研究也可以为 具体油藏筛选表面活性剂驱体系当作参考依据。
1 实验部分
1． 1 材料与仪器 表面活性剂 DL-S（ 阴离子-非离子型） 、NNR 均
为工业品； HL-Y / NNR（ 离子型-非离子型） 、GZ-16（ 石 油磺酸盐） ，自制； 模拟水（ 矿化度为 14 940 mg / L） ； 某低渗透油田脱水原油（ 在储层温度 83 ℃ 下粘度 为 2． 14 mPa·s，密度为 0． 860 6 g / cm3 ） ； 岩心为天 然岩心。
岩心的准备根据行业标准 SY-T 5336—1996 岩 心常规分析方法进行处理。岩心在储层温度下烘 干，用电子天平秤重，游标卡尺测量几何尺寸，用岩 心气体渗透率孔隙度测定仪测岩心基本参数，然后 用模拟水浸泡并用真空泵抽空饱和 8 h。取出岩心， 用干净的滤纸吸取表面水，用电子天平称重，并计算 其孔隙度。将抽空并饱和好的岩心放入岩心夹持器 中，接好管线，用手动泵加围压，检查岩心夹持器密 封性完好后，用模拟水驱替测岩心渗透率，然后饱和 原油，并在储层温度下老化 48 h，先用模拟水驱替测 水驱采收率，再注入表面活性剂溶液 0． 5 PV，封闭 所有出口端和入口端，在储层温度下放置 4 h，最后 进行后续水驱，并计算采收率。
摘 要： 在 83 ℃ 下测定了 3 种表面活性剂 DL-S、HL-Y / NNR、GZ-16 的油水界面张力、乳化能力以及改变油藏岩石 润湿性的能力。利用低渗透岩心驱油实验研究表面活性剂的这 3 种特性对驱油效率的影响。结果表明，表面活性 剂的浓度在 1 000 mg / L 时，DL-S 的油水界面张力达到 10 －3 mN / m 超低数量级，HL-Y / NNR 表现出较为优越的乳化 性能，GZ-16 具有较好的润湿性能。在驱油实验中，具有最好乳化性能的 HL-Y / NNR 提高采收率的幅度最大为 12． 91% ，其次为具有超低界面张力的 DL-S，相较而言，改变润湿性的能力对驱油效率的影响最小。 关键词： 表面活性剂； 驱油效率； 低渗透油藏； 乳化性； 界面张力 中图分类号： TE 357． 46 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 3206（ 2012） 06 － 1032 － 05
约 2 /3 处，加入待测液体至合适液位。打开控制软 件，调整载物台高度及测量池位置至视频影像中为 合适的测试区域，至图像清晰稳定。用弯形针头把 原油滴至岩片下表面，见图 1，在图形分析软件下测 试接触角。
图 1 测量池示意图 Fig． 1 Measurement pool schematic
1． 2． 3 乳化性 分别取 25 mL 的表面活性剂溶液 和脱水原油，置于 2 个 烧 杯 中，在 83 ℃ 水 浴 恒 温 30 min 后，将表面活性剂溶液倒入原油中，用搅拌 机在 800 r / min 条件下强烈搅拌 5 min，倒入 50 mL 的具塞量筒中，然后进行 83 ℃ 恒温水浴，并计时，每 隔一定时间观察乳化液 / 水界面读数，并计算其析水 率。通过测定析水率，可以考察油水界面膜的稳定 性，比较乳状液稳定能力的大小。在一定时间内，析 水率越高，则 油 水 界 面 越 不 稳 定，乳 状 液 稳 定 性 越 差［10-11］。 1． 3 驱油实验
Abstract： A series of performance of three surfactants was measured at 83 ℃ ，including the interfacial tension，emulsification capacity and the ability to change the wettability of reservoir rock． The effect of these three performances for oil displacement efficiency was studied by the low permeability core flooding experiment． The results showed that the oil-water interfacial tension of the surfactant DL-S was reduced to 10 － 3 mN / m，HL-Y / NNR showed excellent emulsifying properties，and GZ-16 had good wetting properties，when the concentration was 1 000 mg / L； in the flooding experiment，HL-Y / NNR enhanced oil recovery rate to a maximum of 12． 91% ，followed by the DL-S． In comparsion，the minimal impact was the ability to change the wettability for oil displacement efficiency． Key words： surfactant； oil displacement efficiency； low permeability reservoirs； emulsification； interfacial tension
第 41 卷第 6 期 2012 年 6 月
应用化工 Applied Chemical Industry
Vol． 41 No． 6 Jun． 2012
表面活性剂驱油Байду номын сангаас率的影响因素研究
舒政1 ，丁思家2 ，韩利娟1，2 ，王蓓2 ，李碧超2
（ 1． 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500； 2． 西南石油大学 化学化工学院，四川 成都 610500）
聚合物驱等） 也因注入压力高而无法在低渗透油层 应用［3］，致使提高低渗透油层的采收率变得非常困 难。理论分析和实验研究表明，表面活性剂驱是提 高低渗透油藏采收率的一种有着广阔发展前景的技 术［4-5］。
理论研究结果［6］表明，表面活性剂作为驱油剂 在提高采收率过程中，影响驱油效率的主要因素有 表面活性剂驱体系的油水界面张力、乳化能力以及 改变油藏岩石润湿性的能力等。在已有的文献报道 中，大多只是研究其中一种因素与驱油效率之间的
第6 期
舒政等： 表面活性剂驱油效率的影响因素研究
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关系，如封 卫 强 等［7］ 在 室 内 研 究 基 础 上，利 用 表 面 活性剂体系降低油水界面张力，在胜利纯梁采油厂 开展表面活性剂驱的矿场试验，该表面活性剂驱大 大改善了水驱效果，提高了低渗储层采收率。邵创 国等［8］进行 了 室 内 特 低 渗 透 储 层 表 面 活 性 剂 驱 提 高采收率实验研究，表面活性剂将亲油性岩石向亲 水 性 转 化，提 高 了 驱 油 效 率，进 而 提 高 采 收 率。 但 是，在影响低渗透油藏驱油效率的诸多因素中，究竟 哪一个因素是关键，哪一个影响的权重要大，目前还 很少有相关定量或者定性的研究。正因如此，用于 低渗透油藏化学驱的常规表面活性剂出现了不配 伍、波 及 系 数 低、驱 油 效 率 差、活 性 剂 用 量 大 等 问 题［9］。
TX-500C 旋转滴界面张力仪； DSA100 接触角测 量仪； ISCO 260D 无脉冲恒速恒压微量泵； HDS-101 型高压手动计量泵； SG83-1 型双联自控恒温箱； 岩 心夹持器； HKGP-3 型致密岩心气体渗透率孔隙度 测定仪。 1． 2 性能测试 1． 2． 1 界面张力 打开仪器及操作软件，校准和调 整旋转滴界面张力仪。按照油藏温度，设定测试的 温度为 83 ℃ ，并设定转速（ 7 000 r / min） 、油水密度 差（ 0． 139 4 g / cm3 ） 。在玻璃毛细管内装入表面活 性剂溶液，放入油珠，密闭毛细管，待温度上升至指 定温度以后，将其置于旋转滴界面张力仪上。在离 心力、重力及界面张力作用下，在表面活性剂中的油 珠形成圆柱形。实验开始后每隔一段时间记录一次 数据，直至 3 次连续读数在 0． 001 mN / m 之内，即可 认为体系已达平衡，测定结束。 1． 2． 2 润湿性 将处理过的新鲜云母片（ 1 cm × 1 cm） 用模拟水在储层温度下浸泡 2 d。将测量池 放入载物台中央，把云母片倒置放入距测量池底部
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第 41 卷
图 2 表面活性剂浓度与界面张力的关系曲线 Fig． 2 Curve of the surfactant concentration and
interfacial tension
由图 2 可知，3 个系列的表面活性剂溶液在浓 度为 1 000 mg / L 时，其油水界面张力达到最低值， 其中，DL-S 的界面张力达到 3． 9 × 10 － 3 mN / m，表现 出较好的降低油水界面张力的特性。HL-Y / NNR 和 GZ-16 只能达到 10 － 2 mN / m 数量级。同时，三者随 着浓度的升高，张力值略有升高，原因可能是在界面 张力达到最低值时，界面与油、水之间的相互作用达 到了一种平衡状态，随着表面活性剂浓度的增加，界 面处的相互作用受到不同程度的影响，破坏了这种 平衡状态，于 是 出 现 了 这 种 张 力 值 上 升 的 现 象［13］。 同时也说明，并不是表面活性剂的浓度越高，油水界 面张力就越低。 2． 2 改变润湿性能力
收稿日期： 2012-03-20 修改稿日期： 2012-04-04 作者简介： 舒政（ 1966 － ） ，男，四川广安人，西南石油大学副教授，主要从事提高采收率研究。电话： 13032839867，E －
mail： shuzhengvictor@ sina． com 通讯联系人： 丁思家。电话： 13808178040，E － mail： dinghy12@ 126． com
我国低渗透油藏有着丰富的储量，目前我国已 探明的低渗透油田地质储量为 141 × 108 t，占全部 探明地质储量的 49． 2% ，低渗透油藏的开发已成为 石油开发的主力战场，在我国占有重要的战略地位， 但是低渗透油藏储量动用程度不高，提高低渗透油 藏原油采收率的潜力巨大［1-2］。低渗透油藏储层渗 透率低、孔隙度小、水驱残余油饱和度高、注水压力 高、采收率低、开发效果差。由于低渗透油层的这些 特殊性，常规水驱采收率很低，目前在中、高渗透层 已成功推广应用的能够大幅提高采收率的技术（ 如
2 结果与讨论
2． 1 界面张力 一般认为洗油效率是影响原油采收率的众多因
素中最重要的参数之一，而降低油水界面张力是提 高洗油效率的主 要 途 径［12］。 实 验 用 模 拟 水 配 制 不 同浓度的 3 个系列的表面活性剂溶液，并在储层温 度下测其与原油之间的界面张力值，结果见图 2。
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