無(wú)堿表面活性劑聚合物二元復(fù)合驅(qū)油體系的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

無(wú)堿表面活性劑聚合物二元復(fù)合驅(qū)油體系的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

目前，三次采油法主要包括聚合物驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。聚合物驅(qū)依靠提高注入流體的黏度,改善流度比,擴(kuò)大波及系數(shù)。同時(shí)聚合物有黏彈性,也有利于提高驅(qū)油效率。但是,注入液與原油之間的界面張力很高,對(duì)原油基本上沒(méi)有增溶和乳化能力,因而該技術(shù)受到限制,其提高采收率幅度一般只有10～15個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí),目前的聚合物沒(méi)有抗鹽、抗菌、抗氧化的功能,因此不適合于污水配制。二元或三元化學(xué)復(fù)合驅(qū)目的是要實(shí)現(xiàn)油水超低界面張力,同時(shí),保持注入流體黏度,進(jìn)一步提高采收率。但是,不同組分化學(xué)劑的混合物在油藏多孔介質(zhì)中的吸附、擴(kuò)散和運(yùn)移等性能特征差異較大,導(dǎo)致在油藏孔隙中驅(qū)油時(shí)的“色譜效應(yīng)”和不理想的“協(xié)同效應(yīng)”,其提高采收率的幅度也只有20個(gè)百分點(diǎn)左右。無(wú)堿表面活性劑/聚合物二元復(fù)合驅(qū)油體系相對(duì)于三元復(fù)合驅(qū)來(lái)說(shuō),配方中去掉了堿,可以最大限度地發(fā)揮聚合物的黏彈性,減弱由于堿的存在引起的腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象,保持超低界面張力的同時(shí),驅(qū)油效果也能接近三元復(fù)合驅(qū),同時(shí)提高了化學(xué)驅(qū)油劑的環(huán)保性能。因此二元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)成為三次采油新的研究方向。1表面活性劑的選擇二元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)中由于沒(méi)有堿的協(xié)同作用,因此,表面活性劑的好壞是關(guān)系到體系驅(qū)油效果的關(guān)鍵,好的復(fù)合體系要達(dá)到10-3mN/m超低界面張力值。1.1復(fù)配體系配方的評(píng)價(jià)優(yōu)選能與原油形成超低界面張力的表面活性劑,是二元復(fù)合體系評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。通過(guò)35種不同類型表面活性劑/聚合物復(fù)合體系的界面張力評(píng)價(jià),RMA-1新型無(wú)堿驅(qū)油用表面活性劑濃度在0.3%時(shí),油水界面張力值能達(dá)到10-3數(shù)量級(jí),滿足超低界面張力要求。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行二元復(fù)合驅(qū)配方的評(píng)價(jià)工作。將3種(低分抗鹽聚合物、中分聚合物、超高分聚合物)不同聚合物與表面活性劑配伍,采用清配清稀、清配污稀、污配污稀3種配制方式,研究不同類型聚合物與表面活性劑之間的協(xié)同作用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并考慮到化學(xué)驅(qū)今后解決礦場(chǎng)污水利用問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)核算,評(píng)價(jià)均采用清配污稀方式。實(shí)驗(yàn)油水為采油廠深度處理污水及脫水原油。選用RMA-1新型無(wú)堿驅(qū)油用表面活性劑/超高分聚合物二元復(fù)合體系進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。1.2元復(fù)合體系界面張力及乳化穩(wěn)定性二元復(fù)合驅(qū)油體系室內(nèi)配方評(píng)價(jià)還要求二元復(fù)合體系與試驗(yàn)區(qū)塊油水條件配伍性、熱穩(wěn)定性、抗鹽性、抗硬水性、乳化性能好,驅(qū)油效率高。表面活性劑分子在與原油性質(zhì)組分匹配時(shí),才能發(fā)揮其界面活性。分子量具有一定分布的表面活性劑才能在油水界面上形成超低界面張力。對(duì)于性能較高的驅(qū)油體系來(lái)說(shuō),所要求的超低界面張力區(qū)域越寬越好。圖1是某油田不同地區(qū)油水條件評(píng)價(jià)二元復(fù)合體系,結(jié)果表明,表面活性劑濃度在0.1%～1.0%范圍內(nèi),都能形成10-3數(shù)量級(jí)的超低界面張力值。體系的界面活性范圍較寬。復(fù)合體系的物理化學(xué)性能穩(wěn)定,才能保證在驅(qū)替液從注入地層開始至采出的數(shù)月或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),保持較高的驅(qū)油效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,二元復(fù)合體系穩(wěn)定90d后,黏度保留率較高,界面張力仍然能保持在10-3mN/m。復(fù)合體系的黏度穩(wěn)定性符合要求。NaCl濃度在1000～8000mg/L時(shí),二元復(fù)合體系的界面張力保持在10-3mN/m數(shù)量級(jí),說(shuō)明其抗鹽性能較好。通常,超低界面張力出現(xiàn)在一個(gè)適中的含鹽量范圍內(nèi)。在最佳礦化度時(shí)界面張力降到最低;超過(guò)此最佳礦化度后,界面張力又隨礦化度增加而上升。圖2為表面活性劑抗鹽性能評(píng)價(jià)結(jié)果。圖2表明,NaCl濃度小于4000mg/L,復(fù)合體系的界面張力值能達(dá)到10-3mN/m。隨礦化度的增加,體系界面張力略有上升,但在一定的礦化度變化范圍內(nèi),體系界面張力可保持在超低界面張力數(shù)量級(jí)以內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)污水加入一定量的鈣、鎂離子,應(yīng)用該種污水復(fù)配復(fù)合體系,界面張力檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,隨著鈣、鎂離子含量的增加,模擬硬水的體系界面張力值變化不大,界面張力仍然保持在10-3mN/m數(shù)量級(jí)。說(shuō)明此種表面活性劑的抗硬水性較好。地層水中二價(jià)陽(yáng)離子(Ca2+、Mg2+)含量相對(duì)較低,Ca2+、Mg2+總量均低于50mg/L,因此Ca2+、Mg2+總量濃度范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)復(fù)合體系界面張力產(chǎn)生顯著影響。將復(fù)合體系溶液進(jìn)行高速剪切后,黏度保留率控制在30%～40%,驗(yàn)證經(jīng)過(guò)炮眼及地層剪切后,復(fù)合體系界面張力變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,界面張力仍然能夠保持在10-3mN/m數(shù)量級(jí)。說(shuō)明此二元復(fù)合體系的抗剪切性能較好。無(wú)堿表面活性劑濃度0.1%～0.3%,在50mL具塞比色管中加入1∶1的脫水原油和表面活性劑,進(jìn)行乳化性能評(píng)價(jià)及乳化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(見表1),二元復(fù)合體系與原油間形成的乳化層穩(wěn)定,放置在45℃的恒溫箱中,保存60d后,乳化層未發(fā)生明顯變化,析水量變化小,體系乳化性能較好。實(shí)驗(yàn)條件為采油廠深度處理污水及脫水原油。2巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究在模擬油田實(shí)際油藏情況,在45℃條件下,利用天然巖心開展二元復(fù)合體系驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。分別用清水和污水配制的高分子量和超高分子量聚合物溶液進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn),0.3PV二元+0.2PV聚合物保護(hù)段塞(超高分聚合物濃度700mg/L,黏度16.4mPa·s)+后續(xù)水驅(qū);使用巖心長(zhǎng)為10cm,驅(qū)替速度0.2mL/min。實(shí)驗(yàn)條件與人造巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)相同,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從以上二元體系對(duì)天然巖心的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,滲透率為600×10-3μm2左右的巖心采收率提高15個(gè)百分點(diǎn)以上,滲透率為2200×10-3μm2左右的巖心采收率提高20個(gè)百分點(diǎn)左右,說(shuō)明對(duì)于高滲透率的天然巖心聚合物擴(kuò)大波及體積作用更明顯。另外對(duì)于低滲透率天然巖心由于發(fā)揮了表活劑的微觀洗油和聚合物擴(kuò)大波及體積的協(xié)同作用,采收率也可提高15個(gè)百分點(diǎn)以上。3界面張力及黏度穩(wěn)定性(1)無(wú)堿表面活性劑/聚合物二元復(fù)合驅(qū)油體系與長(zhǎng)垣不同地區(qū)的油水配伍性好,可在較寬的范圍內(nèi)獲得超低界面張力值。(2)二元復(fù)合體系具有較好的界面張力及黏度穩(wěn)定性,穩(wěn)定時(shí)間90d后,仍然具有較低的界面張力值及較高的黏度保留值。(3)二元復(fù)合體系在抗鹽性、