大庆油田三元复合驱油体系相行为研究

通过表面活性剂浓度、含盐量、碱、醇等对相态影响研究发现,低浓度三元复体系在合适的pH值和含盐量下,与模拟油或原油都可以形成三相,而且与模拟油形成的表面活性剂富集中间相的表面活性剂浓度非常高。这样的三元体系与原油可以形成超低界面张力和中间乳化相,但这种中间混合层不透明,为乳白色,可以稳定很长时间,通过分析发现中间混合层粒径大部分在100nm以内。粒度分析和冷冻蚀刻透射电镜技术表明,中间混合层为胶束、微乳液、乳状液等表面活性剂聚集体共存的结构,其中微乳液结构占主要地位,这些认识对我们了解三元复合驱的驱油机理具有非常重要的理论和现实意义。     

二元复合驱体系性能及微观驱油机理研究

无碱表面活性剂加聚合物的二元复合驱油体系能与原油形成超低界面张力,相对于三元复合驱来说,配方中去掉了碱,可以最大限度发挥聚合物的粘弹性,减弱腐蚀、结垢现象。研究了无碱表面活性剂理化性能,在试验区油水条件下,对其进行了配伍性、稳定性、抗剪切性、乳化性、流变性、粘弹性等方面的评价,同时从微观进行了提高采收率驱油机理研究,为二元复合驱体系大规模矿场试验提供依据。二元复合驱室内驱油实验提高采收率13个百分点。     

表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系性能研究

表面活性剂DWS与大庆原油形成超低油水界面张力,矿化度对油水界面张力的影响不明显;表面活性剂不影响聚丙烯酰胺的增黏性能,与聚合物配伍性好,但在油砂上的吸附量相对较大。在低渗透天然岩心上,水驱后二元复合驱平均提高采收率12.0%。在近似黏度和界面张力条件下,三元复合体系比二元复合体系多提高采收率3~5个百分点,但三元复合体系比二元体系的化学剂成本高。亲水亲油平衡是无碱表面活性剂形成超低界面张力的机理,疏水碳链长,相对分子质量大是无碱表面活性剂的一个特征。合成无碱表面活性剂的方向包括选用更长的单一疏水碳链,或合成含两个疏水碳链的双子表面活性剂。     

油水界面张力对三元复合驱驱油效果影响的实验研究

用组分、结构相近的同系列表面活性剂配制三元复合体系,进行不同平衡界面张力和瞬间界面张力条件下的岩心驱油实验和微观驱油实验,通过岩心驱油实验结果分析油水间平衡、瞬间界面张力对驱油效果的影响规律;通过微观驱油实验结果分析低界面张力体系能够提高驱油效率的机理。结果表明,较低的平衡和瞬间界面张力有利于三元复合体系提高采收率。其机理是：三元复合体系的低界面张力有利于水驱后剩余油的启动和运移。     

无碱二元体系的黏弹性和界面张力对水驱残余油的作用

三元复合驱含碱驱油体系会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,引起地层粘土分散和运移、形成碱垢及导致地层渗透率下降。为此提出利用不加碱可形成超低界面张力的聚合物/甜菜碱表面活性剂二元复合体系驱油。通过流变性实验及微观模型驱油实验,分析了表面活性剂对聚合物表面活性剂二元复合体系黏弹性的影响和聚合物表面活性剂二元复合体系的黏弹性及界面张力对采收率的影响。对聚合物表面活性剂二元复合体系提高水驱后残余油采收率机理的研究表明:在驱替水驱后残余油过程中,聚合物表面活性剂二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂的超低张力界面特性,水驱后残余油以油丝和乳状液形式被携带和运移,随着二元驱油体系的黏弹性的增加和界面张力的降低,水驱后二元驱后的采收率增加,降低界面张力的驱油效果(指达到超低)比提高体系的黏弹性的效果更明显。     

疏水缔合聚合物/碱/表面活性剂三元复合驱体系界面张力特征研究

研究了疏水缔合聚合物/碱/表面活性剂三元复合驱体系与大庆原油形成低界面张力的特征.结果表明,在降低界面张力方面,碱与表面活性剂间存在显著的协同效应;疏水缔合聚合物具有一定的降低油水界面张力能力,其对三元复合驱体系的平衡界面张力影响不大,对体系的动态界面张力具有比较显著的影响.碱、表面活性剂质量分数对琉水缔合聚合物三元复合驱体系/大庆原油间界面张力有很大影响,碱和表面活性剂最佳质量分数分别为1.0%～1.2%和0.1%～0.3%.     

三元复合体系驱油性能的动态变化及其对 采收率的影响

三元复合体系渗流过程中,聚合物的剪切降解和表面活性剂的吸附、滞留等导致体系驱油性能动态变化,影响其到达油藏深部的实际驱油能力。为了探讨驱油过程中复合体系性能的变化及其对复合驱采收率的影响,考察了渗流速度和运移距离对三元复合体系黏度的影响及体系油水界面张力在运移方向上的动态分布特征,研究了复合体系性能变化对采收率的影响。结果表明,渗流速度和运移距离对三元复合体系黏度和油水界面张力的影响较大。随渗流速度的增大复合体系黏度显著降低,渗流速度大于10 m/d时体系黏度变化较小;复合体系的剪切降解主要发生在注入端或近井地带,到达模型或油藏深部后运移距离的增大不会造成体系黏度的显著降低;复合体系界面张力随运移距离的增大显著升高,注入量较小时仅能在注入端或近井地带形成超低界面张力,注入量达到3.0 PV时可在填砂模型深部形成超低界面张力;渗流过程中复合体系界面张力对体系驱油能力的影响较黏度的影响更为显著,使复合体系达到油藏深部后仍保持超低界面张力是复合驱提高采收率的关键之一。     

基于低质量浓度表面活性剂的复合驱效果评价

以往为了达到超低界面张力,复合驱大多使用较高质量浓度的表面活性剂,通常为1 000~3 000 mg/L,不仅增加了成本且未必能取得好的驱油效果。为了探究低质量浓度表面活性剂的驱油效果,设计了低质量浓度表面活性剂的复合驱物理模拟实验。静态实验结果表明,在低质量浓度表面活性剂条件下,油水界面张力可达到10-2mN/m数量级及以下,加碱后,界面张力更低;碱和表面活性剂都会对聚合物的粘度和粘弹性产生影响,碱在较高温度下会大幅度降低复合体系的粘度和粘弹性。驱油实验结果表明,与水驱相比,在所选择的低质量浓度表面活性剂驱油体系中,表面活性剂—聚合物二元复合驱和碱—表面活性剂—聚合物三元复合驱均可提高采收率19.5%以上,三元复合驱的驱油效果最好,提高采收率21.8%以上。这表明低质量浓度表面活性剂驱油体系驱油效果很好。     

大庆油田三元复合驱驱油效果影响因素实验研究

通过岩心物理模拟实验及微观驱油实验,分析了界面张力、三元体系粘度、乳化油滴产生及岩石润湿性对三元复合驱驱油效果的影响规律和影响机理。研究结果表明,油水间平衡、动态界面张力大幅度降低可有效提高三元复合驱驱油效率,进行三元复合驱时,油水界面张力须降到10^-3mN/m数量级;增加体系粘度能够扩大三元复合驱的波及体积,水油粘度比大于2是三元复合驱提高采收率幅度达到20%的必要条件;乳化的油滴产生是三元复合驱提高驱油效率的主要形式,油水界面张力越低、驱替体系粘度越大,乳化油滴的产生能力越强,驱油效果越好;三元复合驱能够驱替亲油岩石表面的油膜,促进岩心润湿性由亲油向亲水转化。     

三元复合驱阴离子表面活性剂

三元复合驱中的表面活性剂是利用可降低油水间界面张力的特性,使岩石孔隙中的残余油被剥离、启动并形成油墙。为了保证三元复合驱体系在应用过程中,发挥其提高采收率的性能,表面活性剂应满足下列基本要求:具有良好的驱油性能;具有良好的经济性;易于实现大规模生产;绿色无污染。以重烷基苯磺酸盐为主剂的三元复合驱油体系是目前大庆油田已经工业化的驱油用表面活性剂产品,这种表面活性剂的特点是原料的组成相对清楚,性质稳定,易于实现大规模工业化生产。     

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，油层流体的筛选以及油层岩石矿物组成的优选     

三元复合驱油体系中强碱与原油之间作用的实验

喇嘛甸油田三元复合驱现场取样检测发现,部分采出井和中间井采出液检测不到表面活性剂却能达到超低界面张力,但在注入的三元体系采出液中,若无表面活性剂则无法达到超低界面张力,说明强碱和原油之间能够相互作用生成类似表面活性剂的物质。因此,对三元体系中的强碱和原油之间的作用进行了室内实验研究。通过研究强碱溶液与原油反应前后乳状液稳定性、乳化油组分、界面张力和原油物性的变化,分析了强碱与原油的作用效果。试验结果表明,强碱有助于原油形成比较稳定的乳状液,并生成了某种活性物质,降低了油水之间的界面张力;强碱与原油反应后,原油的重组分降低,轻组分增加,原油黏度降低,在矿场试验中起到了一定的驱油作用。     

ASP复合驱机理的研究与展望

国内外大量研究结果表明 ,如果将三元复合驱设计适当 ,仅需较低的活性剂浓度 ,以较低的成本即可获得较高的采收率。采用三元复合驱时 ,将产生协同效应 ,使油水界面张力降至 0 0 0 1mN/m以下。通过文献调研 ,综述了国内外三元复合驱的驱油机理、三元复合驱的配方设计及影响因素和三元复合驱的前景及展望。     

低碱三元复合驱油实验研究

针对三元复合驱体系在表面活性剂浓度一定的情况下，碱和聚合物浓度变化对体系粘度、界面张力有一定的影响，根据驱油效率实验，优选出三元复合驱体系中碱的最佳浓度范围。结果表明，就该实验所采用的三元复合体系。在考虑超低界面张力的同时，必须考虑体系的粘度，其超低界面张力并不是提高原油采收率的必要条件。     

复合驱中界面张力数量级与提高采收率的关系研究

文章分析了表面活性剂/聚合物二元复合驱和碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱驱油指标(超低界面张力必须达到10-3mN/m)理论的缺陷;在大量岩心试验的基础上,比较了不同界面张力下的采收率值,认为平衡界面张力为10-3mN/m不是表面活性剂驱油及复合驱的必要条件,平衡界面张力为10-2mN/m时也能达到与前者同样的驱油效果;并且只要瞬时界面张力达到10-3mN/m,也能达到较好的驱油效果,从而为表面活性剂复合驱的广泛应用提供了实验基础。     

无碱二元体系提高采收率研究

针对三元复合驱含碱驱油体系引起地层粘土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降,碱还会大幅度降低聚合物溶液的粘弹性,从而降低波及效率等问题,利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺-两性表面活性剂二元复合体系,通过可视化仿真岩心驱油试验和人造岩心驱油实验,研究了该二元复合体系的驱油效果。研究表明：在驱替水驱后残余油中,聚合物-两性表面活性剂二元体系可以同时发挥活性剂的超低界面张力特性和聚合物溶液的粘弹特性,使得该二元复合体系的采收率高于单一的表面活性剂体系和聚合物驱油体系。     

辽河油田欢50块表面活性剂／碱驱油研究

辽河油田欢５０ 块为低渗透油藏,孔隙度小,岩性致密,地层温度高,原油含蜡量高,凝固点高,导致生产时产量下降快,产能低,采出程度低。针对生产中的问题,进行了碱／ 表面活性剂复合驱提高原油采收率的研究。通过研究复合体系溶液与欢５０ 块原油的界面张力、复合体系溶液的长期热稳定性,从７ 种表面活性剂中筛选出既能降低油水界面张力,又能适应该油藏９９℃高温的表面活性剂,并研究了该表面活性剂和碱形成的复合体系在欢５０ 块油砂上的吸附以及复合体系溶液驱油效率。该体系在９９ ℃时能大幅度降低欢５０块原油的油水界面张力（达０．０１ ｍＮ／ｍ 以下） , 并具有很高的驱替效率,水驱后注入复合体系段塞,平均采收率达６５．２４ ％ ,相对于水驱,提高采收率平均为１８．４％ 。并运用核磁共振成像技术研究复合体系溶液的驱油机理,复合体系注入前后核磁共振成像结果表明,复合驱能提高驱替效率,在复合体系前缘形成富集油带,对进一步采出水驱剩余油明显有效。     

大庆油田强碱三元复合驱表面活性剂配方优化

烷基苯磺酸盐表面活性剂的性能直接影响强碱三元复合驱的开发效果。通过研究原油组成、油砂吸附等对烷基苯磺酸盐表面活性剂浓度及强碱三元复合体系界面张力的影响,建立了原油分子量与表面活性剂当量之间的定量匹配关系。结果表明,依据该定量匹配关系选择合适当量的表面活性剂可使三元复合体系与大庆地区 不同原油间达到超低界面张力,提高了强碱三元复合体系的适应性;原油组成影响表面活性剂在油水相中的分配比例,原油中的沥青质含量越高,水相中的表面活性剂浓度越低,原油组成对表面活性剂当量的影响较小;油砂吸附改变了表面活性剂的当量及组成分布,导致三元体系中表面活性剂的浓度降低、三元体系界面张力升高,可采取增加高碳组分、调整表面活性剂当量的方法,扩大复合体系在地下运移过程中的超低界面张力作用距离。图11表3 参16     

界面张力特征对三元复合驱油效率影响的实验研究

分别采用了油水平衡界面张力和瞬时动态界面张力为1mN/m、0.1mN/m、0.01mN/m和0.001mN/m的4种体系进行了岩心驱油试验.结果表明,在大庆油田三元复合驱中,油水动态界面张力最低值是影响驱油效果的重要因素,而不是平衡界面张力.动态界面张力最低值达到0.01mN/m时,体系的驱油效果与界面张力平衡值达到0.001mN/m时基本相同.因此,可以大幅度降低三元复合体系中碱的用量,甚至可以不用碱.此外,还可以降低对表面活性剂的苛刻要求,扩大表面活性剂的种类和范围.     

三元复合体系相行为特征及其对驱油效果影响

针对大庆油田改善三元复合驱的实际需求,通过测试三元复合体系在驱油实验前后粘度和界面张力变化,讨论了表面活性剂、碱和盐等化学剂浓度变化对三元复合体系相行为特征和采收率的影响。实验结果表明,表面活性剂除了能降低界面张力外,还有利于增加体系的粘度,碱能促进原油的乳化,盐对复合体系相行为变化比较敏感。研究结果还发现,碱和盐在复合驱驱油机理上有相似之处,盐可以部分替代碱,这不仅能够减小碱对地层伤害、优化复合体系配方,而且可以取得较好的经济效益。