乳化作用对弱碱三元复合驱增油效果的影响

近年来,石油科技工作者加强了三元复合驱驱油机理和提高驱油效果措施研究,认为乳化作用是提高复合驱增油效果的主要机理之一.依据矿场技术需求,以大庆油田A区弱碱三元复合驱矿场试验油井采出液和开采曲线为研究对象,开展了乳化作用对弱碱三元复合驱增油效果影响研究.结果表明:弱碱三元复合体系中表面活性剂可与原油发生乳化作用,生成油水乳状液,乳状液在岩心多孔介质中运移所产生的"贾敏效应"导致渗流阻力增加,提高注入压力,扩大波及体积效果变好,乳化作用还会引起采出液剩余压力即流压减小;采出液含水率对乳化类型影响较大,W/O型乳状液向O/W型乳状液转型的临界含水率在60％左右;采出液油水相中都溶解了部分表面活性剂,原油中表面活性剂能够增强乳化作用和提高乳状液稳定性.对矿场生产数据分析表明,储层内油水乳化作用愈强,乳状液稳定性愈好,弱碱三元复合驱增油降水效果愈好.     

基于乳状液渗流机理的三元复合体系设计方法及应用

大庆油田ASP(碱、表面活性剂、聚合物)三元复合驱矿场试验实施过程中,原油采出液出现了严重乳化现象,且乳状液的运移规律及其对提高采收率影响程度不明确。因此,开展长岩心模型实验,明确了乳状液渗流及驱油机理。结果表明:按照实际三元复合体系配方注入,随着运移距离的增加,乳化能力不断减弱,0.40倍孔隙体积时产生乳化段塞,0.60倍孔隙体积时乳化结束,乳化段塞长度为0.20倍孔隙体积。驱油实验显示,最佳的驱油段塞尺寸为0.30倍孔隙体积,实际乳化段塞未达到最佳尺寸,需要延长三元复合体系注入。实验真实反应了地层条件下三元复合驱乳化过程,明确了乳化规律以及乳状液段塞对驱油效果影响程度,对现场段塞设计和调整具有重要的指导意义。     

聚丙烯酰胺对克拉玛依复合驱采出液破乳过程的影响

实验发现聚丙烯酰胺的存在有利于新疆克拉玛依复合驱采出原油乳状液的破乳。本文详细介绍了新疆克拉玛依复合驱原油乳状液稳定性实验及其破乳过程中聚丙烯酰胺所起的作用。三元复合驱中由于碱、高聚物的加入,影响破乳过程的因素十分复杂,本文尝试从不同剂对乳状液界面性质影响的角度出发,通过微量量热法及界面张力的测定,探讨聚丙烯酰胺对三元复合驱采出液破乳过程的影响。     

大庆油田三元复合驱矿场试验动态特征

相对于其他提高采收率方法,三元复合驱对原油性质和油藏性质更为敏感。为此,大庆油田在室内研究成功的基础上,先后进行了5个三元复合驱矿场试验,研究了不同油藏特性、不同井距和不同配方的三元复合驱特征。试验结果表明,与聚合物驱相比,三元复合驱过程中注入能力下降幅度低,采出能力和综合含水的下降幅度大,在低含水期出现了乳化和结垢现象,三元复合驱比水驱提高采收率20%以上。尽管注采能力下降,但由于含水率大幅度降低,所以三元复合驱仍保持了较高的采油速度.     

大庆油田三元复合驱矿场试验动态特征

相对于其他提高采收率方法,三元复合驱对原油性质和油藏性质更为敏感。为此,大庆油田在室内研究成功的基础上,先后进行了5个三元复合驱矿场试验,研究了不同油藏特性、不同井距和不同配方的三元复合驱特征。试验结果表明,与聚合物驱相比,三元复合驱过程中注入能力下降幅度低,采出能力和综合含水的下降幅度大,在低含水期出现了乳化和结垢现象,三元复合驱比水驱提高采收率20%以上。尽管注采能力下降,但由于含水率大幅度降低,所以三元复合驱仍保持了较高的采油速度.     

ASP体系与大港和大庆原油的乳化特性研究

为了更为真实地反映化学驱中ASP三元复合体系与原油在地下的乳化过程,以大港和大庆原油为例,采用多测点长岩心,研究了不同碱用量条件下,NaOH/石油磺酸盐/部分水解聚丙烯酰胺三元复合体系在驱替过程中与原油的乳化特性.结果表明,ASP三元复合体系以油藏中的平均流速(约1m/d)驱替大港原油和大庆原油,在运移数厘米距离内就发生了乳化作用.ASP体系乳化原油的难易程度、乳化量及形成乳状液的稳定性与原油酸值、原油粘度和碱用量密切相关.碱用量越高,乳化量越大,乳状液越稳定.与高酸值、高粘度的大港原油相比,ASP体系与低酸值、低粘度的大庆原油易于发生乳化,但形成的乳状液稳定性较弱,乳化量较小.此外,实验结果还表明,乳化对提高采收率和采油速度有较大的贡献,乳化能力较好的体系,采油速度和采收率相对较高.     

三元复合驱采出液视粘度和乳状液类型测试

大庆油田近年来开展的三元（碱、表面活性剂、聚合物）复合驱矿场实验取得了大幅度提高原油采收率的良好效果。同时，采出液中残留的碱、表面活性剂和聚合物导致油水乳化程度加大，增加了采出液的处理难度。研究三元复合驱采出液流变性变化对该问题的解决具有重要意义。对此，Flock等对稠油及其乳化液的流变性进行了研究。本文对模拟三元复合驱采出液的视粘度和乳状液类型进行了测试。     

弱碱三元复合驱与强碱三元复合驱的对比

三元复合驱即将成为大庆油田的主导开发技术,为了推荐出合适的三元复合驱类型,对比研究了弱碱三元复合驱与强碱三元复合驱。研究表明,弱碱三元复合驱可以比水驱提高采收率20%以上,与强碱三元复合驱相当;弱碱三元复合驱与强碱三元复合驱乳化液粘度都超过100 mPa.s,两种类型三元复合乳化能力相差不多,甚至弱碱三元复合驱乳化能力还略强一些;在注采能力、采油速度方面,弱碱三元复合驱甚至高于强碱三元复合驱;特别是在结垢程度上,弱碱三元复合驱比强碱三元复合驱弱,对生产井的影响较小。因此,在三元复合驱推广应用时应当选用弱碱三元复合驱。     

原油物性和驱油剂类型对产液油水分离特性的影响

三元复合驱采出液相分离过程中水相含油量受原油物性和驱油剂类型差异的影响程度远大于油相含水量所受影响的程度。原油物性和驱油剂类型相比,对三元复合驱采出液相分离过程中水相含油量影响最大的因素是原油物性,其次是表面活性剂类型,聚合物类型差异的影响不显著;对油相含水量影响最大的因素是原油物性,聚合物类型和表面活性剂类型的影响均不显著。三元复合驱工业化应用后大庆油田长垣地区北部采出液的油水分离难度最大。     

正韵律模型三元复合体系驱油实验研究

将3支不同气体渗透率单管人造岩心并联,分别计量3支岩心产出油水,模拟二维纵向非均质正韵律油层,进行三元复合体系驱油实验,根据实验结果综合分析油层纵向各部位三元复合体系驱油前后的含水率、产液百分比、原油采收率等变化特征和渗流机理。又利用二维纵向正韵律3层非均质人造岩心进行三元复合体系驱油与水驱油的对比实验,将水驱后和三元复合驱后的一组岩心剖开摄像录入计算机中,利用彩色图像量化分析系统对内部各层进行量化分析,综合分析纵向非均质层状正韵律人造岩心三元复合体系驱油的波及系数及驱油效率。三元复合驱油水流度控制和原油乳化能够明显减缓层间矛盾,大幅度提高原油采收率,且中渗透率层提高采收率幅度最大;二维纵向非均质正韵律模型三元复合驱油过程中,高渗透率层以提高驱油效率为主,中渗透率层既提高驱油效率也扩大波及体积,低渗透率层以扩大波及体积为主。驱油效率占提高采收率的比例平均为55.75％。图6表1参1     

自发乳化驱油方法Ⅱ:自发乳化驱油试验研究

研究了模拟油在岩心中的自发乳化驱油效果及提高采收率机理。不同渗透率岩心中,自发乳化驱油效果好于表面活性剂驱及聚合物驱。碱聚合物自发乳化驱替后采收率在水驱基础上还可提高23.7%,远远高于单独碱自发乳化驱、聚合物驱和表面活性剂驱,说明这一自发乳化驱油体系具有良好的驱替能力,能够大幅度提高采收率。模拟油在岩心中的自发乳化驱采收率和总采收率分别为24.5%和71.8%,与超低界面张力聚合物表面活性剂驱相近。高于三元复合驱、高浓聚合物驱。微观驱油试验证实光刻模型中发生了自发乳化现象。残余油自发乳化成小油滴,很容易穿过孔喉,以水包油型乳化状态开采出来。     

A correlation between interfacial tension,emulsifying ability and oil displacement efficiency of ASP system for Daqing crude oil

Abstract

Interfacial tension and emulsification are important to enhance oil recovery. There is almost none quantitative research on their correlation for Daqing crude oil. Experiments are performed to find out the correlation between different interfacial tension, emulsification and chemical flooding oil displacement efficiency. The authors changed the structure of surfactant to make characteristics of interfacial tension different significantly and build the relationship between interfacial tension parameters and chemical flooding oil displacement efficiency by physical simulate experiments. The ultralow interfacial tension index (expressed by S) is established by orthogonal test and actual significance of interfacial tension curves. The fitting formula between S and chemical flooding oil displacement efficiency (E) is: E = 0.856 ln(S) + 13.849. The emulsifying ability includes two aspects O/W and W/O. Authors changed the structure of surfactant to make characteristics of ASP systems have similar interfacial property but different emulsification property. Compared the oil displacement efficiency of these systems, built the correlation between emulsifying ability and chemical flooding oil displacement efficiency for Daqing crude oil.

This paper established the index of ultralow interfacial tension and emulsification, and summed up the formulae based on that with oil displacement efficiency. The quantitative evaluation of ASP system can optimize the existing evaluation methods and deepen understandings on flooding mechanism for Daqing crude oil.     

驱油FPS-B剂的表界面化学性能和微观驱油机理

利用环境扫描电子显微镜观察了FPS-B剂胶束聚集体和乳状液的微观形态。采用静态实验和核磁共振法研究FPS-B剂的乳化增溶性和润湿性,并进行了模型驱油实验。结果表明,FPS-B剂具有较强的乳化增溶性,并且在不同含水率条件下形成不同类型的乳状液,不但可以保持岩石的水湿状态而且可以将亲油岩石不同程度地转变成亲水状态。在此基础上,从分子结构和性质方面分析了产生这种现象的原因及机理。微观驱油实验结果表明,在水湿和油湿岩心模型中FPS-B剂驱的采收率提高值接近三元复合驱提高值,高于二元驱提高值,扩大了洗油效率,提高了原油采收率。     

化学驱波及效率和驱替效率的影响因素研究

在对一个非均质程度严重的油藏进行波及效率和驱替效率定量描述的基础上,利用我国自行研制的ASP数值模拟软件,建立了一系列正韵律二维剖面地质模型,对比研究不同的油藏非均质性对化学驱波及效率和驱替效率的影响.在渗透率层间级差相同的情况下,高渗透层厚度与总厚度的比例不同,聚合物驱和三元复合驱的驱油效果不同;分析研究了重力作用对三元复合驱驱油效果的影响,并提出注采井距的缩小会削弱重力作用的影响.研究表明,地质模型不同,化学驱驱油效果的差异很大.对三元复合驱和聚合物驱进行油藏适应性研究,对提高水驱后采收率有着十分重要的意义.图3表2参7     

三元复合驱提高原油采收率的三维物理模拟研究

建立了三元复合驱纵向非均质油藏物理模型。在该模型上布置了压差传感器和饱和度测量探针,测量了三元复合驱的开采效果、压力场和饱和度场变化,研究了三元复合驱提高波及效率与驱油效率的宏观渗流机理。对于纵向非均质油藏,三元复合剂在油藏内的吸附、滞留、乳化等作用下使阻力增大、压力上升及流动转向。在平面上,三元复合剂从主流线流向两侧非主流线的剩余油区,驱替出剩余油,提高了平面上的宏观波及范围;在纵向上,三元复合剂从高渗透层内流向中低渗透层,提高了纵向波及范围。在三元复合剂的协同作用下,不仅驱替出高渗透层及主流线上的残余油,而且驱替出中低渗透层、非主流线上的剩余油。因此,三元复合驱可以提高波及效率和驱油效率,从而大幅度提高了原油采收率。     

化学驱波及效率和驱替效率的影响因素研究

在对一个非均质程度严重的油藏进行波及效率和驱替效率定量描述的基础上,利用我国自行研制的ASP数值模拟软件,建立了一系列正韵律二维剖面地质模型,对比研究不同的油藏非均质性对化学驱波及效率和驱替效率的影响。在渗透率层间级差相同的情况下,高渗透层厚度与总厚度的比例不同,聚合物驱和三元复合驱的驱油效果不同;分析研究了重力作用对三元复合驱驱油效果的影响,并提出注采井距的缩小会削弱重力作用的影响。研究表明,地质模型不同,化学驱驱油效果的差异很大。对三元复合驱和聚合物驱进行油藏适应性研究,对提高水驱后采收率有着十分重要的意义。图3表2参7     

Optimal design of a novel oil–water separator for raw oil produced from ASP flooding

Oil recovery can be greatly enhanced with the ASP (Alkali/Surfactant/Polymer) flooding technology by increasing sweeping efficiency and displacing efficiency. But the emulsification of the residual chemical in the recovered oil from ASP flooding makes it very difficult to separate water from oil. To make the oil–water separation of ASP products more efficient to meet the discharge standards, some improvements need to be made on regular oil–water separators. Based on the physical properties of ASP products in Daqing Oilfield, novel packing and newly designed Crude oil–water separator are studied in this paper. Orthogonal test is used to optimize the design of the novel separator, including the structure and material of coalescent packing, as well as the operating conditions. Experiment results suggest that the separation efficiency of the new type separator is higher than 98%. Both the outlet oil phase and the water phase have met the corresponding standards. Oil concentration in the discharge water is reduced to 600 mg L^− 1 and average drop size is about 6 μm. It can be easily concluded that the new type separator has a better performance on the oil–water separation of ASP products. At the end of this paper, the drop size distribution (DSD) in the outlet water is analyzed to provide data for the wastewater treatment process following the crude oil–water separation.     

极限含水条件下三元复合驱及聚合物驱提高采收率效果分析

以大庆油田杏二西油层为例，探讨长期含水100％、地层中的原油以残余油为主条件下化学驱提高原油采收率的问题。在杏二西油层实施了三元复合驱试验，中心井区提高采收率幅度达19．46％，表明对于水驱采出程度非常高、地层中的原油主要是残余油的油层，采用三元复合驱可大规模驱动残余油、大幅度提高驱油效率。三元复合驱提高采收率机理是大幅度提高驱油效率及扩大波及体积，而聚合物驱则仅通过扩大波及体积提高油田采收率，无法提高驱油效率。油田大量实际资料和杏二西油层数值模拟研究表明，对高含水、以残余油为主的油层采用聚合物驱不能提高驱油效率，因而其提高采收率幅度低，对类似杏二西油藏条件的油层不宜采用聚合物驱，而宜采用三元复合驱提高采收率。图4参24     

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。