自发乳化微观驱油机理研究

利用可视化的微观光刻模型,通过显微观察和录像手段,直接观测了自发乳化驱油方法驱替水驱后的柱状残余油、岛状残余油、膜状残余油和盲端残余油时发生的现象,详细研究了自发乳化驱油方法提高原油采收率的微观机理,即：减小毛管力、界面扰动“拉油”、弹性变形“挤油”、降低界面张力和乳化液滴通过堵塞孔喉提高波及系数等,进一步完善了自发乳化驱油方法理论体系。     

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。     

自发乳化驱油方法Ⅰ:自发乳化驱油配方研究

研究油相含油酸和水相含碱的自发乳化体系。通过煤油体系自发乳化试验,探讨了乳化率随碱浓度和油酸浓度的变化规律,筛选出煤油体系的最佳配方。应用激光粒度仪测得了乳液的平均粒径和粒径分布,结果表明,自发乳化体系的平均粒径随碱浓度增加而增大,Na2CO3体系的粒径分布窄,粒径较均匀,稳定性好,平均粒径约为2.5μm。     

不同水油黏度比下乳化对稠油复合驱的影响

化学复合驱是稠油提高采收率的关键技术之一,当前复合体系研发中越发强调乳化降黏机理,形成了高效乳化体系,但是强乳化产生的驱油增量尚不清楚,难以判断乳化对驱油的实际贡献。利用性能显著不同的1#（超低界面张力复合体系）、2#（乳化复合体系）、3#（兼顾超低界面张力和乳化的双效复合体系）体系,开展了系列的界面张力、乳化性能和不同水油黏度比下的驱油对比研究。结果表明,2#乳化复合体系和3#双效复合体系较1#超低界面张力复合体系更能稳定稠油乳状液。乳化对稠油复合驱的贡献因水油黏度比的不同而存在差异：水油黏度比小于0.200时,3#双效复合体系较1#超低界面张力复合体系采收率增幅高3.6%～6.7%,乳化能够增强体系驱油能力;当水油黏度比大于等于0.200时,3种复合体系驱油效果相近,乳化的影响显著减小,甚至可以忽略。泡沫复合驱较二 元复合驱采收率增幅显著提高,且其可将稠油驱替对复合体系乳化性能要求的水油黏度比界限从0.200减小到0.150。对于稠油复合驱,应依据水油黏度比的差异,确定对复合体系性能的要求。     

稠油驱油体系乳化能力和界面张力对驱油效果的影响

 提出了定量表示表面活性剂体系乳化稠油难易程度的参数"乳化最小转速"。在55℃下测定了7种不同驱油剂与桩106-15-X18普通稠油组成的体系的油-水动态界面张力和乳化最小转速,并对其中5种驱油剂-稠油体系进行了室内驱油实验。结果表明,驱油剂-稠油体系乳化最小转速与其油-水动态界面张力没有对应性,而且,驱油剂-稠油体系的油-水动态界面张力与其采收率也没有一定的规律性,但乳化最小转速与采收率有较好的对应关系,乳化最小转速的体系采收率高,即乳化能力高的体系驱油效果好,乳化能力低的体系驱油效果差。     

超低界面张力型与乳化型复合体系驱替稠油特征对比

为了明确超低界面张力(IFT)和乳化机理对稠油复合驱提高采收率的影响,研究了两种分别以超低IFT和良好乳化性为导向的复合体系的IFT、乳化性能、泡沫性能和驱油性能。结果表明,超低IFT型复合体系可将油水IFT降至2.6×10^-4mN/m,但其形成乳状液的稳定性、体系起泡性和泡沫稳定性均较乳化型复合体系差,而后者仅可将油水IFT降至0.25 m N/m。尽管超低IFT型与乳化型复合体系性能相差较大,复合驱过程中,由于体系扩大波及体积能力相对较弱,两种体系提高采收率增幅相差较小。超低IFT型泡沫驱采收率增幅可达38.3%,显著高于乳化型泡沫驱的28.9%。在泡沫辅助下,超低IFT洗油机理比乳化降黏机理更为关键。超低IFT型泡沫驱驱替稠油的采收率增幅大于大段塞复合驱,前者0.3 PV化学剂用量下的增幅达38.3%,后者0.5 PV化学剂用量下的增幅仅为30.7%。超低IFT型泡沫驱是目前提高稠油采收率较好的方式,单一复合体系驱替稠油存在化学药剂的潜在浪费。图7表1参15     

孤岛油田中一区聚合物驱先导试验效果评价及驱油特征

孤岛油田中一区聚合物驱先导试验是在多层、高温、高含水、常规开发井网和污水配注条件下进行的，利用矿场试验资料和数值模拟研究结果，评价了其试验效果，研究了聚合物驱油特征。     

特高温油藏增粘型乳液驱油体系的研制

针对特高温油藏,提出了一种全新的化学驱油方法——增粘型乳液增效表面活性剂驱油技术。该技术的核心是研制具有耐高温、乳化增粘和强洗油性能的增粘型乳液驱油体系,用于特高温油藏进一步提高原油采收率。为此,设计研发了以烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐为主剂、以乳化增粘为主要功能的乳液表面活性剂CH-13,适用于90～130 ℃的高温油藏。实验结果表明：当乳液表面活性剂CH-13质量分数为2%～5%时,增溶水率随乳液表面活性剂质量分数增大而迅速增大;当水相体积小于总体积的55%时,乳液表面活性剂CH-13可以促使油水两相形成以油包水型为主的增粘型乳液,其乳化增粘率达到300%。室内物理模拟实验结果表明,多轮次交替注入乳液表面活性剂和低张力表面活性剂可提高原油采收率15.8%～20.2%。     

碱水驱油过程中界面张力变化规律

通过一系列试验，深入研究了碱驱过程中界面张力的变化规律。在碱／原油萃取实验中发现，原油被碱萃取后仍存在界面活性，萃取对界面张力最低值影响不大，使界面张力平衡值升高；低酸值原油被萃取后所受影响要大于高酸值的原油；已萃取原油后的碱液与新原油之间的界面张力将大幅度降低，可以使其最低值和平衡值都达到超低。此研究工作对碱驱的动态驱油机理有了更进一步的认识，所获得的结果对化学驱配方的筛选及机理研究具有指导意义     

稠油降黏剂驱提高采收率机理

为系统研究降黏剂驱这一新的开发方式提高采收率机理,应用单管填砂驱油模型、三维填砂驱油模型和微观玻璃刻蚀驱油模型,测试降黏剂驱的驱油效率和波及系数,并对其原因进行分析。实验结果表明,降黏剂驱通过提高驱油效率和增加波及系数提高采收率。与水驱相比,降黏剂驱可提高驱油效率13%,其机理为:①分散乳化,形成水包油的小油滴,有利于通过狭窄的喉道,降低原油的表观黏度;②降低界面张力,增加毛管数,降低残余油饱和度。同时,降黏剂驱将波及系数由水驱时18.8%提高到39.9%,其机理为:①乳液调驱,分散乳化的原油进入水窜通道,水渗流面积减小、阻力增加,后续注入液进入以前未波及区域;②贾敏效应,降黏乳化小油滴聚并成大油滴堵在孔喉处,周围驱替液转向。研究明晰了降黏剂驱提高采收率机理,为后续开发技术界限研究及现场应用奠定基础。     

Effect of a type of spontaneous emulsification and viscosity reduction agent on the properties of heavy oil

In order to achieve the highly efficient development of heavy oil reservoirs, fatty acid alkanolamide bipolyoxyethylene ether (NS) is used to emulsify the oil spontaneously. After 12 hours' standing at the temperature of 65°C, the equal volume heavy oil can be completely emulsified in the NS solution with mass concentration of 20000 mg/L to form a oil in water emulsion. Under the action of NS, the oil-water interfacial tension can be reduced to below 10^?3mN/m, the oil-water interfacial viscosity and the absolute value of the zeta potential can be increased to a higher value, which can stabilize the emulsion. The formed droplet is small and its distribution is uniform. When the salinity is less than 50000 mg/L, the properties of the emulsion is stable. The results can provide theoretical basis for field application of spontaneous emulsification flooding in heavy oil reservoirs.     

油溶性枝型稠油降粘剂的合成与性能评价

针对目前油溶性稠油降粘剂存在的选择性强和降粘效果差等问题,研制了一种油溶性枝型稠油降粘剂,该降粘剂分子结构中含有极性基团和烷基。极性基团可以降低稠油中胶质和沥青质的氢键作用,烷基可以增加油溶性枝型稠油降粘剂的溶解能力,从而提高其降粘效果。油溶性枝型稠油降粘剂通过2步法合成得到,通过对其合成条件的讨论发现,该油溶性枝型稠油降粘剂的最佳合成条件为:乙二醇、环氧氯丙烷和十八酰氯的摩尔分数之比为4∶4∶1.5;第1步主链反应温度为110℃,反应时间为8h,促进剂N的质量分数为1.4%;第2步接枝反应温度为110℃,反应时间为14h。研制的油溶性枝型稠油降粘剂降粘率可达49%;红外光谱对其结构的表征结果显示,其结构与设计结构一致。     

渤海稠油油田氮气泡沫调驱室内实验研究

为了拓宽海上油田提高采收率技术的选择范围,有效开发海上稠油油田,选取满足泡沫调驱技术油藏筛选条件的QHD32-6油田北区开展了氮气泡沫调驱室内实验研究。在考虑海上平台空间有限的情况下,评价和研究了较低气液比(1∶2)氮气泡沫在岩心中的流动特点。实验结果表明:海上稠油油田氮气泡沫驱的合理气液比为1∶2~2∶1,最佳泡沫剂质量分数为0.3%~0.5%;气液比为1∶2时,氮气泡沫调驱能够较好地改善水驱效果,提高原油采收率幅度在26%左右。     

牛心坨油田调驱现场效果评价技术研究

牛心坨油田经过二十多年注水开发,存在油井含水上升快、水窜严重等问题,在该区块开展了弱凝胶调驱技术,取得一定的稳油控水效果,但在调驱现场效果评价方面经验较少,无法实现精细评价。为此,开展了调驱现场效果评价技术研究,包括液流方向监测技术研究、调驱剂各组分对胶体影响、成胶体系性能评价及调驱剂驱油效果评价等。这些评价技术在调驱现场施工过程中,有效指导了调驱配方及施工参数动态调整,提高了牛心坨油田调驱效果。     

稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

稠油油藏常规注水开发主要面临原油黏度高、储层非均质性强、采收率低等问题。以孤岛油田东区南15-5#站普通稠油油藏化学驱效果为基础,针对胜利油区不同原油黏度油藏条件,与矿场实际动态相结合,建立了化学驱油藏数值模拟模型;通过收集不同原油黏度油藏的高压物性、相渗曲线等开发试验数据,研究不同原油黏度对水驱、化学驱开发效果及注采能力的影响;考虑提高采收率和经济性两方面指标,初步确定适合化学驱的稠油油藏的地下原油黏度界限为500 mPa·s。在合适原油黏度条件下,应用化学驱技术可以提高稠油油藏原油采收率。     

油水乳化能力对油膜驱替的影响

为深化油膜驱替机理认识,开展油膜驱替实验。以综合反映乳化速度和乳化量的乳化系数量化表征油水乳化能力。针对实验用低黏和中黏原油,筛选出具有强乳化能力-超低界面张力、强乳化能力-低界面张力和弱乳化能力-超低界面张力3种不同性质的驱油剂,并进行玻璃棒束油膜驱替实验。实验结果表明,对于低黏原油,乳化系数分别为0.667和0.706的强乳化能力驱油剂,不论其界面张力是否达到超低,其驱替效率都约为90%,而乳化系数为0.244的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足70%;对于中黏原油,乳化系数分别为0.534和0.602的强乳化能力驱油剂,不论其界面张力是否达到超低,其驱替效率都约为83%,而乳化系数为0.258的弱乳化能力-超低界面张力驱油剂的驱替效率不足65%。研究结果表明,油水乳化能力是对油膜驱替起决定作用的性能指标。     

Synthesis and evaluation of an oil-soluble viscosity reducer for heavy oil

To reduce the viscosity of highly-viscous oil of the Tahe oilfield (Xinjiang, China), an oilsoluble polybasic copolymer viscosity reducer for heavy oil was synthesized using the orthogonal method. The optimum reaction conditions are obtained as follows: under the protection of nitrogen, a reaction time of 9 h, monomer mole ratio of reaction materials of 3:2:2 (The monomers are 2-propenoic acid, docosyl ester, maleic anhydride and styrene, respectively), initiator amount of 0.8% (mass percent of the sum of all the monomers) and reaction temperature of 80 °C. This synthesized viscosity reducer is more effective than commercial viscosity reducers. The rate of viscosity reduction reached 95.5% at 50 °C. Infrared spectra (IR) and interfacial tensions of heavy oil with and without viscosity reducer were investigated to understand the viscosity reduction mechanism. When viscosity reducer is added, the molecules of the viscosity reducer are inserted amongst the molecules of crude oil, altering the original intermolecular structure of crude oil and weakening its ability to form hydrogen bonds with hydroxyl or carboxyl groups, so the viscosity of crude oil is reduced. Field tests of the newly developed oil-soluble viscosity reducer was carried out in the Tahe Oilfield, and the results showed that 44.5% less light oil was needed to dilute the heavy oil to achieve the needed viscosity.     

海上高含水油田蠕虫状胶束驱油技术研究与应用

目的 针对常规化学驱体系,聚合物耐剪切性能不佳,地层深部黏度保留率受影响的问题,进行蠕虫状胶束驱油技术研究。方法 利用甜菜碱表面活性剂单体(PSM)、N,N-二甲基丙二胺等原料,采用酰胺化和季铵化两步反应的合成方式,减压条件下少量多次旋干,合成了具有黏弹性和界面活性的驱油用蠕虫状胶束表面活性剂,考查了蠕虫状胶束的分子结构、流变特性、微观结构、抗剪切性能、耐盐性能、界面张力和驱油特性。结果 通过核磁谱获得的结构与目标产物一致。蠕虫状胶束在渤海模拟盐水中具有较好的增黏性(质量分数为0.30%～0.50%时,表观黏度10～50 mPa·s, 7.34 s^-1)、耐盐性(<100 000 mg/L)及降低油水界面张力的能力(10^-2 mN/m)。岩心驱替实验结果表明,蠕虫状胶束比常规聚合物具有更强的驱油能力,采收率增加11.7%。现场单井组试验增油2 700 m³。结论 蠕虫状胶束驱油技术在海上高含水油藏中,可作为一种高效驱油剂有效发挥增油降水作用。