高浓度三元复合体系性能评价及机理分析

针对油田实际需求,利用仪器测试和理论分析方法,对碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合体系黏度、界面张力、静吸附特性、流变性和流动特性进行了系统评价。结果表明,随碱浓度增加,三元复合体系黏度和界面张力降低;随表面活性剂浓度增加,三元复合体系黏度先降后升,界面张力降低。在三元复合体系中,表面活性剂静吸附量最大,碱次之,聚合物最小。随碱浓度增加,三元复合体系黏弹性降低;表面活性剂对三元复合体系黏弹性影响不大。流动性实验表明,溶剂水除垢后三元复合体系阻力系数和残余阻力系数变小。随碱浓度降低、聚合物浓度升高和岩心渗透率降低,三元复合体系阻力系数和残余阻力系数增大;随表面活性剂浓度增加,三元复合体系阻力系数和残余阻力系数呈现"先减小后增大"的变化趋势。     

三元复合体系性能及其对驱油效率影响研究

研究了碱/表面活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系黏度、界面张力、聚合物分子线团尺寸（D_h）、分子聚集态和驱油效率及其影响因素,并对提高采收率机理进行分析。结果表明,NaOH 质量分数由0 增至1.2% ,三元复合体系黏度由246.9 降至138.8 mPa·s、界面张力降低、D_h 由324.7 降至263.5 nm。表面活性剂质量分数由0 增至0.3% ,体系黏度由127.0 降至122.1 再增至138.8 mPa·s,界面张力降低,D_h 由139.7 增至263.5 nm。随固液质量比增加和吸附次数增多,三元复合体系界面张力升高。在碱/聚合物体系中,聚合物分子结构形态以“片状”为主,“网状”为辅;在重烷基苯石油磺酸盐/聚合物体系中,聚合物分子形态出现大面积的“珠状”结构,“ 网状”结构不明显;在ASP 体系中,聚合物分子呈现“网状- 片状”结构形态。驱油实验表明,与水驱相比,三元复合体系、聚合物溶液和碱/表面活性剂二元复合体系采收率增幅分别为14.8% 、12.2% 和4.8% 。随驱油剂黏度增加,化学驱采收率增大,但增幅逐渐减小。聚合物质量分数为0.12% 、0.18% 和0.25% 时,聚合物驱采收率增幅分别为12.2% 、15.8% 和18.7% ,三元复合体系驱采收率增幅分别为14.8% 、18.3% 和21.0% 。在聚合物加量相同的条件下,与聚合物溶液相比,三元复合体系采收率增幅高2.3% 数2.6% 。驱油剂扩大波及体积作用对采收率的贡献要大于提高洗油效率的贡献。     

聚合物溶液及三元复合体系驱替盲端油的微观机理

大庆油田聚合物驱已经开始了大规模的工业化应用，三元复合驱的矿场试验也已了极大的成功，为进一步推动两种技术的应用和完善，充分认识其驱油机理，利用微观仿真模型，对比研究了不同粘弹性体系驱扫盲端残余油的过程，并利用界面化学理论，解释了驱油过程中产生的界面现象，揭示了聚合物，三元复合体系粘弹性效应作用的差异，界面，以及粘弹性效率对提高微观驱油效率的不可忽视的作用，聚合物溶液可以很好地驱替盲端油，但因刚性水膜的存在而不适于水驱后亲油或中性盲端残余油。三元复合体系有较强的驱替盲端残余油能力，一方面低界面张力可破坏水膜，三元复合驱替液深入盲端，另一方面，体系的粘弹性则使三元复合驱替液接触到更多的残余油。     

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。     

三元复合体系界面张力与驱油效率相关性研究

原有复合体系评价方法存在诸多问题,如评价方法未定量、不准确、不全面等问题。应系统地提出一套评价指标和评价标准,建立评价体系,有效地判别评价方法的可靠性,以便找出提高复合体系驱油效果的主要因素,进而提高石油采收率。针对大庆油田油层具体情况,研制出相同类型、相同用量、不同分子排布的表面活性剂,实现相同碱、聚合物、表面活性剂用量时,复合体系油水界面张力特征不同。通过岩心物理模拟实验,研究具有不同界面张力特征体系驱油效果,确定界面张力与驱油效率的关系。结合驱油实验结果,得出复合体系界面张力的评价标准,指导复合体系室内配方筛选及注入体系性能优化工作。     

弱碱三元复合驱动态特征及其对驱油效果影响

弱碱三元复合体系在油藏多孔介质内结垢不仅会增大流动阻力、减少吸液量,而且会影响油水井生产动态特征,进而影响复合驱增油效果.依据复合驱提高采收率原理,通过分析油水井生产和测试资料,归纳和总结了弱碱三元复合驱动态反映特征.结果表明,成垢作用是造成注入压力升高、吸液量下降、吸液和产液剖面变化的主要原因.在复合驱初期,成垢作用可以改善吸液刮面、扩大波及体积,但中后期它却是加快"吸液剖面反转"的主要因素.分析研究还发现,成垢作用可以改善油井产液剖面、增加中低渗透层剩余油动用程度.     

牺牲剂对大庆油田三元复合体系驱油效果影响的物理模拟研究

在两维纵向非均质正韵律物理模型上开展了牺牲剂对大庆油田三元复合驱油效果影响的物理模拟研究;探讨了牺牲剂六偏磷酸钠,聚磷酸钠和木质素磺酸盐在不同注入方式下对三元复合驱油效果的影响。     

杏五区中块三元复合体系驱油配方研究

根据叶五区中块油层的特点，进行了三元复合体系驱油配方研究，确定三元复合体系配方为１．２％ＮａＯＨ＋０．３％ＯＲＳ＋１．４％胶板聚合物。     

弱碱三元复合体系各组分作用关系研究

辽河油区锦16块(西)面临油层非均质性严重、采出程度高和含水率高等开发难题,亟待采取提高采收率技术措施.针对油田开发实际需求,在室内实验的基础上,研究了不同类型聚合物和表面活性荆对复合体系粘度和界面张力的影响,并探讨了表面活性剂浓度对三元复合体系溶液的增粘特性,以及碱浓度对三元复合体系溶液粘度和聚合物分子结构的影响,并首次利用界面张力值来评价表面活性剂在天然油砂上的吸附特性.实验结果表明,聚合物添加剂对界面张力存在不利影响,使复合体系的界面张力值升高.表面活性荆分子与聚合物分子链形成络合结构,对三元复合体系溶液具有增粘作用.不同类型表面活性荆在天然油砂上的吸附量存在差异,羧酸盐类表面活性剂在天然油砂上的吸附量最低.     

Study of Interfacial Tension Between Oil and Surfactant Polymer Flooding

Abstract

Surfactant polymer flooding is an important technology for enhancing oil recovery. It is generally thought that the lower the interfacial tension (IFT) between the combination flooding and oil is the higher oil recovery is. Some physical stimulation experiments have been conducted to show that a system with low IFT could bring better oil recovery than one with ultralow IFT in heterogeneous reservoirs. Emulsion experiments and visual experiments have also been carried out to determine the reason. This article presents results of those experiments and gives the possible mechanism of those results.     

聚合物驱后油藏提高采收率技术研究

根据室内实验和现场试验效果分析了聚合物驱后油藏进一步提高原油采收率的技术潜力。室内驱油实验表明,聚合物＋表面活性剂二元复合驱提高采收率为17．6％～20．1％,提高采收率幅度高于单一表面活性剂驱（3％左右）和单一聚合物驱（11％～15％）,高于表面活性剂驱和聚合物驱二者之和,优于同等经济条件下聚合物驱的效果。孤岛中一区Ng3～6和孤东六区聚合物注入完成后接着实施二元复合驱,综合含水进一步下降,日产油量明显增加。聚合物溶液中加入粘弹性颗粒PPG（PreformedParticleGel）后,体系从偏粘性转变为偏弹性,具有较强的剖面调整能力。2009年2月在聚合物驱转后续水驱多年的孤岛中一区Ng3单元实施聚合物＋PPG驱,注入压力上升了1．4MPa,油层纵向非均质性明显改善,纵向各层吸水趋于均匀。     

稠油油藏聚驱后二元复合驱提高采收率研究

针对古城油田泌123断块稠油油藏条件,考察了SP二元复合体系的最佳配方、乳化性和热稳定性,并用最佳配方的SP二元复合体系进行了聚合物驱后复合驱替实验。实验结果表明,得到的最佳SP二元复合体系（2000 mg/L ZL-I＋3000 mg/L OCSB）的黏度为59.5 mPa.s、界面张力7.87×10-3 mN/m,与聚合物溶液相比,黏度上升2 mPa.s、界面张力下降3～4个数量级,毛管数大幅度提高,具备更大幅度提高采收率的能力。SP二元复合体系与原油形成的乳化液黏度大于二元体系的黏度,乳化作用良好,可以进一步改善流度比。60℃下老化120天后SP二元复合体系中HPAM的水解度缓慢上升后维持在30%～40%,黏度始终保持平稳上升,变化规律与单一聚合物溶液相似;界面张力值在老化期间上升半个数量级以内,盐析程度较单一表面活性剂溶液大幅改善。岩心驱油实验表明,聚合物驱后进行二元复合驱可提高采收率10%OOIP以上,说明古城油田泌123断块稠油油藏采用二元复合驱作为聚合物驱后提高采收率的接替技术是可行的。图4表3参5     

Effect of Nanoclay on Heavy Oil Recovery During Polymer Flooding

Polymer flooding for improving sweep efficiency has been studied extensively in laboratory and tested in fields for conventional oils. A novel nanofluid based on polyacrylamide clay has been developed and its properties have been experimentally tested as a suitable candidate in polymer flooding for oil field projects. This authors review the polymer flood fundamentals as they are applied to heavy oil recovery. In this study, they focus on roles of clay nanoparticles on polymer viscosity and improve recovery in heavy oil recovery. The theory is supported with coreflood and physical model results for several oils ranging in viscosity from 200 to 4200 mPa.sec. For some of these coreflood tests the nanopolymer flood was able to increase the oil recovery in comparison to a baseline polymer flood. These laboratory results will be helpful for the planning of nanoclay polymer flooding for heavy oil reservoirs. Also flooding test showed a 5% increase in oil recovery for nanoclay polymer solution in comparison with polymer solution after one pore volume fluid injection.     

聚合物/两性表面活性剂二元体系提高水驱后残余油采收率研究

针对三元复合驱中的碱大幅度降低聚合物溶液的黏弹性，降低波及效率和驱油效率，含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降等问题，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，通过人造岩心驱油实验，研究了聚表二元复合体系提高水驱后残余油采收率的可能性。研究表明，聚表二元复合体系在驱替水驱后残余油中，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，并且二元体系的聚合物浓度越高，采收率越高。     

以糠醛抽出油为原料制备三次采油用表面活性剂

以糠醛抽出油为原料,通过磺化制备了一种表面活性剂KOCS。界面张力测试结果表明,在强碱NaOH存在的条件下,当KOVS含量为0．2％,碱含量在0．6％～1．4％范围时,KOCS体系与大庆四厂原油可形成超低界面张力(-10^-3mN／m)。在无碱条件下,KOCS表面活性剂单独用于大港油田枣园1256断块原油时,油-水界面张力可达到10^-2mN／m。KOCS能够满足不同油田化学驱对表面活性剂的要求。     

Design of Alkaline/Surfactant/Polymer (ASP) Slug and its use in Enhanced Oil Recovery

Abstract

Studies have been done to design an optimum composition of alkali/surfactant/polymer (ASP) slug and its application in flooding to increase the additional recovery of oil. A very low concentration of alkali and surfactant is used to achieve ultra-low interfacial tension between the trapped oil and the injection water, and polymer is used to increase the viscosity of the injection water for mobility control. Based on the experimental results of physico-chemical properties of polymer, surfactant, and alkali and their mutual interaction in solution, an ASP slug of composition SDS: 0.1 wt%, SDBS: 0.075 wt%, polyacrylamide: 2,000 ppm, and NaOH: 0.7 wt% has been recommended for flooding. Two sets of core-flooding experiments have been conducted using the designed ASP slug in a tri-axial core holder to measure the additional recovery of oil. The average additional oil recovery over conventional water flooding was found to be more than 20% of the original oil in place (OOIP).     

The Synthesis and Performance of Sodium Methyl Ester Sulfonate for Enhanced Oil Recovery

Abstract

Due to the high cost of surfactant production caused by petrochemical feedstocks, much attention has been given to nonedible vegetable oils as an alternative source of feedstock. A new nonedible oil-derived surfactant based on the Jatropha plant is synthesized. A single-step route was used for synthesizing sodium methyl ester sulfonate (SMES) for enhanced oil recovery application. The performance of the resultant surfactant was studied by measuring the interfacial tension between the surfactant solution and crude oil and its thermal stability at reservoir temperature. The SMES showed a good surface activity, reducing the interfacial tension between the surfactant solution and crude oil from 18.4 to 3.92 mN/m. The thermal analysis of SMES indicates that 26.1% weight loss was observed from 70°C to 500°C. The advantage of the new SMES is the low cost of production, which makes it a promising surfactant for enhanced oil recovery application and other uses.     

碱／表面活性剂二元复合驱提高普通稠油采收率室内实验研究

针对辽河油区普通稠油锦45块于Ⅱ油层油藏条件,在室内进行了碱／表面活性剂二元复合驱提高原油采收率实验研究。实验筛选出2种碱剂Na2CO3和NaOH,从6种表面活性剂中优选出分别适合于强碱NaOH和弱碱Na2CO3的2种表面活性剂为QYJ-7和J90;考察了碱与表面活性剂之间的最佳协同效应用量范围,碱／表面活性剂组成的最佳复合驱油体系分别为0．2％J90＋1．1％Na2CO3和0．3％QYJ-7＋0．5％NaOH;筛选出的复合体系使水与原油间的界面张力都达到10^-3mN／m数量级以下,室内驱油试验表明,注入段塞体积0．3PV时,驱油效率皆提高20％以上,地层温度下放置30d,体系与原油间的界面张力在10^-2-10^-3mN／m范围,变化不大,表现出较好的长期热稳定性。     

聚合物驱后利用OCS表面活性剂/聚合物二元体系提高采收率的研究

为进一步提高河南双河油田聚合物驱后原油采收率,进行了聚合物驱后利用OCS表面活性剂／聚合物二元体系驱油性能的研究。结果表明,OCS表面活性剂／聚合物二元体系是一种高效驱油剂,聚合物驱后利用OCS表面活性剂／聚合物二元体系可以进一步提高原油采收率。利用交联聚合物与OCS表面活性剂／聚合物二元体系相结合进行驱油的实验结果表明,聚合物驱后先用交联聚合物进行调剖,再注入OCS表面活性剂／聚合物二元高效驱油剂,提高采收率的效果更好。