聚合物表面活性剂溶液微观驱油特征*

为从微观研究聚合物表面活性剂(简称聚表剂)的驱油机理和驱油效果,采用微观刻蚀仿真模型进行微观可视化驱油实验,并与岩心驱替实验驱油效果对比。结果表明,在微观驱油实验中,水驱后微观模型中产生6种类型残余油,而聚表剂驱后对盲端残余油的驱替效果不明显;聚表剂的驱油机理主要是通过其增黏作用、黏弹性作用和乳化作用来扩大波及体积,降低渗流阻力",拉""、拽"残余油,将大油滴乳化分散成小油滴,从而将残余油有效驱出;不同浓度的聚表剂在微观模型和岩心驱替实验中的驱油效果基本相符,聚表剂浓度越大,残余油启动能力越高,驱油效果越好。聚表剂质量浓度为2000 mg/L时的驱油效果最好,采收率增幅为19.69%。图27表1参15。     

聚表剂/S二元复合体系评价及驱油实验

利用室内实验方法研究了聚表剂/S二元复合体系的界面性能、增黏性能、微观结构、乳化性能,据此评价聚表剂二元驱的相关性质,同时进行了聚驱后聚表剂/S二元体系与聚合物/S二元体系驱油效果对比,研究聚表剂/S二元体系的驱油潜力。研究结果表明:含有高质量浓度的聚表剂/S二元体系比含有低质量浓度的聚表剂/S二元体系的界面张力更小,黏度更大,乳化性能更稳定;聚表剂分子具有独特的"网状"结构,分子线团尺寸远大于普通聚合物,使其具有更好的液流转向能力;驱油实验表明,聚驱后聚表剂/S二元体系主段塞提高采收率幅度比聚合物/S二元体系主段塞高11.48百分点,说明聚驱后聚表剂体系有很大的潜力。因此,聚驱后的剩余油可以采用聚表剂/S二元体系进行开发。     

大庆油田一类油层聚驱后聚表剂驱油技术

为了有效开发聚合物驱后近50％的地质储量,需优选一种既有调堵能力又有驱洗能力的驱油剂.聚表剂作为一元驱油剂具有黏度大、乳化能力强和深部调驱作用突出等多重优于聚合物的特性.室内驱油实验聚驱后聚表剂驱油可以再提高采收率9.9％.2008年在大庆油田萨中开发区一类油层聚驱后开展了150 m和106 m 2种注采井距聚表剂驱油现场试验.试验证明,一类油层聚驱后聚表剂驱达到了进一步扩大波及体积、提高洗油能力的目的,聚驱后聚表剂驱提高采收率达到9％以上.     

聚表剂溶液的性能和驱油效果实验研究

针对葡北油田的油层特点和高含水开发阶段后期进一步提高原油采收率的要求,在室内进行了聚表剂性能评价,研究了水驱极限含水条件下聚表剂的合理注入参数和驱油效果.通过与普通中分聚合物进行对比发现,聚表剂具有低浓高黏和降低界面张力的能力.室内驱油实验结果表明,选定0.57 PV段塞情况下,聚表剂的驱油效果要比普通中分聚合物驱油效果好,水驱之后聚表剂驱油的采收率达到10%以上.结合葡北油层渗透率较低的实际情况,建议选用的体系黏度为30 mPa·s,此时Ⅲ型聚表剂相应的浓度为600 mg/L,注入段塞大小为0.57 PV,原油采收率的提高值为11.69%.     

聚合物表面活性剂在强碱复合驱体系中的应用

为探索聚合物表面活性剂(简称“聚表剂”)在强碱复合驱油体系中应用的可行性,系统考察了“聚表剂”与表面活性剂的配伍性、黏浓特点、乳化性能及驱油效果,并与“超高分”水解聚丙烯酰胺(简称“超高分”HPAM)三元体系进行了对比.实验结果表明:“聚表剂”三元体系的黏度及其与原油之间的界面张力,随“聚表剂”质量浓度的增加而增加;当“聚表剂”的质量浓度增至1 g/L时,“聚表剂”三元体系的黏度明显高于“超高分”HPAM三元体系,而“聚表剂”三元体系与原油之间的界面张力已无法达到10-3m N/m;相同黏度及界面张力量级条件下,“聚表剂”三元体系的乳化性能和驱油效果明显强于“超高分”HPAM三元体系.     

聚合物表面活性剂的乳化特性及运移规律

聚合物表面活性剂(以下简称聚表剂)具有良好的增黏和乳化特性,为了研究聚合物驱后聚表剂驱现场试验中采出井乳化比例高、乳化调堵效果突出的特点,通过室内实验开展了不同油水比、矿化度、原油组分和聚表剂浓度对聚表剂乳状液性能的影响研究,并通过长岩心驱替实验分析了聚表剂及其产生的乳状液的运移规律.研究结果表明:聚表剂由于具有界面活...     

大庆杏北油田三类油层聚表剂驱油效果及其作用机理分析

利用仪器检测和物理模拟等方法,开展了聚表剂溶液增黏性能、分子线团尺寸Dh、乳化性能、流动特性和驱油效果实验研究。结果表明,聚表剂增黏效果优于"中分"聚合物,当聚合物浓度由600 mg/L增至1600 mg/L时,聚表剂体系黏度增至101.9 m Pa.s,为最初时的8.9倍;"中分"聚合物体系黏度仅为最初时的3.7倍。聚合物浓度相同条件下,溶液中聚表剂分子线团尺寸Dh大于"中分"聚合物;聚表剂溶液的阻力系数和残余阻力系数(22.6和16.4)高于"中分"聚合物溶液(7.5和1.8)。当注入时机为含水率80%,段塞尺寸为0.57 PV,段塞组合方式为"高、中、低"时增油效果最好。     

中高矿化度聚表剂乳化性能及稳定乳状液驱油机理

针对不同类型聚表剂乳化作用差异明显的问题,选取4种常用聚表剂,考察了多种因素对聚表剂乳化性能的影响,并通过微观模型研究了聚表剂乳化驱油机理。结果表明：聚表剂乳化性能受油水比、聚表剂浓度和黏度影响,油水比越大,乳状液粒径越小,聚表剂黏度、浓度越大,乳状液稳定性越强,选用的调驱型聚表剂（HD-I、HB-BI和DG）和驱洗型聚表剂（HD-II）均易于形成O/W型乳状液;聚表剂形成的乳状液可通过乳化携带作用、乳化封堵液流转向作用驱替残余油,这是聚表剂驱油的重要机理之一。该研究明确了不同类型聚表剂的乳化特点与驱油机理,为现场聚表剂的筛选与应用提供了理论指导。     

聚表剂与聚合物的特性差异研究

大庆油田进行了聚表剂驱油的现场试验,取得了一定的效果。针对油田应用的聚表剂(A/BⅢ型)和聚合物,开展了其物料特性、溶解特性、流变特性等方面的研究,结果表明聚表剂和聚合物之间存在较大的差异,明确了聚表剂(A/BⅢ型)和聚合物(2 500万相对分子质量)之间的差异。依据实验结果,可正确评价已建聚合物配注工艺的适应性,从而确定已建聚合区配注工艺设施是否需要改造以及改造的措施,最大限度地利用已建设施,降低工程建设投资。     

聚合物驱后凝胶与化学剂交替注入的驱油效果研究

聚合物驱后油藏仍有大量剩余油残留其中,为探讨进一步提高聚合物驱后油藏的原油采收率的方法,利用人造非均质大平板岩心,开展了凝胶与聚合物、凝胶与聚合物/表面活性剂二元复合体系(简称聚表二元体系)多轮次交替注入的驱油效果研究。结果表明,交替注入0.26 PV凝胶与0.39 PV聚表二元体系进行驱油实验,采出程度可在聚合物驱采收率基础上提高11.29%,凝胶与聚合物溶液交替注入驱油阶段采出程度可提高7.10%,说明凝胶与聚表二元体系交替注入驱油技术对聚合物驱后剩余油的进一步挖潜更具潜力,但与凝胶与聚合物交替注入驱油技术相比,其成本相对较高。在现场进行实际技术优选时应综合考虑成本及市场原油价格等因素。     

三元复合驱的驱油特征研究

大量室内研究和矿场试验结果表明,在高效的表活剂条件下,三元复合驱是一种非常有效的三次采 油方法,具有良好的应用前景。文中应用数值模拟技术并结合室内研究,给出了三元复合体系不同界面张 力和粘度比条件下,在非均质油层中的驱油特征。分析结果表明,三元复合驱与聚合物驱相比,对油层非 均质性有更大的适用范围;对于非均质油层的三元复合驱,采用增加体系的粘度和降低体系的界面张力的 方式都能获得较好的提高采收率效果,但高粘度是获得好的提高采收率的关键;采取分层注入的方式,或 者在三元复合驱后对高渗透层进行封堵,能更有效地采出中、低渗透层的剩余油,进一步提高采收率。本 项研究对认识三元复合驱的驱油机理和编制调整矿场试验方案提供了重要依据。     

宽分子量聚合物/表面活性剂复合驱油体系性能评价

为解决注水开发油藏在高含水、高采出程度开发阶段,非均质性较强、层间及层内矛盾突出而又无法实现分注的问题,提出了宽分子量聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系。采用理论计算及室内实验的方法,评价了复合体系的性能,结果表明:宽分子量聚合物具有较好的增黏效果,与表面活性剂配伍性较好;并且同时发挥了宽分子量聚合物扩大波及的作用以及表面活性剂提高洗油效率的作用,与储层的适应性更好,可以在水驱基础上提高采收率15%以上;宽分子量聚合物中分子量配比应根据储层的渗透率划分确定,只有宽分子量聚合物体系与储层非均质情况匹配性最好时,才能取得最好的驱油效果。宽分子量聚合物复合驱油体系是一种有效的驱替体系,研究结果可以为处于双高开发期的非均质油藏提高采收率提供借鉴。     

大庆油田"三元""二元""一元"驱油研究

“大庆油田驱油用烷基苯磺酸盐的合成”项目的研究工作,从分子水平上基本掌握和控制了三次采油用的烷基苯磺酸盐的结构,并取得了拥有自主知识产权的系列产品,产品性能与国外ORS-4l产品相当。通过选择合适的表面活性剂二元前置段塞,获得了低界面张力的二元体系,减少了三元复合驱的油水乳化。通过三元配方中加入防垢剂减少甚至防止油层结垢。表面活性剂聚合物二元复合体系可以最大限度发挥聚合物的粘弹性,减少乳化液处理量,彻底清除由于碱的存在引起的地层及井筒结垢现象,在化学剂成本相同的情况下,可以达到与三元体系相同的驱油效果。大庆油田一元驱——高浓度聚合物提高采收率研究及矿场实验取得了满意的效果,在提高采收率幅度上与三元复合驱的结果完全接近。尤其重要的是,在驱油效果相当的情况下,高浓聚合物驱经济合理性优于三元复合驱。试验室研究和矿场生产试验表明：高浓度聚合物驱和三元复合驱适合于高渗透的低温油藏;其中高浓度聚驱更适合于非均质严重的油藏;三元复合驱适合于非均质不太严重的油藏;二元复合驱更适合于高、中渗透的中温和低温油藏;活性剂驱更适合于低渗透油藏和比较均匀的中渗透油藏。大庆油田研制的三元、二元、一元驱现场试验证实采收率提高值均达到20％以上。     

中高渗胶结油藏聚合物驱后非均相复合驱技术

双河油田始新统核桃园组Ⅳ1-3层系具有高温和中高渗的特点,聚合物驱后进入特高含水阶段,需要进一步提高采收率技术。非均相复合驱油体系兼具扩大波及体积和提高洗油效率的作用,可以有效调整剖面,控水增油。基于黏弹性和界面活性,研究了非均相复合驱油体系的长期热稳定性,利用单根岩心研究其注入性和运移方式,利用双管并联岩心驱替实验评价其驱油效果。研究结果表明,非均相复合驱油体系为黏弹性复合体系,弹性占主导地位。其黏度较聚合物驱油体系高58%~197%,弹性模量较聚合物驱油体系高67%~227%。界面张力处于10^-3 mN/m数量级,具有良好的洗油作用。非均相复合驱油体系具有良好的长期热稳定性,老化180 d后,黏度和弹性模量保留率超过100%,界面张力仍处于10^-3 mN/m数量级。非均相复合驱油体系注入性好,能够在高强度聚合物驱后进一步提高采收率16.93%。非均相复合驱油体系的运移方式为运移、堆积、封堵、变形通过,通过启动低渗区被毛细管力束缚的剩余油,使油相饱和度显著降低。将非均相复合驱的应用范围从低温、高孔高渗疏松油藏拓展到了高温、中高渗胶结油藏。     

非均质油藏化学驱波及效率和驱替效率的作用

利用我国自行研制的ASP数值模拟软件及正韵律二维剖面地质模型,分别模拟了水驱、聚合物驱、三元复合驱的驱油过程,分层计算了采收率、剩余油饱和度、波及效率和驱替效率,进行了指标对比.研究结果表明,对于非均质性严重的油藏,不同层段的波及效率和驱替效率所起的作用不同.在高渗透层段,以提高驱替效率为主;在低渗透层段,以提高波及效率为主;在中等渗透层段,提高波及效率和提高驱替效率作用相当.由于水驱后,剩余油大部分集中在上部,低渗透层段是提高采收率的主要潜力层段,提高上部低渗透层段的波及效率对于提高总体采收率具有重要的作用.对于非均质性严重的油藏,先调剖再注三元复合体系段塞,这是提高化学驱油效果的重要途径.     

三元复合驱波及系数和驱油效率的实验研究

为了搞清三元复合体系提高采收率的机理,通过室内三维物理模拟驱油实验研究了非均质砂岩油田三元复合驱油过程中波及系数与驱油效率的变化特征,量化三元复合驱不同类型储层驱油效率和波及系数对提高采收率的贡献程度.结果表明,在有隔层的条件下,中渗透层贡献程度达到了25.29%,其次是低渗透层,贡献率为44.31%,而高渗透层仅为30.40%;分析认为,三元复合驱的主要作用在于提高驱油效率,而且主要是提高高渗透层的驱油效率,同时能够提高中低渗透层的波及系数.初步得出驱油效率对提高采收率值的贡献率为33.27%,波及系数的贡献率为66.73%.     

Study of copolymer performance in polymer flooding of the Daqing oil field

The copolymer KP was synthesized from acrylamide monomer and a small amount of the hydrophobic monomer N-dodecyl acrylamide (AMC₁₂) via micellar polymerization in water. The polymer, with significantly high salt resistance, was specially designed for application in polymer flooding of Class II reservoirs in the Daqing oil field. We have studied the effect of sodium formate addition on the molecular weight of KP, as well as enhancement of the water solubility of KP from addition of the surfactant Triton X-100. The salt resistance of KP was experimentally evaluated and flooding tests were conducted. The molecular weight of KP was measured as about 15 million daltons. It was also found that the viscosity of a KP/water solution is much higher than the viscosity of an HPAM-15/water solution (where HPAM-15 is a partially hydrolyzed polyacrylamide with molecular weight 15 million daltons) at the same polymer concentration (1000 mg/L), and is close to the viscosity of an HPAM-30/water solution (where HPAM-30 has a molecular weight of 30 million daltons). Mineralized water (salinity 4000 mg/L, similar to the water in the Daqing oil field) was used for all the tests. Furthermore, KP is very stable with a long shelf-life. Displacement efficiency tests show that oil recovery increased by about 13% when a KP solution was used instead of water. The medium-high molecular-weight polymer KP is promising for application in Class II reservoirs in the Daqing oil field.     

砾岩油藏复合体系驱油机理研究：以克拉玛依砾岩油藏为例

砾岩油藏由于孔隙结构的特殊性，水驱油效率往往不高，近年来出现的复合体系驱替方法能够有效地提高油藏驱油效率。以克拉玛依砾岩油藏为例，利用微观模拟技术研究了砾岩油藏特殊孔隙结构条件下水驱残余油在复合体系作用下的起动、分散、运移及聚集问题。实验表明，三元复合体系各组分之间的协同效应使得它克服了单相化学剂驱油的缺点，聚合物较好地控制了流度，碱起到牺牲剂的作用，使表活剂能够向更深的地方扩散，既提高了驱油效率又降低了表活剂的用量，从而降低了成本；“油墙”的形成、发展与稳定运动对驱油效率有较大的影响，对“油墙”的形成机理进行了初步探讨；同时，详细分析了不同孔隙结构的驱油机理以及对驱油效率的影响。实验结果表明，三元复合体系能够较大幅度提高原油采收率，是提高砾岩油藏采收率的有效途径之一。图１表２参３（郭海莉摘）     

聚驱后缔合聚合物三元复合驱提高采收率技术

三元复合驱是大庆油田聚驱后进一步提高采收率的重要途径,其驱油体系须保证超低油-水界面张力,且能大幅提高波及能力。通过研究烷基苯磺酸盐（ABS）-缔合聚合物（HAPAM）-NaOH三元复合驱体系的性能,并与超高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）三元复合体系进行对比。研究结果表明,HAPAM三元复合体系在NaOH浓度为0.5%~1.2%、ABS浓度为0.025%~0.300%时具有良好的界面活性,油-水界面张力可达10^-3mN/m数量级。0.16%HAPAM-0.3%ABS-1.2%NaOH三元复合体系黏度达108.8 mPa ·s,采用HPAM达到相同黏度其浓度为0.265%,因此HAPAM可降低聚合物用量40%。驱油实验结果表明,在相同黏度下,HAPAM三元复合体系在不同孔隙介质中均能提高聚驱后采收率13%以上,比HPAM三元复合体系多提高采收率6%以上。HAPAM三元复合体系具有更高的阻力系数与残余阻力系数、更好的黏弹性以及乳化稳定性,可以为大庆油田聚驱后提高采收率提供新的技术手段。     

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。