页岩储层表面活性剂渗吸驱油机理及影响因素分析

为了研究表面活性剂对页岩储层渗吸驱油效果及影响渗吸效果的主控因素,以苏北某油田页岩储层的岩心为研究对象,利用TOC分析、电镜扫描技术表征了岩心孔隙结构特征,利用核磁共振技术开展了多因素影响下的渗吸实验,评价了润湿性、裂缝、孔隙度、渗透率、表面活性剂浓度及类型等因素对页岩储层渗吸效率的影响,明确了渗吸过程中不同孔隙内原油分布特征及动用情况。结果表明：页岩渗吸分为前期、中期和后期3 个阶段,前期渗吸速度大,渗吸效率迅速上升,中期时间占比最长,后期渗吸速度缓慢,渗吸效率趋于稳定;对比不同因素对渗吸的影响,岩心越水湿、裂缝越多,渗吸速度越大,渗吸效率越高;孔隙度越大、渗透率越小,渗吸效率越高;随表面活性剂浓度降低,渗吸效率呈上升趋势。核磁共振实验结果表明,页岩渗吸过程中,微小孔隙的原油动用情况大于大孔隙,改变渗吸条件可提高各类孔隙动用效率。     

表面活性剂对致密砂岩储层自发渗吸驱油的影响

自发渗吸驱油是致密砂岩油藏比较重要的一种采油方式。为了研究表面活性剂对长庆油田致密砂岩储层渗吸效果的影响,采用核磁共振技术,根据天然岩心在地层水和表面活性剂中的自发渗吸实验,研究了不同润湿性岩心自发渗吸的特点,以及表面活性剂对中性润湿砂岩渗吸结果的影响。实验结果表明:强水润湿砂岩的渗吸采出程度为60%左右,而中性润湿砂岩的渗吸采出程度只有33%左右;表面活性剂的加入能够有效提高中性润湿砂岩的渗吸采出程度,0.05%HYZ-5的效果最好。通过岩心驱替实验评价了HYZ-5表面活性剂对中性致密砂岩周期注水采收率的影响,可以看出HYZ-5可以显著提高周期注水的采收率。现场试验证明,A井采用周期注水,注入HYZ-5表面活性剂溶液渗吸驱油后,取得了明显的增产效果,说明表面活性剂可以提高致密砂岩储层的自发渗吸驱油效率。     

表面活性剂对特低渗油藏渗吸驱油的影响

为了促进延长油田化学渗吸驱油提高采收率的目的,以延长HZP区块长6油藏为研究对象,针对水驱波及范围小,水驱动用程度低的问题,运用室内实验测试及分析的方法,分析不同润湿性和界面张力渗吸体系的渗吸驱油效率和规律。结果表明,润湿性不同的岩心渗吸驱油速度和效率由强到弱依次为亲水性、中性、亲油性,注入水体系中,原油在亲水岩心中的粘附功最小,仅有2.464 5×10^-3 J/m²,在亲油岩心中的粘附功达到16.743 7×10^-3 J/m²,是亲水岩心的6.8倍,不同表面活性剂均可以使粘附功不同程度的降低。十六烷基磺酸钠溶液渗吸效率最高,亲水岩心中渗吸效率达到25.2%,中性润湿岩心中渗吸效率为20%,均高于注入水渗吸驱油效率。矿场应用后油井综合含水下降20个百分点。对低渗油藏化学渗吸提高采收率具有重要意义。     

表面活性剂对低渗油湿灰岩表面性质及渗吸行为的影响

裂缝发育的低渗灰岩储层，当基质岩块为混湿及油湿时，毛细渗吸驱油作用很弱。本工作采用毛管上升、渗吸及相对渗透率曲线方法，在62℃下研究了CTAB和SDBS溶液对油湿灰岩表面性质及渗吸行为的影响。浓度为700mg／L时，SDBS溶液与原油间的界面张力为0．035mN／m，而CTAB溶液为1．25mN／m；随着浓度增大，SDBS溶液使亲油的毛管表面润湿接触角缓慢减小，而CTAB溶液使润湿接触角大幅减小，在与最大吸附量对应的浓度下润湿接触角有最低值；亲油岩心在CTAB溶液中的渗吸驱油速度较SDBS溶液中的渗吸驱油速度高；相渗曲线表明，与亲油岩心／SDBS溶液体系相比，亲油岩心／CTAB溶液体系的油相相对渗透率较高而水相相对渗透率较低。因此，CTAB类阳离子表面活性剂可望用于该类油藏的开发。讨论了相关的机理。图6参10。     

表面活性剂提高致密油藏渗吸采收率研究

为了明确表面活性剂改变岩石润湿性及降低界面张力的特性对致密油藏渗吸采油的作用效果,获得表面活性剂渗吸采油的有利条件,通过测量岩心接触角和表面活性剂溶液与油间的界面张力,研究了3 种常用表面活性剂重烷基苯石油磺酸盐（ZPS）、十二烷基苯磺酸盐（SDBS）和磺基甜菜碱（SB）对致密岩心渗吸采收率的影响,分析了自发渗吸机理。结果表明,阴离子表面活性剂改变岩心润湿性的能力好于非离子表面活性剂,两种阴离子表面活性剂（ZPS、SDBS）将岩心表面由油湿反转为水湿,非离子表面活性剂（SB）降低了岩心表面接触角,但未达到润湿反转的效果;油湿岩心介质在注入水溶液中不发生渗吸,表面活性剂引起的接触角改变可实现油湿岩心渗吸采油;岩心原始润湿性影响渗吸采收率,渗吸采收率增幅从大到小依次为水湿岩心>中性岩心>油湿岩心;三种表面活性剂均可使界面张力降至最佳渗吸界面张力范围10^-1～10^-2mN/m,油水界面张力的降低有利于提高岩心自发渗吸采收率。图1 表1 参12     

表面活性剂对低渗透油藏渗吸敏感因素的影响

界面张力和岩石润湿性是影响毛细管压力大小的决定性因素,因此研究表面活性剂对这两个因素的影响,可以充分发挥渗吸作用、提高低渗透油田原油的渗吸采收率。利用7块不同渗透率的亲水人造岩心,通过渗吸试验、旋滴法和动态接触角法研究了表面活性剂对油水界面张力、水湿表面润湿性、毛细管压力以及渗吸采收率的影响。试验结果发现:随着表面活性剂RS-1质量分数的增大,油水界面张力先有较大幅度降低后略有升高,最后趋于平稳;表面活性剂具有很强的改变水湿表面润湿性的能力,且能降低毛细管压力、提高渗吸采收率。研究结果表明:表面活性剂降低界面张力效果明显,并且复配表面活性剂降低界面张力的效果比单一活性剂好,岩样渗吸采收率与油水界面张力和毛细管压力的对数呈线性负相关关系。      

表面活性剂对低渗透油藏渗吸的影响

采用不同类型的表面活性剂进行自发渗吸实验,并对表面活性剂改善岩石润湿性、降低界面张力的能力进行了分析。实验结果表明,阴离子型表面活性剂改善润湿性的能力好于其他类型的表面活性剂,且在岩心中的自发渗吸效果最好,这是由于阴离子型表面活性剂改善润湿性的机理为离子对形成机理,强于阳离子的吸附机理;接触角是决定渗吸能否发生的决定性因素,只有接触角小于70°时渗吸才能发生;界面张力影响渗吸速度和最终采出程度,对于渗透率为1 mD的岩心,最佳界面张力为10~(-1) mN/m。     

聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究

利用新研制的甜菜碱两性表面活性剂及微观模型驱油实验,研究了两性表面活性剂驱油体系对水驱后盲端类残余油、柱状类残余油和油膜类残余油的作用机理,分析了这类残余油被驱替和运移过程及启动和运移机理,论述了该驱油体系对聚合物驱后残余油的作用和提高驱油效率的可能性,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理。研究结果表明,用表面活性剂提高采收率主要是通过超低界面张力作用和润湿反转作用。     

川中大安寨段页岩油储层基质孔隙压裂液渗吸驱油侵入深度研究

四川盆地中部侏罗系湖相页岩油勘探开发不断取得突破,但页岩油井产量尚难以满足商业化开发要求。页岩油井压裂后普遍采取焖井措施,以期利用压裂液渗吸驱替置换地层原油,然而关于焖井期间压裂液向页岩基质孔隙的渗吸作用范围及关键影响因素尚不明确。为此,建立了考虑压裂液残渣堵塞、水力正压差、毛管力和渗透压力的页岩基质流体渗吸侵入深度模型,采用岩心核磁分层T2谱监测数据验证该模型,计算平均误差为14.17%。实例分析表明,焖井时间90 d 内,压裂液向基质孔隙的渗吸作用范围整体不超过0.72 m,表面润湿改性（疏水转为亲水）对提高压裂液渗吸作用范围效果显著,而油水界面张力的影响相对较弱,根据焖井时间与渗吸侵入深度关系曲线推荐的最佳焖井时间约为40～50 d。     

基于核磁共振技术研究表面活性剂提高吉木萨尔页 岩油渗吸效率*

为评估表面活性剂提高吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油渗吸效率潜力,研究其微观动用特征,本文采用低场 核磁共振成像系统研究了阴离子表面活性剂Surf-L在不同润湿性天然页岩油岩心渗吸效率和不同孔隙中含油 饱和度随时间的变化。核磁共振T₂谱结果表明,质量分数为0.1%的阴离子表面活性剂Surf-L能有效提高吉木萨 尔页岩油藏岩心的渗吸效率。对于中性润湿性的匀质粉砂岩岩心S52,胍胶溶液和含Surf-L的胍胶溶液主要动 用大、中孔隙内原油。其中,渗吸效率贡献率最大的是大孔隙,其次是中孔隙。含Surf-L的胍胶溶液可以有效动 用中、小孔隙内原油,最终渗吸效率比胍胶溶液提高6.95百分点。对于亲油的砂质云岩岩心S39,胍胶溶液主要 动用大孔隙内原油,而含Surf-L的胍胶溶液能有效动用中、小孔隙内原油,最终渗吸效率比胍胶溶液提高18.89 百分点。表面活性剂渗吸过程可分为前期、中期和后期3个阶段：渗吸初期,中孔隙的贡献率最大为61.7%;渗吸 中后期,大孔隙的贡献率逐渐上升。同时,胍胶溶液渗吸平衡时间约为51 h,而含表面活性剂的胍胶溶液渗吸平 衡时间约为100 h。无论是中性润湿岩心还是亲油性岩心,相对于胍胶溶液,含表面活性剂的胍胶溶液通过有效 动用中、小孔隙内原油,可进一步提高页岩油藏渗吸效率。     

表面活性剂提高碱水驱油过程中的动界面张力问题

本文回顾了动介面张力研究的历史及其发展过程,阐述了表面活性剂提高碱水驱油过程所产生的动界面张力问题。研究采用了 David Lloydmin-ster 原油、钠、碳酸钠、苛性钠、氯化钠及表面活性剂 Neodol25—3S 通过5个 Barea 砂岩岩心驱替实验,表明动界面张力随表面活性剂浓度变化而变化。David 原油与含有Neodol25—3S、Na_2CO_3水溶液接触时.在高含盐度条件下也能产生低的 IF 值的动态特性.原油采收率与初始 IFT 有着密切的关系,而平衡状态下的影响力与之无关。     

致密油储层渗吸驱油用纳米流体研究

针对致密油储层压裂后长时间注水开发效果逐渐变差,注入常规化学药剂难以有效提高采收率的问题,以阴-非离子型表面活性剂FS-3、助溶剂ZR-1和C₁₁—C₁₃直链烷烃为主要原料,研制了一种适合致密油储层渗吸驱油用的纳米流体Nan-FS,室内评价了其综合性能。结果表明：纳米流体Nan-FS的粒径范围在10～100 nm,具有良好的分散稳定性;纳米流体Nan-FS溶液具有良好的界面活性和润湿反转性能,当其质量分数为0.5%时,油水界面张力值降低至10^-2m N/m数量级,并且能使亲油石英片表面的接触角降低至64.5°。纳米流体Nan-FS溶液还具有良好的渗吸驱油效果,使用质量分数为0.5%的纳米流体作为渗吸液,可使天然岩心静态渗吸150 h后的采收率达到15%以上,而岩心水驱稳定后继续注入0.4 PV纳米流体溶液,可使岩心动态渗吸采收率继续提升25百分点。现场试验结果表明,M区块内5口采油井采取注纳米流体Nan-FS渗吸驱油措施后,平均日产油量明显提升,平均含水率明显降低,达到了良好的降水增油效果。     

表面活性剂驱改变了碳酸盐岩储层的润湿性

水驱开采裂缝性、油湿／混合润湿碳酸盐岩储层的效果差。正在研究用稀释表面活性剂方法增加裂缝性碳酸盐岩储层的采油量。本文研究了稀释碱．阴离子表面活性剂溶液与原油在碳酸盐矿物表面的相互作用。进行了润湿性、相态、界面张力和吸附试验。本文证实了，阴离子表面活性剂同样能够将方解石表面的润湿性变成中等润湿／水湿条件，或对于西得克萨斯原油来说，阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂DTAB好。     

表面活性剂驱改变了碳酸盐岩储层的润湿性

水驱开采裂缝性、油湿／混合润湿碳酸盐岩储层的效果差。正在研究用稀释表面活性剂方法增加裂缝性碳酸盐岩储层的采油量。本文研究了稀释碱．阴离子表面活性剂溶液与原油在碳酸盐矿物表面的相互作用。进行了润湿性、相态、界面张力和吸附试验。本文证实了，阴离子表面活性剂同样能够将方解石表面的润湿性变成中等润湿／水湿条件，或对于西得克萨斯原油来说，阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂DTAB好。     

渗吸驱油型清洁压裂液技术研究

为实现低渗透油藏"压裂施工-渗吸驱油"一体化开发,室内成功开发出渗吸驱油型压裂液R60。该体系基于黏弹性表面活性剂,具有良好的增黏、交联性能,可以实现在线混配连续施工;压裂液在50℃、170 s-1下黏度大于35 mPa·s,与长8原油间的界面张力可达到3.4×10-3mN/m,能将亲油岩石表面的润湿性向亲水方向转变,岩心静态渗吸驱油效率达到35.64%,显示出良好的静态渗吸驱油效果。本实验研究结果,为进一步提高低渗透油藏增产改造效果提供新的实验支撑。     

子长油区致密砂岩储层渗吸驱油主控因素分析研究

对于致密砂岩储层渗吸驱油的研究,多致力于各影响因素与岩心驱油效率、驱油速率等之间的关系,为进一步量化表征各影响因素对于致密砂岩储层渗吸驱油影响的强弱,以鄂尔多斯盆地子长油区天然致密砂岩样品为例,通过自发渗吸实验,研究了岩心尺寸、品质系数、界面张力、润湿性、矿化度、初始含水、原油黏度等因素对于渗吸驱油作用的影响,并通过实...     

表面活性剂复配提高超低渗油藏渗吸采收率

超低渗油藏开发主要靠压裂渗吸开采基质原油,但通常水驱渗吸采收率低,而表面活性剂复配可以提高渗吸采收率。通过对复配体系的性能分析,探讨表面活性剂体系复配对超低渗油藏渗吸采收率的影响规律。针对阴离子表面活性剂HABS、非离子表面活性剂APG1214及两者复配体系,采用渗吸瓶试法测定不同体系处理岩心的渗吸采收率效果;研究了渗吸体系与原油之间的界面张力、岩心经渗吸体系浸泡前后的接触角变化、体系乳状液稳定性3种因素对采收率的影响。结果表明,岩心在复配体系中的自发渗吸采收率最高(10.43%),而HABS体系仅为4.57%,KCl体系只有2.2%,APG1214体系不能发生渗吸。复配体系与原油间的界面张力能达到10-2mN/m数量级,并可将强水湿岩心转变为润湿角接近90o的弱亲油岩心,同时复配体系易与油生成乳液且乳液易聚并。岩心驱油实验中,复配体系的注入压力最小,采收率增幅最大。超低渗油藏渗吸采油率的提高需要低界面张力、偏中性润湿的超低渗岩心,易生成可聚并的乳状液,乳状液过于稳定不利于渗吸采油。图4表2参16     

大庆致密油储层压裂渗吸增产表面活性剂研制及性能评价

大庆外围致密油藏物性差、储层岩石表面弱亲水,常规压裂液用表面活性剂洗油性能差,渗吸作用不明显,与致密储层配伍性差。为提高致密油层压裂效果,延缓产量递减,提高采收率,利用Amott瓶渗吸洗油法,从渗透率、pH、矿化度和使用浓度等方面开展了岩心渗吸洗油效率影响因素评价实验,研制的一种压裂渗吸用表面活性剂XYJ-1可渗透到低渗透储层深部,改变岩石润湿性,并通过压裂后闷井一定周期,使表面活性剂渗吸到超低渗储层孔喉内,将更多原油渗吸置换出来,进而提高单井产量及采收率。通过红外光谱及核磁共振对分子结构进行了表征,结果表明特征吸收峰与产物符合。评价结果表明,该渗吸用表面活性剂能将储层岩石表面润湿性由弱亲水性改变为强亲水性,当表面活性剂质量分数为0.20%时,表面张力为24.01 mN/m,界面张力为0.061 mN/m,接触角为26.2°,渗吸洗油效率可达21.69%,比常规压裂用助排剂渗吸洗油效率提高了1.89倍,可用于超低渗透储层的增产改造,为压裂提高采收率提供有效手段。     

低碱浓度非离子表面活性剂驱油临界面张力研究

考虑到中原文明寨油藏高温、高矿化度、高钙镁含量的特点及注入水的高ＰＨ值（８－９．５％），选择含有低浓度（０．０２５％）Ｎａ２Ｃｏ３的非离子表面活性剂ＮＳ溶液为驱油溶液为驱油剂，考察了该体系与文明寨原油之间的界面张力，在天然岩心上进行了驱油实验，在水驱基础上使采收率提高了１０％和７．６％。     

SN7-33井表面活性剂驱油研究与应用

针对江苏ShaN低渗透油藏非均质性强、物性差、孔隙结构复杂、水驱采收率较低的问题,开展了粘稳型表面活性剂HLX1和驱油表面活性剂HLX2的界面张力、吸附、乳化、防膨和驱油室内评价试验。根据试验结果进行了表面活性剂驱注入工艺优化,设计1.5%HLX1为前置防膨段塞,0.3%HLX2为驱油主段塞,在SN7-33井进行表活剂驱油现场试验,取得了增油降水效果。