大庆油田三元复合驱驱油效果影响因素实验研究

通过岩心物理模拟实验及微观驱油实验,分析了界面张力、三元体系粘度、乳化油滴产生及岩石润湿性对三元复合驱驱油效果的影响规律和影响机理。研究结果表明,油水间平衡、动态界面张力大幅度降低可有效提高三元复合驱驱油效率,进行三元复合驱时,油水界面张力须降到10^-3mN/m数量级;增加体系粘度能够扩大三元复合驱的波及体积,水油粘度比大于2是三元复合驱提高采收率幅度达到20%的必要条件;乳化的油滴产生是三元复合驱提高驱油效率的主要形式,油水界面张力越低、驱替体系粘度越大,乳化油滴的产生能力越强,驱油效果越好;三元复合驱能够驱替亲油岩石表面的油膜,促进岩心润湿性由亲油向亲水转化。     

三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。     

三元复合体系的粘弹效应对驱油效率的影响

针对大庆油田三元复合驱矿场因高浓度碱剂而赞成的井筒结垢,卡泵等问题,系统地研究了复合体系的流变行为, 碱剂对三元复合体系粘弹性的影响,并在宏观非均质模型,天然岩心以及微观物理模型上进行了对比实验,实验结果表明,作为影响驱油效率的因素,粘弹效应比超低界面张力更有意义;适当降低复合体系的碱剂用量（界面张力应降至10^-2mN/m数量级）,并未明显影响驱油效率,文章首次提出了低碱复合驱的概念,否定了超低界面张力在复合驱中的必要性,炮一元复合驱中的碱垢问题探讨了新思路,探讨了毛管准数理论在复合驱中应用的局限性。     

界面张力特征对三元复合驱油效率影响的实验研究

分别采用了油水平衡界面张力和瞬时动态界面张力为1mN/m、0.1mN/m、0.01mN/m和0.001mN/m的4种体系进行了岩心驱油试验.结果表明,在大庆油田三元复合驱中,油水动态界面张力最低值是影响驱油效果的重要因素,而不是平衡界面张力.动态界面张力最低值达到0.01mN/m时,体系的驱油效果与界面张力平衡值达到0.001mN/m时基本相同.因此,可以大幅度降低三元复合体系中碱的用量,甚至可以不用碱.此外,还可以降低对表面活性剂的苛刻要求,扩大表面活性剂的种类和范围.     

无碱二元复合驱油体系室内实验研究

根据实验筛选了适合无碱二元复合驱油体系的最佳表面活性剂和聚合物,并在70℃下对该体系的性能进行了评价。结果表明,聚合物浓度为1 200mg/L、表面活性剂浓度为1 500mg/L形成的二元复合驱油体系,油水界面张力可达到0.002 17mN/m,粘度可达到16.8mPa.s;该体系具有一定的耐温性和耐盐性,适合在70℃、矿化度5 000~15 000mg/L的油藏使用;物模驱油实验结果表明,水驱后注无碱二元复合驱油体系可提高采收率32.17%。     

有机碱三元复合驱油体系与胜利原油的协同作用

采用旋转滴法测定了胜利石油磺酸盐与不同区块原油的油水界面张力,考察了有机碱乙醇胺及聚合物对体系界面张力的影响,测定了复合驱体系的粘度。实验结果表明,乙醇胺和胜利石油磺酸盐之间存在降低油水界面张力的协同效应,在适宜的乙醇胺浓度条件下,界面上的石油酸、反应生成的石油酸皂和石油磺酸盐混合吸附,界面张力达到最低。聚合物对界面张力总体影响不大。有机碱三元复合驱体系的粘度变化不大。     

一种新型低伤害有机碱三元复合驱油体系

针对传统的无机碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱油体系容易对地层造成结垢堵塞和采出液后续处理及排放较困难等问题,使用与地层水配伍性较好的有机碱和低毒、易生物降解以及价格低廉的生物表面活性剂为主要处理剂,研制了一种新型低伤害有机碱三元复合驱油体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明：新型低伤害有机碱三元复合驱油体系具有较低的界面张力,老化90 d后界面张力仍能维持在0.004 4 mN/m;驱油体系与原油形成的乳状液稳定性较强,在60℃下放置120 min析水率为33.6%,放置24 h电动电位仍能达到-73.5 mV;驱油体系具有良好的抗吸附性能,吸附5次后界面张力仍能维持在0.009 3 mN/m;驱油体系的生物毒性较低,EC50值可以达到58 450 mg/L,并且易生物降解,BOD5与CODcr比值可以达到34.6%,环保性能良好。实践证明,新型低伤害有机碱三元复合驱油体系的驱油效果较好,在岩心水驱后注入0.5 PV三元复合驱油体系后能使采收率继续提高25.5%以上,在三次采油方面具有较好的应用前景。     

复配型表面活性剂与碱／聚合物三元驱油体系的筛选实验研究

针对辽河油田某特定区块油藏特征和油品性质,对阴离子型表面活性剂重烷基苯磺酸盐、非离子型表面活性剂聚氧乙烯壬基醚、碱Na2CO3及疏水型聚合物进行复配,对复配体系与原油间界面活性和溶液增粘能力进行实验研究,应用正交实验法进行实验方案设计,通过直接比较和计算分析等方法得出最佳配方：阴离子表面活性剂质量分数0．1％－0．125％,非离子表面活性剂0．15％,Na2CO31．6％-1．8％,疏水型聚合物0．12％。该驱油体系具有较高的界面活性,长期热稳定性较好,而且解决了阴离子表面活性剂的盐析现象和非离子表面活性剂吸附损失大、需要的碱含量高、溶解性能差等问题,同时拓宽了表面活性剂、碱剂在复合驱油体系中的使用含量范围,筛选出的复配型驱油体系适应性更好。     

三元复合驱采出液脱水技术研究

经过研究，较深入地认识了化学剂对三元复合驱采出液性质的影响，评价了常规填料聚结重力分离式游离水脱除器和常规电化学脱水器对三元复合驱采出液的适应性，研制了新型游离水脱除器和新型电化学脱水器，提出了适应三元复合驱采出液脱水的工艺和电场条件，形成了三元复合驱原油脱水技术，可以使三元复合驱采出液得到有效的处理，生产出合格的商品原油和满足水处理要求的含油污水。     

三元复合驱采出水净化技术研究

复合驱采出水的净化技术研究是随着油田开发进入三次采油时期,针对出现的含驱油剂的采出水进行的一项新的采出水处理技术研究。本研究工作主要是在室内对复合驱采出水的一些特性进行了考察和研究．并对含一定浓度驱油剂采出水的净化处理做了探索性室内试验。     

ASP复合驱用烷基苯磺酸盐表面活性剂的合成

以重烷基苯为主要原料,以SO3为磺化剂,合成ASP三元复合驱用烷基苯磺酸盐表面活性剂。探讨了原料组成、反应条件等因素对烷基苯磺酸盐产品性能的影响,研究了烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面活性及稳定性。在室内合成研究的基础上进行了工业放大试验,工业试验合成产品界面活性优良,其ASP复合体系驱油效率比水驱驱油效率提高20％以上。图4表6参6     

ASP复合驱用烷基苯磺酸盐表面活性剂的合成

以重烷基苯为主要原料,以SO3为磺化剂,合成ASP三元复合驱用烷基苯磺酸盐表面活性剂.探讨了原料组成、反应条件等因素对垸基苯磺酸盐产品性能的影响,研究了烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面活性及稳定性.在室内合成研究的基础上进行了工业放大试验,工业试验合成产品界面活性优良,其ASP复合体系驱油效率比水驱驱油效率提高20%以上.图4表6参6     

三元复合驱合理驱替速度实验研究

三元复合驱是一项可大幅度提高原油采收率的三次采油技术,其体系由聚合物、碱、表面活性剂三相组成,驱油机理相对复杂,影响因素也相对较多。为此,通过开展物理模拟驱油实验,对三元复合驱实验过程中的驱替速度参数进行了深入研究。实验结果表明,三元复合驱最佳驱替速度与岩心渗透率正相关,天然岩心最佳驱替速度为0.10～0.20 mL/min、人造岩心最佳驱替速度为0.30～0.60 mL/min;不同复合体系达到最低界面张力值的时间不同,且在不同驱替速度下对采收率的影响程度也不同,驱替速度的变化对小尺寸的天然岩心、界面张力下降慢的复合体系驱油效果影响较大。     

孤岛油田化学复合驱扩大试验

孤岛油田特高含水期常规井网化学复合驱油扩大试验经历了前置段塞、主段塞、后置保护段塞的注入及后续水驱，目前试验区综合含水率基本接近试验前水平。由于复合驱扩大了波及体积、提高了驱油效率，注入系统和采出系统均发生了相应的变化。水井注入压力升高，吸水剖面得到调整，层间矛盾得到改善；油井产油量大幅度上升，含水率大幅度下降，实际提高采收率已达11．7％。与水驱相比，开发效果得到明显改善，复合驱扩大试验取得了成功。由于试验是在常规井网下进行的，该试验的成功说明胜利油区在常规井网和污水配注条件下实施复合驱油可以取得明显的降水增油效果。图5表2参11     

埕北油田弱碱三元复合驱可行性实验研究

埕北油田具有原油黏度高、油层渗透能力强和非均质性严重等特点,水驱开发效果差,剩余油储量大,而生产平台工作时间已达到设计使用寿命,急需高效、快速的提高采收率技术。针对埕北油藏地质、流体性质和开发现状,利用仪器检测和理论分析方法,开展了聚合物溶液、三元复合体系和改性三元复合体系性质和调驱效果实验研究。结果表明,与三元复合体系相比较,添加入Cr3+后得到的改性三元复合体系在黏度和界面张力性质方面几乎没有发生变化,但其阻力系数和残余阻力系数有了较大幅度提高。在化学费用相近条件下,调剖+三元复合驱和改性三元复合驱要比三元复合驱增油效果好,采收率增幅可以达到15%以上。推荐埕北油田采用弱碱三元复合驱,三元复合体系配方组成为大庆超高聚合物(CP=1 600~1 800 mg/L)+弱碱Na2CO3(CA=0.6%~1.0%)+重烷基苯石油磺酸盐(CS=0.10%~0.15%)+有机铬(聚∶Cr3+=120∶1~240∶1),段塞组合方式为0.025~0.05 PV Cr3+聚合物凝胶+0.12~0.15 PV三元复合体系。     

三元复合驱替过程中防垢实验研究

为防止三元复合体系驱油过程中岩石矿物的溶蚀，研究了在强碱条件下，阻碍二氧化硅溶解的行之有效的方法，室内选用充填石英砂或油砂的不钢管模型和天然岩心，通过改变碱型或加入适宜和适量的防垢剂，使用紫外分光光度方法，检测流出液中硅的浓度，计算防垢率，以确定各方案的防垢效果，结果表明，改变碱型，即用碳酸钠代替氢氧化钠，不使用碱直接驱替，还是用三元复合体系驱替，流出液中硅浓度均有明显下降，因此，将氢氧化钠用碳酸钠代替可以起到防垢的作用，不改变碱型，在驱替液中加入防垢剂也能使流出液中硅浓度明显降低，达到防垢的目的。     

全过程调剖技术与三元复合驱协同效应的动态特征

三元复合驱技术提高采收率幅度远高于聚合物驱技术,对于高含水、高采出程度的中国东部老油田具有明显的技术优势。但是三元复合驱技术现场应用时,出现明显的"低界面张力窜流"现象,导致三元复合体系渗流阻力系数小、注入压力低、产出液聚合物浓度高的动态特征。以交联聚合物体系为调剖剂的化学驱全过程调剖技术,具有渗流阻力高、波及能力强的特点,可以克服和弥补低界面张力窜流现象,解决三元复合驱过程中的窜流和后续注水快速指进的问题。现场应用结果表明,全过程调剖技术和三元复合驱技术配套应用,产生良好的协同效应,可以在扩大波及体积的基础上大幅度提高驱油效率,取得优异的增油降水效果,最终提高油藏采收率。     

三元复合驱注入段塞组合物理模拟实验研究

选取分子量为1200万、2000万的聚合物，通过室内物理模拟实验，研究三元复合驱注入段塞组合、浓度、大小对驱替效果的影响。实验结果表明：在化学剂用量相近时，高浓度小段塞的采收率比低浓度大段塞高，高分子量聚合物的驱油效果比低分子量聚合物更明显。不同前置和后续段塞优化驱油实验的结果表明，把聚合物、碱、表面活性剂拆分成双段塞(聚合物、碱 表面活性剂)分注比整个三元体系作主段塞单段塞合注采收率高；在碱、表面活性剂用量不变的情况下，注入的聚合物前置段塞(0．1～0．3PV)增大对改善驱油效果有利，前置段塞聚合物浓度应不低于1．2g／L；后续段塞大小一般选择0．2PV，在聚合物浓度不变时．后续段寒大小变化在一定范围内对驱油效果影响不大。图1表4参6     

兴1块复合驱配方室内筛选研究

化学驱提高原油采收率的能力主要取决于体系的界面张力。用实验方法研究了聚合物、表面活性剂对兴１块驱油体系界面张力的影响。结果表明：表面活性剂对降低界面张力起重大作用，而聚合物则影响甚微；单纯碱剂或碱浓度小于０．５％的复合配方不能使兴１块驱油体系界面张力降至超低。初步得出了兴１块复合驱配方，其中二元配方为：（１．５％～２．０％）Ｎａ２ＣＯ３＋（８００～１０００ｍｇ／Ｌ）Ｍｏ－３０００；三元配方为：（１．５％～２．０％）Ｎａ２ＣＯ３＋０．２％ＡＤＦ４（或ＬＨ）＋（８００～１０００ｍｇ／Ｌ）Ｍｏ－３０００。它们均可将体系界面张力降至１０－３ｍＮ／ｍ数量级，为该区块复合驱数模及矿场试验提供了基础数据。