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。     

胜利油田普通稠油乳化驱油体系研制及性能评价

针对胜利普通稠油油藏水驱采收率低且热采成本高的问题,乳化降黏驱是提高其采收率、降低生产成本的有效途径。利用微动力乳化实验装置,综合考虑两种表面活性剂TB与AC在不同配比下的乳化能力和降低界面张力能力,构建了两种不同性能的乳化驱油体系：TB(0.3%)和TB+AC(0.3%,质量比3∶2)。通过多重光散射法分析了两种体系和胜利稠油形成乳状液的微观稳定性,然后通过填砂管驱油实验评价了两种乳化体系的驱油性能,并利用玻璃刻蚀模型研究其微观驱油机理。研究结果表明,TB+AC体系具有强乳化能力,与原油形成乳状液的稳定性良好。TB+AC体系可使油水界面张力达到超低数量级(10^-3mN/m),TB+AC 体系在水驱基础上可提高采收率11.20%。TB+AC体系通过超低界面张力和强乳化性能“拉”残余油,使其发生形变,降低流动阻力和残余油含量;也可进入油膜深处进一步发生乳化作用使油膜扩张破裂来提高采收率。     

二元复合体系界面活性与乳化性能协同提高采收率实验研究

二元复合驱能够大幅度提高水驱后油藏采收率,为深化二元复合体系提高采收率机理认识,开展二元复合体系界面活性与乳化性能协同提高采收率研究。通过物理模拟实验、微观可视化驱替实验和核磁共振实验,研究具有不同界面活性和乳化性能二元复合体系的驱油效果,明确渗流过程中其界面活性变化规律,阐明油水界面张力与乳化性能协同提高采收率机理。结果表明,由于油藏的非均质性及驱油体系性能变化,二元复合体系与原油界面张力并非越低越好。过高界面张力不利于洗油效率的提高,而过低界面张力不利于乳化作用的发挥。当油水界面张力与乳化性能配伍关系良好时,二元复合体系既可以利用较低界面张力启动油藏深部残余油,又可以通过残余油滴封堵大孔道,改变油藏深部流场分布,降低非优势层剩余油饱和度,实现大幅度提高采收率的目标。     

胜坨油田高温高盐油藏自发乳化驱提高采收率

通过乳化能力、油水界面张力测定优选出适合胜坨高温高盐油藏的碱/表面活性剂自发乳化体系,并通过驱油实验考察了自发乳化体系的驱油效果。结果表明,在2 g/L Na OH+2 g/L Na2CO3复合碱溶液中加入0.5 g/L表面活性剂B4,可使油/水界面张力达到超低,有助于油滴在界面扰动作用下发生自发乳化,形成乳状液。乳化体系在多孔介质的剪切作用下将油滴乳化,依靠乳滴在孔喉处聚并产生的贾敏效应,有效地降低了水油流度比,提高了波及系数和采收率。乳状液液滴的夹带作用可使油滴被驱替液携带着通过地层,提高洗油效率。但乳化夹带作用提高采收率和驱替压力的幅度不如乳化捕集作用显著。最佳的自乳化体系配方为:2 g/L B4+2 g/L Na OH+2 g/L Na2CO3,自发乳化驱采收率在水驱基础上可提高21.5%,采收率并未随着填砂管长度的延长而降低。     

乳化作用对水驱后残余油膜效果的实验与评价

驱油剂与原油间的乳化能力对化学驱的驱油效率有重要影响。在自行设计的人造残余油膜模型的基础上,筛选活性驱油剂对人造油膜进行驱替试验,实现了对乳化驱油效果的量化,为活性驱油体系的乳化驱油能力提供了评价指标。试验结果表明,驱油剂与原油的乳化过程能有效剥离油膜,适合在高含水阶段进一步提高驱油效率;乳化能力与油膜驱替效率间有很好的正相关关系,驱油剂的乳化能力决定其油膜驱替效率。通过分析证明界面张力并不能作为评价乳化能力的唯一标准,进一步完善了现有的乳化提高微观驱油效率的机理。     

乳化和润湿反转现象的耗散粒子动力学研究

利用耗散粒子动力学方法,研究了化学驱过程中乳化和润湿反转两个重要的物理化学现象。通过合理划分流体粒子和定义粒子之间相互作用参数,模拟了十二烷基苯磺酸钠、正十二烷和水三组分体系的自发乳化现象;通过附加固壁条件,模拟了在水动力作用下吸附在岩石表面的油珠发生破裂的非自发乳化过程,以及由于表面活性剂在岩石表面吸附而引起的润湿反转现象,比较了润湿反转前后残余油珠的运动情况。模拟结果表明:作为介观力学的离散粒子动力学方法,耗散粒子动力学方法可作为研究包含物理化学现象的化学驱渗流问题的重要手段。     

低界面张力下乳化程度对二元驱采收率的影响

为研究砾岩油藏乳化程度与二元复合驱采收率的关系,通过乳化（调节表面活性剂的加量）调控驱油体系 乳化强度以及乳化体系在长岩心中的运移规律,研究了不同乳化强度的部分水解聚丙烯酰胺/环烷基石油磺酸 盐表面活性剂（KPS）二元体系的驱油效果,明确了乳化程度对提高采收率的作用。结果表明,油水界面张力为 5×10-2mN/m的中等乳化二元体系的驱油效率比5×10-3mN/m无乳化体系的高8%。当二元体系达到临界黏度 后,油水界面张力为5×10-2 mN/m数量级、乳化综合指数适宜的乳状液对驱油体系黏度具有补偿作用,能够长距 离保持驱油体系黏度的稳定性,有利于进一步提高采收率。砾岩油藏二元复合驱多因素耦合提高采收率决策 中,在渗透率极差较大时通过调节驱油体系黏度比和乳化综合指数可实现提高采收率;渗透率级差≤6 时,通过 界面张力和乳化综合指数调控实现大幅度提高采收率。当剩余油饱和度小于50%时,乳化综合指数控制在50% ~70%;剩余油饱和度大于50%时,乳化综合指数控制在30%~50%。在新疆某区块实施“低界面张力和可控 乳化”二元复合驱技术,采收率提高28%,含水率降幅大于40%,实现了驱油体系“梯次降黏、逐级动用”的个性化 设计。图11表3 参17     

乳化和界面张力特征对二元驱体系驱油效果的影响

为深入认识二元驱油体系乳化能力和界面张力对驱油效果的影响规律,评估了7类乳化指数介于0数0.38之间、与原油界面张力在10-3数10 m N/m之间的二元复合驱油体系(a:0.3%KPS+0.1%HPAM;b:0.5%司盘/0.5%吐温+0.1%HPAM;c:0.3%ZS+0.1%HPAM;d:0.3%YC;e:0.3%HPS+0.1%HPAM;f:0.3%SP+0.1%HPAM;g:0.3%ZS+0.1%HPAM+0.4%Na2CO3)的动态乳化特性、动态界面张力与驱油效果的内在关联性。乳化特征分为5种类型:不乳化(体系f)、乳化反转(体系e)、前程乳化(a)、后程乳化(体系d)、全程乳化(体系b、c和g);界面张力特性分为7种类型:"L"型(体系a)、"—"型(体系b)、"浅碟"型(体系c)、"G"型(体系d)、"V"型(体系e)、"\"型(体系f)、"深碗"型(体系g)。岩心驱油实验表明:驱油剂的乳化能力愈强,则二次水驱后的采收率愈高。不乳化的"\"型体系(体系f)、全程乳化的"浅碟"型体系(体系c)、后程乳化的"G"型体系(体系d),二次水驱采收率分别为0.36%、4.25%和0%,体现了乳化对流度控制和界面张力对毛细管数效应的交织影响。通过对比聚合物驱和二元驱后的岩心剖面发现,二元驱后岩心中残余油分布呈"白斑"状,归因于不合理的段塞配置,使界面张力和乳化作用不足以抵消流度失控对采收率影响所致。在二元复合驱技术研究中,应优选具有超低界面张力和全程乳化能力的驱油体系,并重视驱油过程中的流度控制。图8表2参16     

高温产乳化剂菌原位生长下的微观驱油机理

以高温产乳化剂菌嗜热脂肪地芽孢杆菌SL-1为对象,研究该菌株的生长和界面趋向性,同时利用微观仿真可视模型,研究SL-1菌对水驱后残余油的驱替作用和机理。结果表明:该菌具有嗜烃性能,在高温(65℃)和高压(10MPa)复合极端环境中,SL-1菌能够以原油为唯一碳源进行繁殖代谢,降解原油;代谢产生的生物表面活性剂具有乳化原油和改变岩石润湿性的作用,残余油被乳化分散成油滴;此外,该菌可降低油水界面张力和原油粘度,改善残余油的流变性。膜状残余油、柱状残余油以及盲端残余油等不同类型的残余油都能被有效驱替,最终提高原油采收率为12.84%。     

利用“解—合”法分析稠油热水驱微观驱替效果

为了定性和定量研究稠油热水驱微观驱替效果,创建了驱替效果分析的新方法——“解—合”法。在油湿性微观模型中,分别在75和90 ℃条件下进行稠油热水驱替实验,对比分析2种条件下驱替平衡时,微观波及系数、驱油效率和采收率的变化特征及机理。结果表明,油湿性微观模型稠油热水驱时,通过乳化捕集和乳化携带作用大幅提高了微观驱替效果;90 ℃时稠油热水驱的微观波及系数、驱油效率和采收率均高于75 ℃时的。油湿性微观模型稠油热水驱时,在残余的少量棕色油膜中包含有油包水乳状液。在75 ℃时热水波及区域内残余油的分布以网状和块状为主,且数量较多,90 ℃时热水波及区域内的残余油分布主要呈连续性较差的孤岛状,且数量较少。