孿聯型表面活性劑在稠油油藏的試驗研究

邵占輝

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

表面活性劑在稠油開采中的作用主要是乳化降粘和驅替油層中的原油，幾年來，在稠油油藏開展了大量的表面活性劑研究和應用工作，取得了一定的研究成果。目前，室內研究和現場試驗中普遍使用的是磺酸鹽作驅油助排劑，隨著研究工作的深入和現場經驗的積累，逐漸認識到磺酸鹽存在以下問題。

（1）抗鹽能力差；（2）當量分布寬，不同當量組分在砂巖上的吸附能力差別很大；（3）產品的組成和性能不穩定；（4）地層溫度較高時，熱分解也是一個不可忽視的因素。

因而在現場應用過程中不能達到理想的效果。在總結以往經驗的基礎上，結合稠油油藏特點，經過反復研究，成功地研制出一種新型的孿聯型表面活性劑，在高溫、高礦化度、較寬的pH值范圍內均能保持良好的發泡性、泡沫穩定性和超低的界面張力，具有優良的乳化降粘和洗油性能。經現場應用表明增油效果顯著，提高了稠油油藏的采收率。

1 孿聯型表面活性劑的結構和特點

孿聯型表面活性劑是一類帶有兩個疏水鏈、兩個離子集團和一個橋聯集團的化合物，類似于兩個普通表面活性劑通過一個橋梁聯結在一起，其典型化合物的結構（見圖1）。其特殊結構使它具有獨特的性能：（1）易聚集形成膠團，臨界膠束濃度低；（2）增溶性好，對有機物質的增溶能力隨疏水鏈的增大而增加；（3）具有優良的化學穩定性，在酸、堿和硬水中較穩定；（4）可以任意比例與其他類型的表面活性劑復配，協同效應顯著。

圖1 孿聯型表面活性劑化學結構

該劑具有超低的界面張力，能夠在管壁和地層孔隙發生強的潤濕返轉，形成相對穩定的水膜，有利于油流的采出，在應用中表現出如下優勢：（1）能夠產生豐富而穩定的泡沫；（2）在300℃高溫下性能穩定；（3）抗鹽性強；（4）具有極強的洗油能力。

該劑作用機理可歸納為以下幾點。

（1）降低油水界面張力，使殘余油變成可流動油：實驗證明，當油水界面張力降低時，油滴容易變形，油滴通過喉道時，阻力減小，這樣在親水巖石中處于高度分散狀態的二次殘余油滴就會被驅替出來，形成油流。

（2）改變地層表面的潤濕性：在親油巖石中，二次采油后的殘余油以吸附在巖石表面，以薄膜狀態存在。孿聯型表面活性劑在巖石上的吸附可使巖石的潤濕性發生變化，從親油變成親水，這樣吸附在巖石表面的油膜將脫落表面而被驅替出來，預膜的作用又會使流體的流動阻力下降，有利于流體的采出。

（3）增加原油在水中的分散作用:隨著界面張力降低，原油可以分散在水中，形成水包油型乳狀液，孿聯型表面活性劑起穩定作用，便于流體的采出。

2 室內實驗評價

2.1 驅油效率實驗

2.1.1 實驗方法 對制備好的填砂模擬巖芯M（模擬巖芯的部分參數（見表1））進行300℃蒸汽驅；在產出液含水達到98%后，注入孿聯型表面活性劑；恒溫靜置；再進行300℃蒸汽驅至產出液含水達到98%以上。通過對油、水的分離與計量，計算前后過程的驅油效率，二者的差值便是所注化學劑提高蒸汽驅驅油效率幅度的大小。評價依據采用《稠油油藏驅油效率的測定（SY/T6315-1997）》標準。

表1 模擬巖芯的部分參數

2.1.2 試驗過程及結果 對模擬巖芯M先進行300℃蒸汽驅至產出液含水達到98%以上，然后注入0.4 PV的濃度為1%的孿聯型表面活性劑，恒溫靜置24 h，再對M進行蒸汽驅至產出液含水達到98%以上，結束試驗；通過對油、水的分離與計量，最后分別計算出單一蒸汽驅（300℃）的驅油效率和加入段塞后的最終驅油效率，驅油效率曲線（見圖2）。得出化學劑提高驅油效率幅度的大小。結果（見表2）的驅油效率數據。室內試驗結果表明，注入濃度1.0%孿聯型表面活性劑后，能夠提高驅油效率10.5%左右。

圖2 濃度1%孿聯型表面活性劑提高原油驅油效率與注入倍數關系曲線

表2 濃度1%孿聯型表面活性劑提高蒸汽驅油效率的試驗結果

2.2 洗油性能實驗

在同等條件下，對不同濃度的孿聯型表面活性劑進行洗油率實驗，實驗結果（見表3）。結果表明：孿聯型表面活性劑在低濃度時既有較好的洗油效果，濃度在0.5%時洗油率達90%以上。

表3 不同濃度的孿聯型表面活性劑洗油率

2.3 高溫、高礦化度、寬pH值范圍內性能實驗

分別對孿聯型表面活性劑在常溫、300℃、10000mg/L CaCl2介質、pH=1～14等不同條件下進行實驗，實驗結果（見表4）。實驗表明：孿聯型表面活性劑在高溫、高礦化度、很寬的pH值范圍內均能保持良好的發泡性、泡沫穩定性和超低的界面張力，具有優良的乳化降粘和洗油性能。

表4 孿聯型表面活性劑在不同條件下的性能

3 現場試驗情況

現場試驗選擇在具有顯著稠油油藏特點的小洼油田進行，小洼油田洼 38塊發育 S3、D3、D2三套含油層系，屬深層特稠油油藏，地層條件下原油粘度在600 mPa·s左右。由于原油粘度較高，小洼油田采用蒸汽吞吐的方式開采，但仍有大約65%的礦藏原油不能被采出，因而試驗尋求一種提高采收率的新技術十分必要。試驗過程中分別采用兩種方式進行，均收到較好的效果。

3.1 采用一次性注入方式

一次性注入方式即在油井進行蒸汽吞吐前將藥劑一次性擠入地層。現場實施3口井，有效率100%，3個月累計產油 743 t，產水 2 871 m3，增油 300 t，增水 641 m3。如：W2939井，對比上周期注采情況（見表5）

3.2 采用“點滴式”注入方式

“點滴式”注入方式即在注汽過程中，藥劑采用專用注入設備—雙柱塞微型高壓計量泵注入，伴隨蒸汽一同進入油層，采用“點滴式”注入方式現場實施1井次（觀10井），措施前平均日產油1.1 t，措施后平均日產油3.4 t，從圖3觀10井近2年生產曲線中可以看出，點滴注入孿聯型表面活性劑以后，該井日產油明顯增加。

表5 W2939井措施前后注采情況對比

圖3 觀10井近2年生產曲線

4 結論

（1）孿聯型表面活性劑在高溫、高礦化度、很寬的pH值范圍內均能保持良好的發泡性、泡沫穩定性和超低的界面張力，具有優良的乳化降粘和洗油性能。

（2）孿聯型表面活性劑提高了熱注蒸汽的驅油效率，在稠油油藏應用具有推廣價值。

[1]韓冬，沈平平編著.表面活性劑驅油原理及應用[M］.北京：石油工業出版社，2001，8.

[2]馬強.調堵排一體化技術在小洼油田的研究與應用[J］.石油地質與工程，2009，23（2）：116-119.