柳贊北區(qū)Es32+3斷塊無堿二元復合體系室內實驗研究

吳 瓊，李佳慧，李福堂，辛春彥

（中國石油冀東油田勘探開發(fā)研究院，河北 唐山 063000）

目前，柳北Es32+3塊主要存在以下幾方面問題：一是受平面強非均質性影響，平面波及系數(shù)低，剩余油分布復雜，單一水驅進一步提升平面波及系數(shù)的難度較大；二是層間非均質性強，層數(shù)多、跨度大，層間矛盾突出，細分注水后吸水剖面得到改善，但時間短，目前吸水比例低；三是斷塊處于特高含水階段，經過多年的注水開發(fā)，優(yōu)勢滲流通道發(fā)育，無效、低效水循環(huán)嚴重。

現(xiàn)有提高采收率技術有化學驅、氣驅和泡沫驅等，其中化學驅是最常用的方法，分為聚合物驅、表面活性劑驅以及復合驅等。聚合物作為驅油劑具有較高的黏度，能夠有效地改善流度比，克服不利的黏數(shù)指進，改善縱向波及系數(shù)，提高波及效率，但是洗油效率低。復合驅包括表面活性劑/聚合物驅 （SP）、堿/聚合物驅 （AP）、堿/表面活性劑/聚合物（ASP）等體系。由于三元復合驅中的強堿易導致地層黏土分散、運移，帶來現(xiàn)場施工困難、井底結垢以及生產井產液能力下降等一系列的問題[1]。無堿二元驅由聚合物和表面活性劑共同作用能夠有效提高波及體積、降低油水界面張力，達到提高采收率的目的，因此有必要加強無堿二元復合驅的研究。

1 聚合物樣品的選取

聚合物在高溫環(huán)境下易發(fā)生降解，極大地降低了了體系的黏度，導致聚合物體系不能有效地發(fā)揮驅油作用。由于目標層平均溫度達到98℃的高溫，對聚合物的穩(wěn)定性提出了很高的要求。根據(jù)中深層油藏條件，通過大量的實驗數(shù)據(jù)分析對比選取4種耐高溫聚合物進行實驗研究。4種聚合物固體含量均高于85%，水解度為0，抗剪切黏度保留率能夠達到90%以上，抗吸附黏度保留率達到96%以上，具有良好的抗剪切和抗吸附能力。

2 表面活性劑選取

表面活性劑通過提高毛管數(shù)能夠有效地提高洗油效率。在注入量和注入壓力的限制下，降低油水界面張力可以增加毛管數(shù)，從而達到提高采收率的目的。對于中高滲油層，油水平衡界面張力必須達到10-3mN/m數(shù)量級，才能能夠使采收率在水驅的基礎上提高20%[2]。本次實驗研究表面活性劑共選用4種產品，四種表面活性劑在與目標區(qū)塊原油具有良好的配伍性，界面張力均能達到10-3mN/m數(shù)量級。S1、S2、S3是陰離子活性劑+非離子活性劑復配表面活性劑，S4是磺基甜菜堿類表面活性劑。

3 實驗條件

3.1 實驗儀器

表觀黏度測試使用MCR301流變儀，設置剪切速率為7.34-1。界面張力的測試使用TX500C界面張力儀。

3.2 實驗樣品

實驗用水：柳贊北區(qū)過濾污水（表1）。采用污配污稀的方法進行試劑的配置。

實驗用油：柳贊北區(qū)1-15井脫水原油。地面原油黏度為 14.74mPa·s，地下原油年度1.73mPa·s。

3.3 油藏條件

目標層最高溫度為115℃，平均溫度為98℃。

表1 柳贊北區(qū)地層水分析資料

4 實驗結果及討論

4.1 聚合物的篩選

利用污配污稀的方法配置3000mg/L的聚合物溶液，實驗溫度選層位最高溫度115℃，測定聚合物溶液的黏度、黏度熱穩(wěn)定性，測試結果如圖1。

所選聚合物屬于非常規(guī)聚合物，由于分子在水中的解纏結作用的存在，隨著老化時間的延長，聚合物黏度降低[3]。但四種聚合物在老化60天后黏度保留率依然保持在80%以上，說明聚合物在油藏最高溫度115℃下，仍然具有較好的穩(wěn)定性，能夠在油藏中發(fā)揮長期的驅油作用。1#聚合物降低的幅度最大，并有持續(xù)降低的趨勢，相比之下，2#、4#聚合物黏度下降趨勢比較緩慢,黏度保留率達到90%以上。因此，二元復合體系中選取2#、4#聚合物。

圖1 聚合物產品的黏度熱穩(wěn)定性曲線

4.2 表面活性劑的篩選

4.2.1 表面活性劑濃度的篩選

表面活性劑質量分數(shù)不同，界面張力值會發(fā)生改變，導致驅油體系與原油的作用效果也會發(fā)生相應的變化。從圖2中看出在表面活性劑低濃度改變時，界面張力值變化非常明顯。濃度升高到0.1%時，四種表面活性劑與原油的界面張力值全部達到10-3mN/m數(shù)量級。隨著濃度的升高，界面張力的變化變緩。在表面活性劑質量分數(shù)達到0.3%后，界面張力趨于平穩(wěn)。隨著含量的繼續(xù)增高，界面張力的變化很小，選用質量分數(shù)0.3%為驅油體系表面活性劑的含量。

圖2 表面活性劑濃度窗口界面特性數(shù)據(jù)圖

4.2.2 表面活性劑的抗吸附能力

表面活性劑在地層中運移的過程中，會發(fā)生固體表面發(fā)生活性劑分子的富集現(xiàn)象，導致表面活性劑在固-液表面上的濃度比溶液內部濃度大，導致表面活性劑有效濃度降低，因此研究表面活性劑抗油砂吸附的能力具有很重要的意義。

污水配置的表面活性劑溶液中加入模擬砂，放入搖床中振蕩24h，隨后進行吸附后溶液與地層原油界面張力的測定，模擬地層中巖石對活性劑的吸附作用。從表2中看出，四種表面活性劑在第一次吸附后，界面張力值還能夠保持在10-3 mN/m數(shù)量級。經過第二次吸附后，S3、S4兩種表面活性劑界面張力上升到10-2mN/m數(shù)量級，表明這兩種活性劑的抗吸附能力較差，易發(fā)生表面富集現(xiàn)象。S1樣品界面張力增加幅度為30.88%，S2界面張力增加的幅度達到47.46%，因此S1樣品的抗吸附性能力最強。

表2 抗吸附界面特性評價結果

4.3 復合體系配方的篩選

4.3.1 活性劑-聚合物配伍性研究

在復合體系中會形成表面活性劑-聚合物聚集體，會對體系的黏度、界面特性產生一定的影響，因此需開展相關實驗，得出聚合物和表面活性劑之間的相互作用。

將3000mg/L聚合物與質量分數(shù)0.3%表面活性劑復合成二元體系，進行體系界面張力和黏度的測試。從表3中數(shù)據(jù)看出，加入聚合物對表面活性劑的界面特性影響不大，仍然能夠保持在10-3mN/m數(shù)量級，具有良好的界面特性。加入表面活性劑的聚合物溶液的黏度發(fā)生了小幅度的升高，這是由于S1、S2表面活性劑屬于陰離子與非離子復配型表面活性劑，在加入表面活性劑后，表面活性劑與聚合物的分子鏈通過離子-偶極作用發(fā)生締合，導致體系的黏度發(fā)生增長[4]。從黏度上升的幅度來看，S1、S2兩種表面活性劑與2#、4#聚合物之間存在相互作用，但是影響非常小。

表3 復合體系界面張力、黏度數(shù)據(jù)

4.3.2 復合體系熱穩(wěn)定性

將配置好的四種二元體系放置在98℃烘箱中進行老化，測試30天內的黏度以及油水界面張力特性的變化。從圖3中看出，四種二元體系的黏度沒有發(fā)生明顯的降低，在老化15天后，黏度基本穩(wěn)定，復合體系的黏度熱穩(wěn)定性很好，能夠在油層種發(fā)揮長期驅油作用。

圖3 二元體系黏度穩(wěn)定性曲線

從表4中數(shù)據(jù)看出，S3+2#二元體系在老化30天后，界面張力已經無法達到10-3mN/m數(shù)量級，體系的界面特性熱穩(wěn)定性比較差。其他三種界面張力保持在10-3mN/m數(shù)量級，但是S4+2#、S4+4#體系界面張力值上升達到59%、57%，而S3+4#僅為32%，明顯低于其他兩種體系，所以S3+4#的界面特性最為穩(wěn)定，能夠在油層中發(fā)揮長期的驅油作用。

表4 界面特性評價結果

4.3.3 聚合物濃度的確定

實驗井LB1-15原油黏度為14.47mPa·s，根據(jù)冀東油田現(xiàn)場化學驅經驗，考慮到聚合物的熱損失、剪切損失以及吸附損失等，聚合物地層溫度下黏度應在20mPa·s以上，測得4#聚合物濃度為2000mg/L時，黏度為27.6mPa·s，所以選用聚合物濃度為2000mg/L。

3 結語

1） 篩選出適用于柳北Es32+3斷塊無堿二元復合驅表面活性劑選擇S3，質量分數(shù)是0.3%。聚合物選擇4#樣品，質量濃度為2000mg/L；2）二元復合驅體系能夠有效地降低油水界面張力達到10-3mN/m數(shù)量級；3） 二元復合驅體系在油藏溫度下具有良好的熱穩(wěn)定性，老化30天，體系黏度保留率能夠保持在95%以上，能夠起到長效驅油的效果。同時，老化后油水界面張力能夠到10-3mN/m數(shù)量級，能夠有效地提高洗油效率。