高含蠟原油驅油用表面活性劑的室內性能評價

楊姍 吳慶凱 丁錫剛 李金平 胡朋朋（山東新港化工有限公司，山東東營257000）

0 引言

原油是一種由蠟晶、膠質、瀝青質和液態油等組成的復雜混合物，隨著原油的開采，高含蠟比例增多，蠟晶之間形成的三維網狀結構給原油開采、運輸等帶來很大的困難，尤其是對于高含蠟原油的開采方面，對驅油劑的性能要求原來越苛刻。利用表面活性劑降低表面張力、提高毛細管數的表面活性劑驅技術行之有效，已成為使用范圍廣且最具發展前景的技術[1-11]。

在前期研究的基礎上，結合油田實際技術需求，筆者研發了一種表面活性劑復配體系，優選磺酸鹽類和脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性劑進行復配，另外針對原油中高含蠟特征，加入一定比例的水溶性降凝劑，其對蠟晶的形成有一定的抑制作用，從而有效促進油水界面張力的降低，滿足了提高高含蠟原油采收率的技術需要。

1 實驗部分

1.1 實驗用品

1.1.1 實驗原料（見表1）

表1 主要實驗原料一覽表

1.1.2 實驗儀器（見表2）

表2 主要實驗儀器一覽表

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1.2 性能評價

1.2.1 油水界面張力測定

用注入水配制0.1%～0.6%一系列的表面活性劑溶液，用TX-500 旋轉滴超低界面張力儀（密度差△ρ=0.15，轉速T=5000r/min），在地層溫度下（70℃）測定溶液和實驗脫水原油的界面張力，取不同時間段的界面張力值。

1.2.2 吸附穩定性測試

用注入水配制0.3%表面活性劑溶液90g，與30.0g模擬地層砂混合，放入恒溫水浴（地層溫度70℃）中振蕩3天，每天測試吸附后的表面活性劑溶液與原油間的界面張力。

1.2.3 熱穩定性

用注入水配制0.3%表面活性劑溶液100.0g，放入恒溫干燥箱（地層溫度70℃）中恒溫老化30天，測定不同老化時間的表面活性劑溶液與原油間的界面張力。

1.2.4 抗鈣能力測定

抗鈣用模擬鹽水：在1000mL 注入水中加入0.2769g 的Ca?Cl2。

用抗鈣模擬鹽水配制0.3%的表面活性劑溶液100.0g，攪拌均勻后記錄溶液實驗現象，并在地層溫度70℃下用旋轉滴界面張力儀測定樣品溶液與實驗原油間的界面張力。

1.2.5 聚合物配伍性

稱取表面活性劑體系樣品0.3g，加入63.7g 注入水，攪拌15min 后，再加入1800ppm 聚合物母液36.0g，繼續攪拌30min，用旋轉滴界面張力儀測定所得樣品溶液與實驗原油的界面張力。

1.2.6 洗油試驗

（1）將模擬地層砂與實驗脫水原油按質量比4：1混合，放入烘箱中（地層溫度70℃）恒溫老化7天，每天攪拌一次，使油砂混合均勻；

（2）稱取老化好的油砂5.000g放至錐形瓶中稱重得m1；

（3）用注入水配制0.3%的表面活性劑溶液50.0g，加入到稱量好的油砂中，充分混合后在地層溫度下靜置48h；

（4）將靜置后的樣品溶液中漂浮的原油及瓶壁上粘附的原油用干凈棉紗蘸出，并倒出表面活性劑溶液，接著將錐形瓶置于100℃烘箱中烘至恒重，稱重得m2；

（5）使用沸程90～120℃的石油醚對恒重后的樣品進行原油洗脫，直至石油醚無色；

（6）將洗脫盡原油的錐形瓶置于120℃烘箱中烘至恒重，稱量得m3；

（7）按下式（1）計算原油洗脫率：

式中：

σ—原油洗脫率，%；

m1—洗油前錐形瓶與地層砂總質量，g；

m2—洗油后錐形瓶與地層砂質量，g；

m3—錐形瓶與洗凈后地層砂質量，g。

2 結果與討論

2.1 油水界面張力

0.1%～0.6%一系列的表面活性劑溶液與原油間的界面張力隨時間、濃度的變化關系，測試結果見圖1。

圖1 不同濃度的表面活性劑與原油間的界面張力值

由圖1 可知，該驅油體系具有較寬的濃度使用窗口，在70℃、8000mg/L礦化度下，0.1%～0.6%的濃度都可以使油水界面張力降到10-3mN/m，且隨著濃度達到0.3%以上，最終穩定后的油水界面張力可達到10-4mN/m，濃度再增大則對最終的界面張力值影響不是很明顯。

2.2 吸附穩定性

表面活性劑經過巖石吸附后，剩余量是否還能有效降低油水界面張力，這將直接影響驅油效果，因此，使用模擬地層砂進行驅油表面活性劑體系的吸附穩定性測試。結果見圖2。

圖2 油水界面張力隨吸附時間的變化

由圖2可知，隨著吸附時間變長，界面張力值降低的幅度變緩慢，但表面活性劑體系溶液被模擬地層砂吸附3天后，油水界面張力仍能降至10-4mN/m，這表明該驅油體系抗吸附穩定性比較強，天然巖石對其吸附損耗較小，對降低油水界面張力影響不大。

2.3 熱穩定性

在地層溫度70℃下，測定不同老化時間的表面活性劑溶液與原油間的界面張力，結果如圖3所示。由圖3可知，隨著老化時間延長，油水界面張力變化不是很大，均能夠達到10-3mN/m，這說明該表面活性劑體系熱穩定性較好，在地層溫度下化學穩定性好，可以較長時間地保持良好驅油效果。

圖3 油水界面張力老化穩定性

2.4 抗鈣能力

圖4 Ca2+對油水界面張力的影響

用抗鈣模擬鹽水配制0.3%的表面活性劑溶液，攪拌均勻后無沉淀生成，在地層溫度70℃下測定樣品溶液與實驗原油間的界面張力，并與未加Ca2+的測試進行對比，如圖4所示。從對比結果來看，加入100mg/L 的Ca2+對油水界面張力的影響不是很大，半小時內界面張力也能夠降到5×10-3mN/m 以下，表明該表面活性劑體系具有較強的抗鈣能力。

2.5 聚合物配伍性

圖5 表面活性劑體系與聚合物的配伍性

0.3%的表面活性劑體系與1800ppm 聚合物母液的混合溶液，在地層溫度70℃下，與實驗脫水原油間的界面張力測試結果如圖5。從測試結果來看，2h 內油水界面張力也可降到5×10-3mN/m 以下，這說明該表面活性劑體系與聚合物配伍性良好，可以取得較好的驅油效果。

2.6 洗油率

經過洗油試驗，實驗過程中的稱量數據如表3。根據實驗數據計算原油洗脫率為σ=48.5%，滿足Q/SH1020 2191—2018驅油用表面活性劑的技術要求[12]，洗油效果較好。

表3 洗油試驗過程數據

3 結語

（1）該表面活性劑體系針對高含蠟原油（含蠟量為35%）表現出優異的界面性能，在0.1%～0.6%較寬濃度范圍內可使油水界面張力達到10-4mN/m，具有較強的抗鈣能力，對注入水的普適性較強。

（2）該表面活性劑體系靜態吸附3 天后界面張力仍然能夠保持超低（小于10-3N/m），表現出良好的抗吸附性能。

（3）該表面活性劑體系具有較好的熱穩定性，在地層溫度下能保持較長時間的低界面張力（10-3N/m），起到較好的驅油效果。

（4）該表面活性劑體系與聚合物配伍性良好，原油洗脫率可達到48.5%，均能滿足驅油用表面活性劑的技術要求。