三元复合体系动态界面张力对驱油效率的影响

采用贝雷岩心开展三元体系界面张力与驱油效果之间关系的实验研究,实验结果表明,三元复合体系动态界面张力最低值越低,界面张力下降速度越快,超低界面张力作用时间越长,化学驱提高驱油效率越高。提出用超低界面张力作用指数S作为评价复合体系界面张力性能的指标,建立超低界面张力作用指数与驱油效率的关系式,得出体系界面张力和驱油效率均满足现场实际要求的复合体系的标准为S1 000。     

超低界面张力的二元驱油体系对水驱残余油启动和运移机理

针对三元复合驱含碱驱油体系引起地层黏土分散和运移、形成碱垢、导致地层渗透率下降,碱还会大幅度降低聚合物溶液的黏弹性,从而降低波及效率等问题,利用新研制的不加碱可形成超低界面张力两性表面活性剂,通过微观模型驱油实验,分析了聚丙烯酰胺/两性表面活性剂二元复合体系对残余油启动、运移的过程,研究了该二元复合体系对水驱后残余油的作用机理.研究表明:具有超低界面张力的聚表二元复合体系利用了聚合物溶液的黏弹特性和表面活性剂体系的超低界面张力特性,使采收率大幅度提高.残余油的启动主要以拉成油滴和油丝两种形式,在运移过程中,较大的油滴又形成更容易被驱替液携带的小油滴,从而使驱油效率提高.     

复合体系特性及驱油效果研究

采用仪器分析和室内物理模拟实验方法,对比了BS(磺基甜菜碱表面活性剂)无碱二元体系、碳酸钠弱碱三元体系和强碱三元体系的界面张力、黏度、黏弹性及驱油效果。研究表明,二元体系的界面张力达到超低界面张力,且低于弱碱三元体系和强碱三元体系;由于没有碱的加入,二元体系的黏度和黏弹性均高于两种三元体系。通过人造非均质岩心物理模拟驱油实验可知,BS无碱二元体系的化学驱采收率比弱碱三元体系高2%(体积分数),比强碱三元体系高7.8%(体积分数)。     

乳化能力对低渗透油藏表面活性剂驱油效果的影响

为明确表面活性剂的乳化性能和界面活性对水驱后的残余油或剩余油影响的主次关系,在结合定边油田A区油藏特征的基础上,筛选出界面张力高-乳化能力强(0.2%AES)、界面张力低-乳化能力弱(0.2%WLW)、界面张力低-乳化能力中等(0.2%BS16-18+0.05%AES)的三种表面活性剂体系,开展了室内渗透率为0.2×10~(-3)μm~2、2×10~(-3)μm~2、20×10~(-3)μm~2级别的三组低渗透岩心的驱替实验。驱油结果显示:0.2%BS16-18+0.05%AES体系驱油效率都是最高,采收率增幅为1.90%～8.90%,0.2%AES体系驱油效果居中,0.2%WLW体系最差。乳化携带和聚并对剩余油的驱替效果要好于界面活性的作用,乳化作用同时也增加了微观波及效率。     

马20块复合驱油效果研究

选用大庆炼化相对分子质量为1 900×104,浓度为1 500 mg/L的聚合物溶液,与SS(石油磺酸盐)无碱二元体系;与SS、碳酸钠三元体系。二元体系和三元体系均能达到超低界面张力。对单聚体、二元体和三元体进行了黏弹性、黏度及驱油试验。研究表明,三元体系在表活剂浓度为0.3%、碱浓度为1.2%时,界面张力达到3~10 mN/m,二元体系表活剂浓度为0.3%时也能达到3~10 mN/m;由于没有碱的加入,单聚的黏弹特性要高于复合体系,在复合体系中,二元体系的黏弹特性高于三元体系。人造非均质驱油实验结果得出,SS无碱二元体系的采收率达到了30.1%,比单聚高出6.7%,比三元复合体系高出2.7%。     

化学驱微观机理及体系优选实验研究*

通过微观仿真刻蚀模型,结合河南油田某区块的孔隙结构,在水驱基础上进行表活剂驱、聚合物驱、聚合物/表活剂二元驱。分析研究了每种驱替体系对水驱产生的盲端、膜状、吸附、簇(柱)状、孤岛状的启动机理,同时量化三种化学体系对各类剩余油在模型中的驱替效率。实验结果表明,盲端剩余油适合高黏聚合物体系,针对不同形状盲端不同界面张力的体系作用效果不同;孤岛状剩余油适合高黏体系,界面张力对其影响不大;吸附状剩余油适合聚合物体系的黏度为(10~20)m Pa·s,且降低体系界面张力有利于启动此类型残余油,但在模型中多会形成此类残余油;膜状剩余油在低黏度聚合物体系下即可以很好启动,适宜体系界面张力数量级在10-1~10-2之间;化学驱启动剩余油,后续油启动运移过程中易形成小径簇状油,其含量在剩余油中占的饱和度较大。     

三元组分对弱碱三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响

考察弱碱三元组分对大庆油田石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液的乳化稳定动力学参数、界面黏弹性、扩散双电层Zeta电位等稳定参数的影响,研究三元组分对弱碱石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响规律。结果表明:表面活性剂的两亲性使其吸附于油水界面,质量分数的增加使其形成的油水界面膜稳定性增强,当表面活性剂质量分数高于0.1%时,形成的模拟原油采出液稳定较高,破乳较难;弱碱碳酸钠在三元复合体系起着双重作用,当碳酸钠质量分数小于0.8%时,碳酸钠主要与原油中的酸性物质生成表面活性物质,增加油水界面膜的强度,提高模拟乳状液乳化的稳定性,当碳酸钠质量分数大于0.8%时,碳酸钠的主要作用是中和表面活性剂分子在油水界面膜上的表面电荷,压缩油水界面扩散双电层,降低模拟乳状液的稳定性;聚合物主要是改善油水界面膜的黏弹性,其质量浓度的增加可使吸附在油水界面的有效分子数增多,油水界面的黏弹性增大,从而增强模拟乳状液的稳定性。     

二元复合驱体系优化及转注时机实验研究

聚合物驱加剧了油藏的非均质性以及剩余油的启动难度，利用复合驱降低界面张力和流度控制协同作用能够进一步提高原油采收率。通过复配不同性能的复合体系进行室内驱油实验和转注时机研究。结果表明，复合体系中的流度控制能力和降低界面张力对驱油效果的贡献比为1.2：1.0，利用水驱特征和不同节点后续水驱特征公式的差异，建立了快速判断聚合物驱后复合体系的最佳转注时机，即后续水驱阶段即将失效阶段转注复合体系时效果最佳；实验研究的条件下优化出的复合体系是以流度控制能力为主、降低界面张力范围是10^-1~10^-2 mN/m；聚合物驱结束后开始后续水驱0.14 PV是复合驱的最佳转注时机，适宜挖掘聚合物驱后的剩余油。     

聚驱后超低界面张力泡沫复合驱实验研究

为研究聚驱后超低界面张力泡沫复合驱提高采收率的效果,在大庆油田的油水条件下,用界面张力仪和泡沫评价仪评价了二元发泡剂体系的界面性能和泡沫性能,用泡沫驱油装置研究了聚合物浓度和交替周期对泡沫复合驱效果的影响.实验结果表明,二元发泡剂体系在较宽的表面活性剂和聚合物浓度范围内可以与原油形成超低界面张力.同时二元发泡剂体系具有非常好的泡沫综合指数.聚驱后二元泡沫复合驱可提高采收率15%以上.聚驱后二元泡沫复合驱的气液交替周期越小采收率越高,且气液同注泡沫驱效果最好.在表面活性剂和聚合物用量相同条件下,二元泡沫复合驱效果好于三元泡沫复合驱、二元液驱及高浓度聚驱,且避免了强碱带来的腐蚀、结垢等问题.     

聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/甜菜碱表面活性剂二元复合体系,通过流变性实验,分析了活性剂质量浓度对聚表二元复合体系黏弹性的影响;通过在仿真岩心模型上的驱油实验,分析了不同黏弹性的聚表二元复合体系对聚驱后采收率的影响.研究表明:实验用的两性表面活性剂体系对无碱二元体系的黏弹性影响很小,二元驱油体系的黏弹性越大,聚驱后二元驱的采收率增加幅度也越大.在注入压力允许的条件下,界面张力不一定要达到超低,适当增加聚合物溶液的黏弹性,也可以达到超低界面张力时的驱油效果.     

低界面张力黏弹流体驱油效果评价及微观驱油机理

特低渗油藏储层物性差、层间非均质性强，注水开发过程中普遍存在含水率上升快，产量递减严重等问题，为进一步改善特低渗透油藏水驱开发效果，开展了低界面张力黏弹流体驱油研究。采用岩心驱油实验评价低界面张力黏弹流体驱油效果，并利用微观可视模拟技术研究低界面张力黏弹流体微观驱油机理。结果表明，岩心单管和双管驱油实验水驱结束，转注低界面张力黏弹流体后，采收率分别提高了7.47%、23.14%;低界面张力黏弹流体的注入可对驱油剖面进行有效调整，增加原油动用程度；水驱后剩余油主要以簇状、孤岛状、膜状、盲端状以及柱状5种形式存在，簇状剩余油所在比例最大；低界面张力黏弹流体可通过增黏、屏蔽暂堵、乳化以及岩石表面润湿性改变等多种作用机制协同，将水驱后剩余油以“塞流式”或乳化分散形成小油滴被夹带渗流运移产出，具有较好的流度控制和洗油能力，在特低渗油藏开发中具有优异的潜在应用前景。     

黏弹性驱替液所产生的微观力对驱油效率的影响

多孔介质中的驱油效率一般是由宏观驱替压力梯度与油水间界面张力的比值来确定的.但是,当宏观驱替压力梯度恒定时,无法用宏观力去解释黏弹性对驱油效率的影响.为此,分析了弹性和非弹性驱替液作用在残余油上的微观力,以及作用在流动的弹性和非弹性流体中各"点"上应力的异同,用数学方法计算了流体支点受到不同大小应力对微观流线的影响,研究了微观流线的改变对作用在微观残余油上的作用力的影响;通过实验证明了在宏观压力梯度不变的条件下,增大的微观力主要作用在孔隙中各种残余油团的突出部位,使突出部位变形并移动.可视岩心模型实验结果证实了上述计算和分析的结论,给出了不同黏弹性流体对岩心驱油效率的影响,以及考虑黏弹性对驱油效率的影响因素后的数模计算结果,并且与现场大规模聚合物驱的效果以及现场密闭取心结果进行了对比.上述数学模拟计算、分析、实验室和现场试验结果都表明,当驱替液的弹性增加时,作用在残余油的微观力也会改变.结果是,在驱替压力梯度恒定的条件下,黏弹性驱替液比非弹性驱替液的驱油效率高.这种用微观流线和微观作用力的分析方法以及所得到的结论应有助于进一步了解多孔介质中驱油效率的机理,有助于优化驱油方案设计,有助于筛选和研制更好的化学驱油剂和分析注入非牛顿流体和凝胶时出现的现象.     

埕东油田东区西北部Ng_3~2层调驱试验中驱油剂的研究

针对埕东油田东区西北部Ng23 层油、水的性质及油层温度等条件 ,采用绘制界面张力等值图的方法对两种国产石油磺酸盐KPS和APS的复配结果进行了优化 ,筛选出可与该区块原油产生最低平衡油水界面张力的驱油剂配方 (0 .2 0 %KPS +0 .0 7%APS) ,并通过室内驱油试验验证了该配方的洗油能力。在埕东油田东区西北部Ng23 层的调驱试验中 ,为对抗石油磺酸盐在地层的吸附损耗以及地层水的稀释作用 ,按比例增大了驱油剂配方中各种物质的浓度 ,矿场试验取得了成功。试验结果表明 ,将性质和结构互补的两种不同来源的石油磺酸盐进行复配 ,可与原油产生超低界面张力 (4.7× 10 -5mN/m)。界面张力等值图法是筛选驱油剂配方的一种有效方法。     

超低界面张力体系驱油方式与微观驱油效果

为了探索超低界面张力体系的驱油方式及其微观驱油效果,利用玻璃刻蚀的透明微观仿真孔隙模型,进行了2种模型、4种驱油方式共6个方案的BS13甜菜碱型表面活性剂及其与聚合物复配二元体系的微观驱油室内实验,并采用图像分析技术研究了不同驱油方式及其微观驱油效果.结果表明:在均质和非均质模型中,BS13甜菜碱型超低界面张力活性水都易于在水驱已形成的渗流通道中突进,使驱替效果变差,单纯用超低界面张力活性水段塞进行驱替,不能有效地提高采收率;超低界面张力二元复合体系能够有效地防止其沿水驱形成的渗流通道向前突进,具有较好的驱替效果;欲获得较高的采收率,不仅要尽量降低驱油体系与原油间的界面张力,而且要适当增加驱油体系的黏度.     

孤岛中二区低张力泡沫驱油体系性能研究

以孤岛中二区油藏为目标区块,研制了适合油藏条件的低张力泡沫驱油配方,通过泡沫性能评价、泡沫体系与地层油水界面性能测定及物理模拟试验,研究了低张力泡沫体系的泡沫性能、油水界面性能及泡沫体系在多孔介质中的封堵能力、提高采收率的能力、驱替过程中产出液含水变化及注采压差变化。试验证明,低张力泡沫体系集合了泡沫及活性剂驱油体系的特点,具有强调剖及强洗油的双重作用,泡沫的高视黏度及选择性封堵提高了驱油体系的波及面积,低张力泡沫体系的高界面活性提高了驱油效率,减少了油藏的残余油的存在,使泡沫体系更稳定,注入低张力泡沫体系后,综合采收率提高28%。     

适合红岗油田萨尔图油层的三元复合体系研究

红岗油田已进入高含水开发阶段,依靠常规方法提高采收率的难度越来越大,利用碱表面活性剂聚合物组成的三元复合体系可与原油产生超低界面张力,又具有较高粘度,既提高驱油效率又能提高波及体积,从而提高采收率。根据红岗油田萨尔图油层特征,采用正交试验设计方法筛选出了一种三元复合驱油体系,该体系与红岗油田萨尔图油层原油形成的界面张力可达到10^-3 mN/m,该体系为1.5%A+0.06%S+0.2%P+0.2%N;其主要指标为界面张力(3~7)×10^-3 mN/m,粘度μ>20 mPa·s。另外,通过室内岩心流动实验证实:室内天然岩芯驱油效率比水驱采收率提高10%左右。     

微生物菌液物质油水界面扩张黏弹性研究

采用小幅低频振荡法,研究了常温菌与高温菌菌液物质在油-水界面上的扩张黏弹特性及动态界面张力,阐述了菌液物质黏弹模量随扩张频率及温度的变化规律,获得了菌液物质油水界面吸附动态微观信息,并将扩张流变性质与动态界面张力相关联,定量考察了菌体本身对油水界面性质的影响.研究结果表明:菌液物质黏弹模量随扩张频率的增加而增加,随温度的升高而降低;菌体本身具有界面活性,能够降低界面张力和黏弹模量,改变油水界面性质,提高原油流动性能.但其活性受温度的影响,存在最佳活性温度.现场应用时应注意油藏温度与菌液最佳活性温度一致.