三元复合驱结垢防治关键技术进展

大庆油田提高采收率的现场应用中，三元复合驱比水驱提高采收率20个百分点左右，比聚合物驱提高采收率6~10个百分点。但是由于碱的存在，油井结垢严重，增加了生产难度及维护强度，成为限制其工业化应用的关键性因素之一。大庆油田经过多年的研究与实践，通过先导试验对结垢动态变化、三元体系与油层岩石长期作用进行研究，揭示了钙硅复合结垢机理和规律，首次建立了结垢定性和定量的预测方法；通过独特结构设计和低表面能材料改性，研发出系列防垢举升设备；依据成垢机理，发明了复合垢清防垢剂，清垢率、防垢率均达 85%以上。通过物理、化学防治措施相结合的方法，油井检泵周期大幅延长，解决了油井因结垢无法长期连续生产的难题，保障了三元复合驱的大规模应用。     

三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术

三元复合驱是比聚合物驱提高采收率幅度更高、技术更复杂的驱油技术,中国适合于三元复合驱的地质储量约为83×10⁸ t,仅大庆油田就有近14×10⁸ t的储量,其潜力巨大,但由于很多关键技术问题没有得到有效解决,因此未能进入工业应用。通过多年的研究与实践,突破了大庆油田低酸值原油无法形成超低界面张力的技术界限,发明了三元复合体系新配方;研制出了烷基苯磺酸盐表面活性剂,并实现了工业化生产;优化确定了适合于三元复合驱的井网井距、层系组合和注入参数;攻克了防垢举升、采出液处理等关键配套技术,整体上达到了工业化应用条件。现场应用实践表明,三元复合驱可在水驱基础上提高采收率20% 以上,比聚合物驱提高采收率多10% 。三元复合驱技术作为大庆油田持续稳产的战略接替技术正在工业化推广,并可以为其他高含水开发阶段的老油田挖潜和陆相砂岩油田的高效开发提供技术支持。     

2,5-二甲基十四烷基苯磺酸钠异构体的合成及其EACN值的测定

以对二甲苯和不同碳数的酰氯为原料,经酰化、格氏反应、催化加氢及磺化中和等步骤合成了亲水基在碳链不同位置的3种同分异构体,通过正交实验确定烷基苯酮合成的最优化条件:n(对二甲苯):n(酰氯):n (AlCl_3)=3:1:1.3,滴加酰氯时体系温度17℃,反应时间为4.5 h,在上述条件下得到烷基苯酮收率为76.4%～78%。采用电喷雾质谱和核磁共振氢谱对合成磺酸盐进行结构表征,用两相滴定法测定产物含有效物为97%以上,配制0.1%单组分异构体磺酸盐水溶液对烷烃进行界面张力扫描,测定表面活性剂亲水基在碳链4,6,7号位置的EACN值分别为7,12,17。     

大庆油田三元复合驱矿场试验综述

经过多年的室内研究及矿场试验攻关,大庆油田已先后成功地进行了5个三元复合驱矿场试验,试验结果表明,三元复合驱可比水驱提高采收率20%以上,乳化对提高三元复合驱的驱油效果有利;三元复合驱在注采液能力下降的同时,由于含水也大幅度下降,仍可保持较高的采油速度;采取压裂等增产措施可使下降的采液能力大幅回升,螺杆泵、清防垢措施的使用能减缓结垢对在南举升工艺及集输设备的影响。     

亚甲基蓝-甲基橙混合指示剂测定三次采油用石油磺酸盐有效物含量

以海明1622为滴定剂,以亚甲基蓝一甲基橙混合物为指示剂,采用两相滴定法,测定了三次采油用石油磺酸盐中有效物的含量通过对影响滴定因素的考查,确定了滴定分析条件。结果表明：当亚甲基蓝与甲基橙的质量比为5：1,配成含有0.1％亚甲基蓝和0.02％甲基橙的混合指示剂,加量在4～8滴,可以明显地观察到终点颜色变化,其变化特点为上相由粉红色至蓝色,下相由蓝色至绿色。用该方法测定三次采油用石油磺酸盐有效物含量,终点清晰,干扰小,操作简便,重现性好,其相对标准偏差小于1.0％。     

烷基芳基磺酸盐结构对原油-表面活性剂-碱体系的油-水界面张力影响

 采用旋转液滴法测定了在不同碱浓度下自制的3种结构烷基芳基磺酸盐(C19-4S、C19-6S、C19-8S)与大庆六厂原油体系的油-水动态界面张力,分别考察了磺酸盐结构、强碱和弱碱浓度对油-水动态界面张力最小值(DIFTmin)和动态界面张力平衡值(DIFTequ)的影响。结果表明,在各自适宜碱浓度下,3种结构烷基芳基磺酸盐均可使大庆六厂原油-表面活性剂-碱体系的油-水界面张力达到超低值 (10-3mN/m);随芳环在烷基芳基磺酸盐长烷链上的位置向烷链中心移动,达到DIFTmin、DIFTequ所需的强碱或弱碱的浓度降低,时间缩短。     

表面活性剂界面吸附行为的分子动力学模拟

 采用分子动力学(MD,Molecular dynamics)方法模拟了油、水两相分离过程及表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在油-水界面的吸附行为,考察了十二烷基苯磺酸钠分子支化程度、在油-水体系中的浓度和不同油相对油、水两相分离过程的影响及作用。结果表明,对于油-水体系,油、水两相在短时间内可达到分离平衡,形成一个明显的油-水界面;在烷烃-水体系中,以十二烷作为油相时,十二烷基苯磺酸钠在界面处浓度最大,吸附趋势最强;随着体系中十二烷基苯磺酸钠浓度的增大,模拟得到的吸附峰值浓度先增加然后略降,与实验结果相符。研究还提出,表面活性剂的界面接触面积(ASA,accessible surface area)可以作为衡量表面活性剂的油-水界面吸附能力及电解质降低油-水界面张力效果的指标。MD给出的分子水平的微观信息可以为三次采油技术中表面活性剂的筛选及有效应用提供指导。     

特种表面活性剂和功能性表面活性剂（Ⅱ）——含硼表面活性剂的研究进展及应用前景

综述了含硼表面活性剂的结构、性能以及合成研究进展;同时综述了含硼表面活性剂在抗静电、阻燃和抗磨等领域的应用现状,含硼表面活性剂由于具有优良的杀菌、防腐、抗磨、阻燃、抗静电、无毒无公害、易生物降解等特点,应用前景广阔.     

强碱三元复合驱钙、硅垢沉积模型及结垢预测

以Oddo-Tomson饱和指数法和硅钼黄法测定低聚硅为基础,研究了大庆油田强碱三元复合驱区块的温度、压力、pH值和离子强度等因素对CaCO₃垢和硅垢沉积的影响规律;采用多项式函数和MATLAB中exponention函数对钙、硅混合垢沉积数据进行拟合,建立了钙、硅混合垢沉积预测方程,并结合成垢离子数据、pH值等,建立了大庆油田三元复合驱钙、硅混合垢各阶段结垢的量化预测方法。针对不同油藏区块,通过水驱空白CaCO₃饱和指数值和低聚硅理论饱和值对三元复合驱混合垢预测模型进行修正,可以提高结垢预测准确率;对大庆油田喇北东区33口井和南五区39口井进行结垢预测验证,钙、硅混合垢结垢预测的准确率分别为92.8%和89.6%。