超低界面张力下泡沫驱油试验首次获得成功

通过注碱／表面活性剂／聚合物（ASP）降低原油与驱替液之间的界面张力（IFT），可提高采收率和驱替液的粘度，增加体积扫油效率，将天然气添加到碱／表面活性剂／聚合物液体中会形成一种碱／表面活性剂／聚合物泡沫（ASPF）型驱替液，本文介绍了碱／表面活性剂／聚合物泡沫在实验室和现场试验的结果，目前的采收率为原始原油地质储量的65．5％。     

低界面张力体系对相对渗透率影响实验研究

通过岩心流动实验，测定了80℃时胜利草桥某井地层水、两种磺酸盐类阴离子表面活性剂HD－1和HD－2的1％地层水溶液驱油时，油相和水相相对渗透率kro和krw的变化。岩心有刚玉砂胶结和高温灼烧地层砂填充两种，气体绝对渗透率约1．6μm^2。相对渗透率用Welge-Johnson公式表示。实验结果表明：与地层水相比，HD－1，特别是界面活性较高的HD－2使kro和krw有较大幅度提高，使残余油饱和度So和束缚水饱和度Sw相应降低；其中So由0．29分别降至0．26和0．25；与80℃时相比，在40℃下HD－1使kro明显减小，krw的减小则不明显；在地层砂填充岩心上，与地层水相比，HD－2使kro大幅度提高，So有一定程度降低，由0．28降到0．25,krw几乎无变化；表面活性剂（HD－2）对两种岩心相对渗透率的影响不同。讨论了影响相对渗稼率各因素的作用机理，包括界面张力降低、润湿性改变及温度改变。图5表3参4。     

复合驱界面张力与驱油效率的关系研究

针对大庆油田油层的具体情况,实验采用3种不同类型的表面活性剂配制了三元复合驱油体系,并在3组不同渗透率人造均质岩心上进行了微观驱油实验,研究了不同体系的界面张力与驱油效率的关系。实验结果表明：在渗透率相同的条件下,驱油体系与原油之间的界面张力越低,驱油效率越高;在驱油体系相同的条件下,具有中等渗透率岩心的驱油效率更高一些。超低界面张力并不是绝对必要的。     

胜利油田地质院研究耐温抗盐超低界面张力泡沫体系驱油

泡沫驱油是—种用泡沫作为驱油介质的驱油方法，多数是利用泡沫的调剖能力改善CO2及其他气驱的效果，或是加入聚合物的强化泡沫驱、三元复合驱，单纯进行泡沫驱提高油藏采收率的应用不多。超低界面张力的高效泡沫调驱技术，及能够发挥泡沫封堵及高效驱油协同效应的超低界面张力体系的研究较少。     

陈庄原油超低界面张力驱油体系研究

开展了单一表面活性剂体系、表面活性剂复配体系及碱+表面活性剂体系与陈庄原油间动态界面张力的测定实验。实验结果表明:CBET-13在较宽的质量分数范围内(0.05%～0.15%)可以使油水界面张力达到超低;质量比为4∶1的SLPS与KAS复配体系,当总质量分数在0.075%～0.15%的范围内可以使油水界面张力平衡值降至10-4 mN/m数量级;总有效质量分数为0.1%、质量比在(9∶1)～(6∶4)范围内的CBET-13与CBET-17复配体系使油水界面张力降到超低;0.2%NaOH+((0.05%～0.2%)SLPS、(0.025%～0.05%)AS-0-4、(0.01%～0.075%)AS-3-0、(0.03%～0.09%)HSBET-12)体系可以使油水界面张力降至10-3 mN/m以下。以上体系,可以作为陈庄油田超低界面张力驱油配方的选择。     

低界面张力泡沫驱油体系研究

采用Waring—Blender法对13种表面活性剂进行了泡沫性能评价,并测定了油水界面张力。结果表明,起泡性能好的DK,AS—14,Es表面活性剂油水界面张力未达10～mN／m。分别用阴离子表面活性剂WPS和非离子表面活性剂PM对Es,As-14,DK表面活性剂进行复配,As-14,DK与PM复配增效作用强,界面活性高。仅DK／PM复配表面活性剂的起泡和稳泡性能好。对DK／PM复配表面活性剂进行配方优化,当DK／PM复配表面活性剂总浓度为3000mg／L,DK与PM质量比为5：1时,泡沫综合指数达最大值,为4050．0,平衡时油水界面张力达5．96×10～mN／m．     

界面张力特征对三元复合驱油效率影响的实验研究

分别采用了油水平衡界面张力和瞬时动态界面张力为1mN/m、0.1mN/m、0.01mN/m和0.001mN/m的4种体系进行了岩心驱油试验.结果表明,在大庆油田三元复合驱中,油水动态界面张力最低值是影响驱油效果的重要因素,而不是平衡界面张力.动态界面张力最低值达到0.01mN/m时,体系的驱油效果与界面张力平衡值达到0.001mN/m时基本相同.因此,可以大幅度降低三元复合体系中碱的用量,甚至可以不用碱.此外,还可以降低对表面活性剂的苛刻要求,扩大表面活性剂的种类和范围.     

耐温抗盐超低界面张力泡沫体系的研究

通过对多种泡沫剂的起泡能力和稳定性等进行分析,试验筛选出界面张力达到10^-3mN／m以下的超低界面张力泡沫体系,其由DP4磺酸盐阴子表面活性剂和6^#甜菜碱两性表面活性剂组成。性能评价表明,该体系具有较好的泡沫性能,较强的抗盐能力、抗二价阳离子能力和抗老化能力,加入MO4000聚合物后能增强泡沫体系的稳定性。单管驱油试验表明,超低界面张力泡沫复合驱比聚合物驱具有更强的封堵调剖能力,大大扩大波及体积。双管驱油试驱表明,聚合物驱后再注入此泡沫体系,综合采收率提高了16．65％。     

低渗透油藏表面活性剂驱油体系的室内研究

通过对降低界面张力能力、乳化能力、改变岩石润湿性能力、吸附量以及驱油效率的评价,研究了SHSA-03-JS表面活性剂用于江苏油田沙七断块油藏表面活性剂驱的性能,并对低渗透油藏表面活性剂驱油机理进行了探究。结果表明,SHSA-03-JS表面活性剂溶液用于江苏油田沙七断块油藏原油时,在0.05%～0.6%浓度范围内油水界面张力均可达到10-2 mN/m的数量级,在0.1%～0.3%浓度范围内可达到10-3 mN/m的超低数量级;同时,该表面活性剂能使油湿石英片向水湿方向转变;在初始浓度0.3%时,表面活性剂在油砂的吸附量为4.78mg/g,能够满足江苏油田沙七断块表面活性剂驱的要求。室内岩心模拟驱油实验结果表明,当SHSA-03-JS表面活性剂浓度为0.3%时,表面活性剂驱可比水驱提高采收率11.47%。SHSA-03-JS表面活性剂能够满足江苏油田沙七断块进行表面活性剂驱的要求。     

三元复合驱油体系粘弹性及界面活性对驱油效率的影响

实验研究了大庆油田所用ASP三元复合驱替液的驱油效率与碱浓度之间的关系。在45℃(大庆油藏温度)下,随碱浓度增大(0～1.5×104mg/L),NaOH/ORS 41/HPAM蒸馏水溶液在全部实验剪切速率范围内的粘度及在全部实验剪切振荡频率范围内的损耗模量、储能模量、松弛时间均不断下降,表明溶液粘弹性不断减小;溶液与原油间的动态界面张力(60min稳定值)基本上不受聚合物浓度的影响,而随碱浓度的增大而下降,在碱浓度≥8.0×103mg/L时达到超低值(10-3mN/m)。用注入水(矿化度3.7×103mg/L)配制的相同ORS 41和HPAM浓度、不同碱浓度(0、3.0×103、6.0×103、1.2×104mg/L)的ASP溶液在不同岩心上的驱油效率变化规律有很大不同,水驱后提高采收率的幅度,在人造非均质岩心上在碱浓度3.0×103和6.0×103mg/L时达到高峰值,在标准长度和加长至两倍长度的两组天然均质岩心上随碱浓度增大而逐步提高,在碱浓度增大至1.2×104mg/L时略有降低。高碱浓度ASP溶液尽管具有超低界面张力,但由于粘度低、粘弹性低,驱油效率也低;油水界面张力在10-1～10-2mN/m、粘弹性(和粘度)较高的ASP溶液在岩心上驱油效率最高;超低界面张力不是绝对必要的。图4表2参11。     

特低渗透油田相对渗透率曲线测试新方法

以华北油田特低渗透岩样为例,利用低磁场核磁共振仪,并依据低渗透物理模拟实验,建立了特低渗透油田相对渗透率曲线测试新方法。并对不同渗透率条件下T₂几何均值与驱油效率的关系研究表明,与常规相对渗透率曲线测试方法相比,特低渗透油田相对渗透率曲线新测试方法能比较准确地测试了束缚水饱和度和残余油饱和度。渗透率与T₂几何均值、渗吸效率、驱替效率和总的驱油效率的相关关系较差,T₂几何均值与可动流体百分数、渗吸效率、驱替效率和总的驱油效率有很好的相关性。     

表面活性剂对特低渗油藏渗吸驱油的影响

为了促进延长油田化学渗吸驱油提高采收率的目的,以延长HZP区块长6油藏为研究对象,针对水驱波及范围小,水驱动用程度低的问题,运用室内实验测试及分析的方法,分析不同润湿性和界面张力渗吸体系的渗吸驱油效率和规律。结果表明,润湿性不同的岩心渗吸驱油速度和效率由强到弱依次为亲水性、中性、亲油性,注入水体系中,原油在亲水岩心中的粘附功最小,仅有2.464 5×10^-3 J/m²,在亲油岩心中的粘附功达到16.743 7×10^-3 J/m²,是亲水岩心的6.8倍,不同表面活性剂均可以使粘附功不同程度的降低。十六烷基磺酸钠溶液渗吸效率最高,亲水岩心中渗吸效率达到25.2%,中性润湿岩心中渗吸效率为20%,均高于注入水渗吸驱油效率。矿场应用后油井综合含水下降20个百分点。对低渗油藏化学渗吸提高采收率具有重要意义。     

超低界面张力泡沫体系驱先导性矿场试验研究

超低界面张力泡沫体系驱是一种全新的三次采油方法,驱油效果优于三元复合驱,可比水驱提高采收率25％左右。通过室内综合研究,确定了超低界面张力泡沫体系驱试验方案,并在大庆油田进行了先导性矿场试验。试验结果,油层中有大量泡沫生成,扩大了波及体积,提高了洗油效率,注入井注入压力上升,注采压差大幅度增加,吸液指数和产液指数大幅度下降,增油降水效果显著,气窜现象得到抑制。超低界面张力泡沫体系驱应该采用双管分注工艺,否则易产生水化物;由于注气压力较高,应采用更高性能的压缩机设备,以保证达到设计的气液比要求。图3表3参10     

超低界面张力胜利石油磺酸盐起泡剂的研制及性能评价

为了探索聚合物驱后油藏提高采收率的新技术,开展了超低界面张力胜利石油磺酸盐泡沫复合驱研究.通过大量实验筛选了胜利石油磺酸盐与不同种类表面活性剂复配后的泡沫性能和界面性能,得到了既具有良好的泡沫性能,又具有超低界面张力的复合体系,其配方为质量分数为O.15%的SLPS+质量分数为0.35%的6号起泡剂,其总质量分数为0.5%,界面张力达到了1.07x10<'-3>mN/m,发泡体积为320 mL,泡沫半衰期为120 min,耐温抗老化能力和抗盐能力均较强.油藏条件下的物理模拟驱替实验结果表明,超低界面张力胜利石油磺酸盐泡沫复合驱可在聚合物驱后提高采收率16%,证实该体系具有大幅度地提高聚合物驱后原油采收率的能力.     

表面活性剂乳化能力差异对低渗油藏提高采收率的影响

表面活性剂驱是低渗透油藏提高采收率的重要技术手段之一,以往筛选活性剂基本以其降低油水界面张力的性能作为评价重点,而表面活性剂的油水乳化性能并未得到足够的重视。为研究油水乳化性能对低渗油藏提高采收率的影响,结合长庆低渗透油藏条件,选用具备相同超低界面张力但乳化能力有所差异的2种活性剂,利用均质、非均质岩心开展驱油实验。实验结果表明:同时具备超低界面张力和强乳化能力的活性剂BA,可在岩心入口段降低渗流阻力,同时实现岩心中部乳化封堵的效果,岩心中部残余阻力系数为2.08;而界面张力超低乳化能力较弱的活性剂TS,无法建立流动阻力,仅起到降压增注的作用。在非均质岩心驱油实验中,水驱后注入BA段塞0.6PV,建立了较高的驱替压力,扩大了波及系数,提高采收率11.46%,而活性剂TS提高采收率幅度为5.88%。     

聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究

利用新研制的甜菜碱两性表面活性剂及微观模型驱油实验,研究了两性表面活性剂驱油体系对水驱后盲端类残余油、柱状类残余油和油膜类残余油的作用机理,分析了这类残余油被驱替和运移过程及启动和运移机理,论述了该驱油体系对聚合物驱后残余油的作用和提高驱油效率的可能性,进一步完善了表面活性剂体系的微观驱油机理。研究结果表明,用表面活性剂提高采收率主要是通过超低界面张力作用和润湿反转作用。     

表面活性剂对超低渗透油藏渗流特征的影响

针对超低渗透岩心,通过宏观驱替实验研究不同界面张力的表面活性剂对单相启动压力、油水两相启动压力、相对渗透率曲线、降压效果及提高采收率效果的影响,分析表面活性剂对超低渗透油藏渗流规律的影响。研究结果表明,随驱替液界面张力的降低,单相启动压力明显降低。油水两相启动压力实验中,在油水两相相同流速比下,随界面张力的降低,油水两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大。从束缚水饱和度到残余油饱和度,随含水饱和度的增加,油水两相启动压力梯度先缓慢下降,后迅速下降。相渗曲线实验中,随表面活性剂质量分数的增加,油水两相渗流区增大,油相相对渗透率增大,残余油下水相相对渗透率增加,残余油饱和度降低,油气采收率升高,水相(端点以内)渗透率基本没有变化。表面活性剂段塞驱替实验中,岩心一次水驱后,注入表面活性剂可明显降低超低渗透岩心的注入压力、提高岩心采收率,且油水界面张力越低,降压效果越好,提高采收率幅度越大。     

超低界面张力泡沫体系界面性能

利用悬挂滴法和鼓气法,研究了发泡剂体系的界面性能和泡沫性能,考察了发泡剂体系中发泡剂(DWS)和聚合物(HPAM)浓度对界面张力、表面扩张模量及泡沫性能的影响。实验结果表明：发泡剂体系中DWS质量分数为0.1%～0.4%,HPAM浓度低于1500 mg/kg 时,与大庆原油可以形成超低界面张力。当发泡剂体系中HPAM浓度较大时,界面张力呈现增大趋势。DWS表面扩张模量随浓度增加而增加,在较低浓度出现极大值,且极大值处表面扩张模量值较大。发泡剂体系中加入HPAM有利于提高DWS的表面扩张模量。发泡剂体系的起泡性和稳泡性随DWS浓度增加而增强。发泡剂体系中HPAM浓度增加,泡沫稳定性增强,但其起泡性降低。