聚表二元復合體系水驅后殘余油的回收研究

聚表二元復合體系水驅后殘余油的回收研究

大慶油田于1988年開始研究三組分復合驅油技術，并于1993年和1994年進行了三組分復合驅油預備試驗。1996年和1997年進行了兩個擴展的礦場試驗，進一步驗證了三組分復合驅油收率的振幅、注入能力、色度分析能力等動態(tài)變化規(guī)律。這證明了三組分復合驅油具有良好的技術前景。但在礦場應用中所選用的表面活性劑均為進口烷基苯磺酸鹽,由于價格昂貴,極大地限制了三元復合驅技術的經(jīng)濟效益,且三元復合驅工業(yè)化應用中出現(xiàn)了一些問題,如三元復合驅含堿對驅油體系造成采出液處理困難、注入的堿能引起地層黏土分散和運移,導致地層滲透率下降,堿也與油層流體及巖石礦物反應,形成堿垢,影響油井正常生產(chǎn),還大幅度降低聚合物的黏彈性,從而降低波及效率等。李孟濤等進行了無堿二元復合體系驅油試驗,使用陽離子NEP表面活性劑溶液,油藏條件下,界面張力達到10-2mN/m數(shù)量級。劉莉平研究了聚/表二元復合驅油體系的性能,使用的表面活性劑為陰離子型的SDBS,在油藏條件下體系與模擬油的界面張力1.38×10-2mN/m。郭東紅進行了陰離子型的石油磺酸鹽OCS表面活性劑/聚合物二元體系提高聚驅后采收率的研究,吳文祥用非離子型的表面活性劑研究了聚合物及表面活性劑二元復合體系驅油物理模擬實驗。這些研究使用的表面活性劑分別為陰離子型、陽離子型和非離子型,未見利用兩性表面活性劑的文獻報道,且聚表二元體系與油的界面張力也不能達到超低(10-2mN/m),極大地影響了二元體系的驅油效果。筆者應用新研制的在無堿條件下形成超低(10-3mN/m)界面張力的兩性甜菜堿型表面活性劑,該表面活性劑體系洗油效率很高,但不能很好地控制流度。因此利用聚合物溶液的粘彈特性和表面活性劑體系的超低張力界面特性,利用人造巖心進行驅油實驗,研究了聚表二元復合體系提高水驅后殘余油的可能性和幅度,進一步完善了聚表二元復合體系提高采收率機理。一、甜菜堿系兩性表面活性劑一般認為兩性表面活性劑是在分子結構中帶有陰陽2種親水基團,在水溶液中能電離,在某種介質(zhì)條件下可以表現(xiàn)出陰離子表面活性劑的特性,而在另一種介質(zhì)條件下,又可以表現(xiàn)出陽離子表面活性劑特性的一類表面活性劑。甜菜堿系兩性表面活性劑中的一種,最早是由Krüger從甜菜中分離出來的。本實驗中使用的甜菜堿型兩性表面活性劑通過改變親油基結構,達到在無堿條件下形成超低(10-3mN/m)界面張力。二、實驗1.實驗用巖心、儲層和聚表的巖心主要儀器有Riska數(shù)字驅動泵(美國),壓力傳感器(美國),80-B2型自動型自動組分收集器(上海瀘東儀器廠)以及中間容器等。實驗用的巖心為弱親油的人造方形澆鑄巖心(4.5×4.5×20cm),基礎數(shù)據(jù)見表1。實驗用油為大慶油田脫氣脫水原油配制的模擬油(10mPa·s,45℃)。水驅用水和配制表面活性劑體系、聚合物驅油體系和聚表二元復合體系的溶劑是礦化度為3700mg/L的模擬鹽水。表面活性劑體系為羧基甜菜堿,聚合物為大慶助劑廠生產(chǎn)的聚丙烯酰胺,相對分子質(zhì)量1600×104。2.復配體系表面活性劑的含量為了分析聚合物/兩性表活劑二元體系的驅油效率,分別與一元活性劑體系和聚合物體系的驅油效果進行了對比,實驗中各種驅油體系的配方如下:(1)表面活性劑體系為羧基甜菜堿,質(zhì)量濃度0.03%;(2)聚合物溶液的質(zhì)量濃度為1000mg/L;(3)二元復合體系1:聚合物質(zhì)量濃度為1000mg/L,活性劑質(zhì)量濃度為0.03%;(4)二元復合體系2:聚合物質(zhì)量濃度為2000mg/L,活性劑質(zhì)量濃度為0.03%。含有表面活性劑的化學劑與模擬油之間界面張力達到10-3mN/m(45℃)數(shù)量級,聚合物溶液與油的界面張力為20mN/m。實驗方案見表1。將飽和鹽水的模型放在恒溫箱內(nèi)恒溫12h以上(45℃),然后油驅水至模型出口不出水為止,確定原始含油飽和度。水驅油20PV左右至模型出口含水率100%,計算水驅采收率。然后繼續(xù)化學驅20PV左右,計算采收率及其增值,實驗方案見表1。三、聚合物驅油體系設定水驅20PV和注入的化學劑量為20PV,是為了保證出口含水為100%,及保證巖心中的剩余油全部為殘余油,研究注入的化學劑對水驅后殘余油的作用及其作用效果。表2給出了表1中實驗方案的注入化學劑量和采收率增值。由表2可見,方案1的單一活性劑體系驅替水驅后殘余油,采收率增值達11.7%;方案2和3的聚合物驅油體系驅替水驅后殘余油,采收率增值分別達14.8%和14.97%。由于活性劑體系具有超低界面張力,洗油效果較好,對水驅后殘余油的作用較為明顯,水驅不能被驅替的殘余油仍可被活性劑驅替,但體系的流度控制能力較弱。盡管聚合物溶液與油的界面張力較高,但由于體系的粘彈性作用、,可同時提高波及效率和驅油效率,使得聚合物溶液對水驅后殘余油的作用效果好于超低界面張力的活性劑體系,聚驅水驅后殘余油的采收率增值高于活性劑的。為了同時發(fā)揮表面活性劑的洗油效率和聚合物溶液的流度控制能力,利用可形成超低界面張力的聚/表二元體系,驅替水驅后殘余油,采收率增殖分別達15.66%和19.44%,明顯高于單一聚合物體系和表活劑體系,且隨著二元體系中聚合物濃度的增加采收率增值增加,即方案5的采收率高于方案4。四、堿與地層聚合物反應兩性表面活性劑可以在無堿條件下形成超低界面張力,避免了三元復合驅中注入的堿能引起地層黏土分散和運移,導致地層滲透率下降,堿也與油層流體及巖石礦物反應,形成堿垢,對地層造成傷害并影響油井正常生產(chǎn),堿造成采出液處理困難、堿