郝明耀，郭 艷，孫林濤

(中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132)

雙河油田Ⅴ上單元復(fù)合驅(qū)配方室內(nèi)研究

郝明耀，郭 艷，孫林濤

(中國石化河南油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132)

在逐一篩選出符合雙河油田Ⅴ上單元油藏條件的單一驅(qū)劑的基礎(chǔ)上，研究了單一驅(qū)劑濃度變化對復(fù)合體系性能的影響，篩選出了適合雙河油田Ⅴ上單元油藏條件的二元、三元復(fù)合驅(qū)油體系配方，并評價了這兩種體系的基本性能和驅(qū)油性能，兩種驅(qū)油體系的界面張力均達(dá)到了超低的10-3mN/m數(shù)量級。通過對比兩種復(fù)合驅(qū)技術(shù)的優(yōu)劣，推薦雙河油田Ⅴ上單元進(jìn)行三元復(fù)合驅(qū)較為合適。

雙河油田Ⅴ上單元；復(fù)合驅(qū)體系；超低界面張力；剩余油潛力分析

雙河油田Ⅴ上單元位于南襄盆地泌陽凹陷西南部的雙河鼻狀構(gòu)造上，含油面積5.84 km2，地質(zhì)儲量533.7×104t，為雙河油田主力單元之一。該單元自從2002年6月開始注聚，截至2010年2月已完成注聚段塞0.714 PV。聚驅(qū)結(jié)束后如何進(jìn)一步提高該單元采收率成為急需研究的問題。經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)外聚驅(qū)結(jié)束后，進(jìn)一步提高采收率的做法主要有二次聚驅(qū)、復(fù)合驅(qū)和泡沫驅(qū)等[1]。聚合物驅(qū)主要是利用聚合物溶液的增黏作用來擴(kuò)大波及體積，提高采收率。而雙河油田Ⅴ上單元剛進(jìn)行過聚合物驅(qū)，驅(qū)劑波及程度較高，剩余油潛力主要為聚驅(qū)波及區(qū)的高含水殘余油和聚驅(qū)未波及區(qū)的低含水剩余油，所以提高該單元采收率還需從提高波及體積和驅(qū)油效率兩方面入手。有鑒于此，作者嘗試在雙河油田Ⅴ上單元進(jìn)行復(fù)合驅(qū)的可行性方面做一些研究。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

人造巖心:方巖心(東北石油大學(xué)提供，尺寸為2.5 cm×2.5 cm×30 cm)；

表面活性劑：SH6(陰非離子,中石化上?；ぱ芯吭禾峁|(zhì)量分?jǐn)?shù)50%)；聚合物：1630S(法國聚合物，水解度為17.30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)89.31%)；

實驗用油：雙河油田Ⅴ上單元脫水原油；

實驗用水：雙河清水、江河陳化污水，所用水的成分組成如表1所示。

1.2 實驗方法

用DV-III型黏度計測試體系黏度(轉(zhuǎn)速6 r/min，剪切速率7.34 s-1)，用TX-500C旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測試體系與雙河油田Ⅴ上單元脫水原油界面張力(轉(zhuǎn)速4 500 r/min)。用巖心驅(qū)替裝置進(jìn)行人造巖心驅(qū)油實驗，驅(qū)替流程：用通過0.45 μm膜的單元地層水飽和巖心24 h；用單元模擬油飽和巖心至含油飽和度為70%，水驅(qū)至含水100%；注入濃度為1 500 mg/L的1630S聚合物溶液至0.714 PV，水驅(qū)至含水100%；注入不同配方的復(fù)合體系溶液，水驅(qū)至含水100%；計算采收率。

表1 實驗用水離子成分組成 mg/L

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 表面活性劑篩選與評價

測試多種表面活性劑與單元地層水的配伍性、降低油水界面張力的能力以及熱穩(wěn)定性。綜合以上幾種因素,篩選出雙河油田Ⅴ上單元表面活性劑為SH6。其油水界面張力隨濃度變化情況如圖1所示，從中可知，隨著濃度的增加，界面張力逐漸降低，當(dāng)濃度達(dá)到200 mg/L時，界面張力可達(dá)10-3mN/m級?？梢婋p河油田Ⅴ上單元油水界面張力的超低濃度窗口是200 mg/L。

2.2 聚合物篩選與評價

圖1 表面活性劑SH6界面張力隨濃度變化關(guān)系

為了保持聚合物驅(qū)的連續(xù)性，復(fù)合驅(qū)繼續(xù)選用聚合物1630S。

因聚合物溶液要在地層高溫?zé)o氧條件下驅(qū)替數(shù)月或數(shù)年，因此，研究聚合物溶液在高溫?zé)o氧條件下的長期穩(wěn)定性就顯得很有必要。其實驗方案為：先用雙河清水將聚合物配制成濃度為5 000 mg/L的基液，然后用江河陳化水稀釋成不同濃度溶液，密閉封樣，放入80℃的烘箱老化。老化一定時間后，研究其黏度隨老化時間的變化情況，其結(jié)果見表2。從中可以看出，聚合物在油藏條件下老化180 d的黏度保留率均達(dá)80%以上，說明聚合物具有較好的耐溫性。

表2 聚合物溶液黏度與老化時間的關(guān)系 mPa·s

2.3 堿劑篩選與評價

常見的堿劑主要分為有機堿和無機堿兩大類，有機堿由于價格比較昂貴，在油田開發(fā)中使用較少，而無機堿中常用的氫氧化鈉由于堿性太強，對金屬管線腐蝕太嚴(yán)重。弱堿中主要有碳酸鈉和碳酸氫鈉[2]，雙河油田Ⅴ上單元原油酸值較高(0.034 μg/g)，所以選用堿性稍強一點的碳酸鈉作為復(fù)合驅(qū)堿用劑。

雙河油田Ⅴ上單元的油水界面張力約為20.0 mN/m，用二次水配制不同濃度的堿溶液，其界面張力與堿濃度變化情況見圖2，從中可看出，隨著堿劑濃度的增大，界面張力呈逐漸減小趨勢，但仍然保持在1 mN/m數(shù)量級，這說明單一碳酸鈉不能將雙河油田Ⅴ上單元油水界面張力降低至超低級。

2.4 二元復(fù)合驅(qū)配方篩選與評價

2.4.1 單一驅(qū)劑濃度對復(fù)合體系的性能的影響

為了考察單一驅(qū)劑對二元復(fù)合體系性能的影響，就要固定其中一種驅(qū)劑濃度，然后考察另外一種驅(qū)劑濃度變化對復(fù)合體系性能的影響，實驗結(jié)果見圖3和圖4。從中可知，當(dāng)聚合物濃度固定時，二元體系的界面張力由表面活性劑濃度決定，而黏度幾乎保持不變；而表面活劑濃度固定時，二元體系的黏度由聚合物濃度決定，而界面張力幾乎保持不變。

圖2 界面張力隨碳酸鈉濃度變化關(guān)系

2.4.2 二元復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性評價

將一定濃度的二元復(fù)合體系溶液轉(zhuǎn)入安培瓶中密封，放到80℃烘箱中老化一定時間后，測定其黏度和界面張力老化情況，從圖5看出，隨著老化時間的延長，二元體系的黏度呈先增后降的趨勢；而二元體系界面張力總體呈緩慢上升趨勢。從變化特征看，180天內(nèi)二元體系的的黏度保留率保持在80%以上，界面張力都能保持在10-3數(shù)量級，這些均說明二元體系的長期熱穩(wěn)定性較好。

圖3 2000 mg/L聚合物時二元復(fù)合體系界面張力、黏度與表面活性劑濃度的關(guān)系

圖4 2000 mg/L表活劑時二元復(fù)合體系界面張力、黏度與聚合物濃度關(guān)系圖

圖5 二元復(fù)合體系黏度、界面張力隨老化時間的變化情況

根據(jù)以上二元復(fù)合體系界面張力、黏度影響因素、長期老化實驗結(jié)果，綜合聚合物在地層中的剪切、降解等因素，推薦雙河油田Ⅴ上單元的二元復(fù)合體系配方為2 000 mg/L SH6+2000 mg/L 1630S。

2.5 三元復(fù)合驅(qū)配方篩選與評價

2.5.1 表面活性劑濃度對三元復(fù)合體系性能影響

參考雙河油田其它單元復(fù)合驅(qū)配方經(jīng)驗，固定聚合物濃度為2 000 mg/L，堿濃度為8 000 mg/L，考察表面活性劑濃度變化對三元體系性能的影響。結(jié)果見圖6，從中可看出，隨著表面活性劑濃度的增加，三元復(fù)合體系的黏度和界面張力都在持續(xù)下降，當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到2 000 mg/L時，復(fù)合體系的黏度降低趨勢開始減緩，界面張力的下降趨勢也開始減緩。

2.5.2 聚合物濃度對三元復(fù)合體系性能影響

固定表面活性劑濃度為2 000 mg/L，堿濃度為8 000 mg/L，考察聚合物濃度變化對三元復(fù)合體系性能影響。從圖7中可看出，三元復(fù)合體系的黏度隨聚合物濃度的增加呈指數(shù)型增加，而界面張力隨著聚合物濃度的增加而有所增加，但增加幅度不大；當(dāng)聚合物濃度達(dá)到2 000 mg/L后界面張力上升又開始加快。

2.5.3 堿濃度對三元體系性能影響

圖6 三元復(fù)合體系黏度和界面張力隨表面活性劑濃度變化情況

圖7 三元復(fù)合體系黏度和界面張力隨聚合物濃度變化情況

固定表面活性劑濃度為2 000 mg/L，聚合物濃度為2 000 mg/L，考察堿濃度變化對三元復(fù)合體系性能的影響，從圖8中可看出，隨著堿濃度的增加，界面張力呈先降后升趨勢，在濃度為8 000 mg/L處出現(xiàn)最小值；而黏度隨著堿濃度增加呈持續(xù)下降趨勢。

由此確定三元體系最佳配方為2 000 mg/L 1630S+2000 mg/L SH6+8000 mg/L Na2CO3。

圖8 三元復(fù)合體系黏度和界面張力隨堿濃度變化情況

2.6 驅(qū)油實驗

評價優(yōu)選出的二元、三元復(fù)合體系最佳配方。經(jīng)檢測其性能參數(shù)如下。二元復(fù)合體系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6，體系黏度為50.8 mPa·s，界面張力為1.73×10-3mN/m；三元復(fù)合體系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6 + 8 000 mg/L Na2CO3，體系黏度為37.5 mPa·s，界面張力為7.0×10-4mN/m。將優(yōu)選出的二元和三元復(fù)合體系進(jìn)性驅(qū)油實驗，從實驗結(jié)果表3可以看出，三元復(fù)合體系與二元復(fù)合體系相比，無論是均質(zhì)巖心驅(qū)油還是非均質(zhì)巖心驅(qū)油實驗，驅(qū)油效率明顯較高。

表3 驅(qū)油實驗結(jié)果

3 結(jié)論

(1)經(jīng)過篩選確定雙河油田Ⅴ上單元復(fù)合驅(qū)表活劑為SH6，堿劑為Na2CO3，聚合物用劑為1630S。

(2)篩選出適合雙河油田Ⅴ上單元油藏特征的二元復(fù)合體系配方為2 000 mg/L 1630S + 2 000 mg/L SH6，體系黏度為50.8 mPa·s，界面張力為1.73×10-3mN/m。

(3)篩選出適合雙河油田Ⅴ上單元油藏特征的三元復(fù)合體系配方為2 000 mg/L1630S + 2 000 mg/L SH6 + 8000 mg/L Na2CO3，體系的黏度為37.5 mPa·s，界面張力為7.0×10-4mN/m。

(4)對比兩種復(fù)合體系的性能參數(shù)和驅(qū)油實驗結(jié)果，推薦雙河油田Ⅴ上單元進(jìn)行三元復(fù)合驅(qū)。

[1] 李干佐,翟利民,鄭立強,等.我國三次采油進(jìn)展[J].日用化學(xué)品科學(xué),1999，(增刊):1-9.

[2] 廖廣志,王德民.化學(xué)復(fù)合驅(qū)原理及應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社,1999:88-92.

[3] 廖廣志,楊振宇,劉奕.三元復(fù)合驅(qū)中超低界面張力影響因素研究[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2001,20(1):40-42.

[4] 楊鳳華.二元復(fù)合體系性能及微觀驅(qū)油機理研究[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(1):105-107.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)02-0133-04

2014-08-19

郝明耀，工程師，1980年生，2007年畢業(yè)于長江大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事提高原油采收率研究工作。

TE357

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