長春嶺油田表面活性劑驅可行性

劉立平,王云龍,劉福林,王保軍,果艷梅

(吉林油田分公司試采公司,吉林松原 138000)

長春嶺油田表面活性劑驅可行性

劉立平,王云龍,劉福林,王保軍,果艷梅

(吉林油田分公司試采公司,吉林松原 138000)

長春嶺油田具有泥質膠結、低含硫、低瀝青質、高膠質、高含蠟、高黏度等特點,采用熱水驅、蒸氣吞吐、蒸氣驅等熱采方式未獲得理想效果.開展高能表面活性劑驅試驗,開發適合油田稠油驅的高能表面活性劑(UT8-1),考察表面活性劑改變巖石潤濕性和降低原油黏度的能力.結果表明:該表面活性劑能增大原油與巖石表面的接觸角,可將原油黏度從2000mPa·s降低到100mPa·s,驅油效率達到76.5%.采用這種高能表面活性劑驅油,單井日產油達到1.0t,比傳統的熱采方式更加經濟、有效.

稠油;表面活性劑;油田開發;長春嶺油田

0 引言

長春嶺油田位于吉林省松原市境內,與新民油田和扶余油田相鄰,位于松遼盆地南部東南隆起區長春嶺背斜帶扶余Ⅱ號構造上,開發的主要目的層為扶余油層,頂面埋深為30～360m.長春嶺油藏為稠油油藏,原油黏度為50～2000mPa·s,油層厚度為2～5m,地層壓力因數為0.81.由于油藏原油黏度高、溫度低、壓力因數低,致使油藏開發難度大.采用蒸氣吞吐、火燒油層、注熱水等熱采技術對油田進行開發時,存在能耗大、開發效率低等問題.

驅油用表面活性劑主要有陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性表面活性劑[1].隨著三次采油技術的發展,不僅要求表面活性劑具有低油水界面張力和低吸附值,而且要求它與油藏流體配伍且廉價.我國高溫、高礦化度的油藏情況對驅油用表面活性劑提出抗高含鹽量、耐高溫、吸附損失低、成本低等要求[2].20世紀60年代,我國勝利油田、大慶油田等開展表面活性劑驅先導試驗和先導擴大試驗.隨著化學分子設計技術的發展,表面活性劑驅技術也得到快速發展[3],史鴻鑫等進行氟表面活性劑的油田應用試驗[4],張紅等在中原油田采用復合表面活性劑NF201提高驅油效率[5],熊春生等采用季氨鹽表面活性劑提高原油采收率[6].吳文祥等采用新型羧基甜菜堿BS13表面活性劑體系,進一步提高洗油效率和波及面積,收到顯著效果[7].王德民等在大慶油田采用堿-表面活性劑-聚合物(ASP)三元復合驅,取得良好效果[8].楊建平等在勝利油田進行PPG技術試驗,對稠油的開發起到一定的作用[9].這些油田表面活性劑驅取得顯著的應用效果和經濟效益[10-12].

皂苷分子結構中有環狀貼烯,具有很高的抗鹽和抗油能力,同時環狀貼烯長鏈在親油表面的附著力很強,能夠有效改變表面的潤濕性,因此它是良好的驅油劑和流度控制劑.根據長春嶺油田油藏特性和原油特性,開展表面活性劑稠油驅試驗,開發一種適合油田稠油驅開采的主要成分為皂苷(Saponin)的高能表面活性劑(UT8-1),同時復配滲透劑和乳化劑.該表面活性劑在油藏溫度條件下能有效地降低稠油黏度,同時改變巖石潤濕性,將不流動的稠油變為可流動的原油,利用水驅即可將稠油開采出來,并且投入成本低,是一項適合于長春嶺油藏的驅油技術.

1 驅油機理

高能表面活性劑(UT8-1)驅油機理:一是能夠強烈改變巖石潤濕性,使巖石表面由親油表面變為親水表面,降低原油的附著能,將不流動的油膜改變為可流動的油珠,從而有利于原油被采出;二是能夠大幅度降低原油黏度,從而降低原油流動的黏滯阻力,使多孔介質中的原油流動更為容易.

2 制備方法

先將皂角原料置入封閉容器內,通過加熱使容器內的壓力升至0.2～1.2MPa后停止加熱,取出皂角投入浸提容器中用水作溶劑浸提,從浸提液中提取皂角素,皂角素的提取率為45%～90%;然后加入滲透劑等添加劑即可得到高能表面活性劑(UT8-1).

3 實驗結果

實驗條件:(1)巖心:100目河砂自填巖心,巖心為圓柱體,長度為7cm,內徑為2.5cm.水相滲透率為284×10-3μm2;(2)注入高能表面活性劑(UT8-1):0.3PV(注入孔隙體積倍數);(3)實驗溫度:18～19℃,所用原油為吉林油田長春嶺區塊油樣.

3.1 潤濕性

為考察UT8-1型高能表面活性劑改變巖石表面潤濕性的能力,采用接觸角測定儀測量不同質量濃度溶液與載波片的接觸角,結果見表1.由表1可見,該表面活性劑隨著質量濃度的增加,親油表面能使油對巖石表面的潤濕角減小,親水表面能使水對巖石表面的潤濕角增加,降低原油與巖石表面的黏附能,說明該表面活性劑能夠有效增強原油的流動能力,提高洗油效率.

3.2 黏度

采用RS-600流變儀,考察未加入表面活性劑及加入質量分數為0.1%、0.3%的UT8-1型高能表面活性劑對長春嶺油田油樣流變性的影響,結果見圖1.由圖1可見,加入UT8-1型高能表面活性劑后,原油黏度快速下降.在加入質量分數為0.1%的表面活性劑后,原油黏度由1500～2000mPa·s下降到100mPa·s以內;在加入0.3%的表面活性劑后,原油黏度由1500～2000mPa·s下降到20 mPa·s以內.這說明該表面活性劑能大幅度地降低稠油黏度,原因是該表面活性劑能在瀝青質和膠質表面上發生強烈吸附作用,降低瀝青質和膠質的相互作用力.加入質量分數0.1%、0.3%的表面活性劑能夠滿足長春嶺油田降黏需要,所以不再進行加入質量分數0.5%的表面活性劑的原油流變性實驗.

3.3 驅油效率

采用巖心流動實驗考察該高能表面活性劑對長春嶺稠油的驅油效果,結果見圖2.由圖2可見,長春嶺油田注入水中加入UT8-1型高能表面活性劑的實驗效果較好,驅油效率較高.在加入質量分數0.5%、0.3%的表面活性劑后驅油效率達到78.2%、76.5%,且無乳化現象.這說明UT8-1型高能表面活性劑能降低稠油的表觀黏度、改變巖石潤濕性及降低原油與巖石表面的黏附能.

表1 不同質量濃度溶液與載波片的接觸角

圖1 不同質量分數表面活性劑的原油流變性曲線

圖2 不同質量分數的高能表面活性劑驅油效率曲線

4 現場驅替試驗

長春嶺油田存在東西向裂縫,因此油井東西向見效快、南北向見效慢,對井網系統進行重新設計,采用加大東西向井距、縮短南北向排距的160m×80m的菱形反九點面積注采井網(見圖3).

2009年10月在長春嶺油田長4-21區塊開展現場驅替試驗.在注入水中加入質量分數為0.3%的UT8-1型高能表面活性劑進行段塞驅.長4-21區塊在加入該表面活性劑前區塊內油井平均單井日產液為1.0t,平均單井日產油為0.2t,含水率為80%,開發形勢差.加入該表面活性劑后,第1個月見到效果,產液量上升,產油量上升,含水率下降.截至2010年4月末,長4-21區塊平均單井日產液為2.0t,平均單井日產油為1.0t,含水率為50%,驅油效果顯著(見圖4).原因是原長春嶺油田原油具有黏度高、油水黏度比大、原油流動性差的特點,加入表面活性劑后改變原油潤濕性,使親油的油藏變為親水油藏,大大增加油水黏度比,提高原油的流動系數,產出油明顯增加,產出水大幅度下降.

圖3 長4-21區塊井位

圖4 長4-21區塊表面活性劑驅油效果

長4-21區塊采用表面活性劑驅與熱水驅、蒸氣吞吐、蒸氣驅等開采方式對比,單井日產油高、含水率低、驅油效率高,開發效果好.另外,表面活性劑驅的成本比熱水驅、蒸氣吞吐、蒸氣驅等開采方式的成本下降,經濟效益顯著(見表2).

表2 長春嶺油田表面活性劑驅與其他開采方式效果

5 結論

(1)采用高能表面活性劑(UT8-1)驅油,可由平均單井日產油0.2t提高到1.0t,比傳統熱采方式經濟而有效.

(2)高能表面活性劑(UT8-1)能夠有效改變巖石潤濕性,大幅度降低原油黏度,從而降低原油流動的黏滯阻力,使多孔介質中的原油流動更為容易.

(3)長春嶺油田油藏加入質量分數為0.3%的表面活性劑后,驅油效率為76.5%,黏度為20mPa·s以內.

參考文獻:

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[2] 宋瑞國,梁成浩,張志軍.驅油用表面活性劑體系的發展趨勢及展望[J].化學工程師,2006,11(4):37-38.

[3] 馬濤,張曉鳳.驅油用表面活性劑的研究進展[J].精細石油化工,2008,25(4):22.

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[5] 張紅,劉紅生.復合表面活性劑NF201的性能及驅油效果[J].油田化學,2004,21(4):7-8.

[6] 熊春生,石玲.三次采油用Gemini季氨鹽型表面活性劑LTS的性能及應用[J].油田化學,2009,26(2):17-18.

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Feasibility of surfactant flooding in Changchunling oilfield/2010,34(4):82-84,93

LIU Li-ping,WANG Yun-long,LIUFu-lin,WANG Bao-jun,GUO Yan-mei
(Recovery Testing Com pany of J ilin Oilf ields,Songyuan,J ilin138000,China)

Changchunling oil field is characterized by clay cementation,low-temperature,low sulfur,high resin,high wax and high viscosity.In this oilfield,hot water flooding,steam stimulation,steamflooding and other various forms thermal recovery tests have been carried out,but no desired effects have been achieved.We have carried out testing of high-energy surfactant flooding,developed for heavy oil production of high-energy surface actire agent(CTU8-1),studied the capacity of changing the wettability of rock and reducing crude oil viscosity.Experimental results show that surfactant can increase the crude oil and rock surface contact orngle,reduce oil viscosity from 2 000 mPa·s to 100 mPa·s. The displacement efficiency can reach 76.5%.This high-energy surfactant flooding is better than the traditional method of thermal recovery in economy and effect.Single well daily oil production can reach 1 t after high-energy surfactant flooding.

heavy oil;surfactant;oil field development;Changchunling oilfield

book=4,ebook=404

TE357.46

A

1000-1891(2010)04-0082-03

2010-05-27;審稿人:張繼成;編輯:任志平

劉立平(1960-),男,博士,高級工程師,主要從事油田開發及采油工藝方面的研究.