生物活性劑驅油技術在延長油田的應用研究

周 曄，洪 玲,鐘 靜,鐘少華,王賀誼,張玉川

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075;2.中國石化河南油田分公司工程技術研究院)

延長油田屬于典型的低孔超低滲儲層油田，孔隙度一般為9%～11%，平均為10%；滲透率一般為(0.1～10.0)×10-3μm2，平均為2.3×10-3μm2，其中滲透率小于1×10-3μm2占到總探明儲量的60%。油藏屬于巖性圈閉油藏，具有壓力低、滲透率低、產能低、埋藏淺的特點。

表面活性劑驅是通過大幅度降低界面張力、改變巖石潤濕性、使原油乳化等機理提高驅油效率的。目前國內油田大量使用的烷基苯磺酸鹽和石油磺酸鹽等陰離子表面活性劑并不適應于延長油田，主要是因為其不能大幅度降低油水界面張力，加之延長地層水礦化度高(30 000～100 000 mg/L)，二價鈣鎂離子含量高(3 000～6 000 mg/L)，表面活性劑與地層水配伍性較差，嚴重影響其注入效果。生物表活劑具有較好的洗油性及降低界面張力作用，具有較強的適應高礦化度及高鈣鎂離子能力，適用于低滲透、高礦化度地層的驅油應用。

1 生物活性劑驅油機理

生物活性劑驅油劑主要由生物表面活性劑和生物酶驅油劑組成，生物表面活性劑主要是降低油水界面張力、改變油層潤濕性提高驅油效率，生物酶驅油劑主要是從巖石表面剝離原油、乳化原油等增加地層原油水驅效果。其驅油機理如下：

(1)界面效應。生物活性劑粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質，降低巖石對殘余油的吸附阻力，使巖石表面附著的油膜更容易脫落；由于界面張力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W型乳狀液；同時可以改變巖石表面潤濕性，降低原油相對滲透率和粘度，使不可動原油隨注入水一起流動，提高原油的流動性。

(2)原油乳化機理。生物活性劑能降低巖石-油-水系統的界面張力，形成油-水乳狀液(水包油)，油被降解并發生程度不同的乳化現象，形成大小不等的油珠乳化液，在孔隙中被拉伸、變形、滲流形成乳狀液的流體，在孔隙中流動阻力相對降低。

(3)形成膠束或微乳液驅油。膠束或微乳液對油或水具有較強的增溶作用，一定程度上消除了驅替液與被驅替原油之間的界面，達到混相驅的目的。在地層中，生物酶驅油劑液先進入高滲透層，當流速增大，粘度也隨之增大，迫使驅替液進入低滲透層驅油，從而提高波及系數。

2 生物活性驅油劑研究

生物活性驅油劑主要是通過增加洗油量、降低油水界面張力、改變儲層巖石的潤濕性來提高注水波及體積及驅油效率。表面活性驅油劑室內性能的評價方法主要有：靜態脫油實驗、界面張力實驗和潤濕性測定實驗。

2.1 生物活性劑的靜態脫油性能評價

將搗碎的40～120 g目地層巖心洗油、烘干， 將巖心砂1 000 g與150 g實驗用油混合均勻，取烘干巖心砂40 g置于100 mL量筒中，用玻璃棒輕輕壓實，加入驅油劑溶液(或實驗用水)至80 mL，置于地層溫度(40 ℃)下的恒溫水浴箱中。間隔一定時間測一次脫油量(靜態)，計算脫油效率，實驗結果見圖1。可以看出生物表活劑和生物酶驅油劑隨著質量分數增加，脫油量迅速增大，驅油劑在質量分數為0.3%到0.5%時脫油量達到60.1%，繼續增加驅油劑用量，脫油效果增加不明顯。

圖1 生物表活劑和生物酶驅油劑靜態脫油實驗效果

2.2 降低油水界面張力性能評價

驅油劑通過降低油水間界面張力從而提高注入驅油效果[1]。利用SVT-20視頻旋轉滴界面張力儀對生物活性復合驅油劑進行降低油水界面張力性能評價，實驗結果見圖2。從圖2中可以看出：生物活性復合驅油劑能有效降低油水界面張力，在質量分數0.3%～0.5%時使用效果較好。

2.3 改變巖石潤濕性評價

圖2 驅油劑濃度與界面張力關系

根據中外很多研究者對不同潤濕性條件下的水驅油機理及最終采收率的研究，所有潤濕性類型中，中間潤濕或混合潤濕對于水驅油最有利，此時的水驅油效率最高[2]；當潤濕性從強水濕向接近中間水濕轉化時，原油/鹽水/巖石系統的水驅油效率增加，在接近中間潤濕時獲得最高水驅油效率。

潤濕性評價實驗結果見表1，從表1中可以看出：實驗巖心的初始潤濕性都是強親水，在注入生物表活劑和生物酶驅油劑溶液后，巖石的潤濕類型發生了變化，由強親水變為親水，說明驅油劑可改變巖石的潤濕性，利于提高水驅洗油效率。

表1 自吸法測定油藏巖石潤濕性實驗結果

2.4 抗鹽性評價

針對延長儲層的高礦化度地層水，用質量分數0.5%的生物表活劑和生物酶驅油劑進行了驅油劑抗鹽性實驗。表2中可以看出,隨鹽水礦化度不斷提高，油水界張力保持在較低的范圍內，且在礦化度100 000 mg/L以上時，油水界面張力仍保持在較低的范圍之內，說明驅油劑具有較好的抗鹽能力。從表2中可以看出，溶液中二價陽離子濃度從1 000 mg/L上升到5 000 mg/L時，驅油劑溶液與油的界面仍保持在0.35～0.55 mN/m，二價陽離子對驅油劑的性能影響不大，說明驅油劑適合在延長油田高礦化度地層水儲層驅油中應用。

2.5 生物活性劑驅油能力評價

表2 驅油劑高鹽性評價實驗結果

驅油劑驅油評價實驗結果見圖3，隨著驅油劑的注入，巖心洗油效率在不斷增加，驅油劑質量分數在0.1%～0.3%時洗油效率增加幅度較大，在驅油劑質量分數小于0.5%時驅油效率增加幅度很大，提高采收率達到15.9%，驅油劑質量分數大于0.5%時，驅油效率增加幅度基本不變。同時，驅油劑能顯著降低注入壓力，使注入壓力下降幅度大于50%。

圖3 注入不同濃度驅油劑的驅油效果

3 現場試驗效果

2011年6月在延長油田杏子川采油廠王214注水站和瓦窯堡采油廠富昌注水站進行了生物活性驅油劑現場試驗。王214注水站試驗區主力開采油層為長2油層，低孔(3.24%～21%)、低滲(0.2×10-3～4×10-3μm2)，共有注水井9口，對應受益油井43口，注水覆蓋面積2.27 km2。 富昌試驗區主力開采油層為長2油層， 1995年正式投入開發，注水工作始于2004年，共有注水井44口，對應受益油井157口，注水覆蓋面積4.76 km2。

兩個試驗區現場試驗均取得了良好的增產效果，從表3可以看出，試驗后兩區塊產量均有回升，含水保持穩定，日增油12.5～27.6 t，增油幅度達31.3%～27.4%。

表3 生物活性驅油劑現場試驗效果

4 結論

(1)針對延長油田儲層低滲低孔、高礦化度、開發效果差的問題，研究應用了生物活性劑驅油技術，并評選出了具有較好的抗鹽、抗鈣鎂二價陽離子能力的生物活性驅油劑。

(2)生物活性驅油劑能有效降低油水界面張力，使儲層巖石潤濕性由強親水向親水轉化，有利于提高油田水驅效率。

(3)生物活性驅油劑在延長油田低滲透區塊現場試驗取得良好的增產效果，具有較廣闊的推廣應用前景。

[1] 盧廣欽，王玉斗.低界面張力體系對相對滲透率影響實驗研究[J].油田化學,2003，20(4):54-57.

[2] 宋新旺，程浩然.油藏潤濕性對采收率影響的實驗研究[J].石油化工高等學校學報,2009,22(4):49-52.

[3] 朱海霞，方新湘，海日古麗.生物表面活性劑在油田開發中的應用[J].現代化工,2008，28(增刊2):407-412.