化學驅提高遼河油田原油采收率研究

郭斐，于濤，肖傳敏，劉家林，張艷娟

(中石油遼河油田勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010)

隨著開發的不斷深入，遼河油田主力產油區塊綜合含水不斷上升，產量遞減速度逐年增大，大部分的油藏都已經進入了“雙高”開采階段。尋找適合的提高采收率的方法，成為當前遼河油田急需解決的問題。化學驅被認為是繼聚合物驅之后又一種有潛力的三次采油新方法，國內外都已經進行了大量的礦場和室內試驗，取得了一定的效果。目前常規的化學復合驅主要有強堿三元復合驅、弱堿三元復合驅和無堿二元驅，但是由于強堿的注入帶來了地層傷害;井筒結垢嚴重;降低聚合物粘度從而影響了驅油效果;堿導致的采出液處理困難［1-2］一系列的問題，影響了其進一步的使用。所以，目前弱堿三元復合物和無堿二元復合驅是下步攻關的重點方向。本文以下邊的試驗區塊為研究對象，開展無堿二元和弱堿三元化學驅提高采收率的室內研究。

試驗區塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷興隆臺構造帶中部，是該油田主力的斷塊，油層面積3.95 km2，油層有效厚度18.4 m，原油地質儲量 798×104t，可采儲量42×104t。該區塊儲層物性較好，屬于高孔高滲油層。平均孔隙度22.2%，空氣滲透率4 161 mD。該區塊1972年6月投入開發，1975年2月開始注水，自1983年開始產量進入遞減階段，1997年進入“雙高”(含水高、采出程度高)深度開發階段［3-4］。該區塊繼續依靠注水開發提高采收率的余地較小，因此需要采用三次采油的方法轉換油藏開發的方式。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

該區塊的脫水原油;現場注入水;人造巖心;表面活性劑BH、SL-YD、HL-1均為遼河油田現場用;聚丙烯酰胺(PAM，分子量為2 500萬);Na2CO3，分析純。

TX500C型旋轉滴全量程界面張力儀;驅替裝置，自制;DV-Ⅱ++Pro布氏粘度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 表面活性劑篩選 3種表面活性劑配制成不同濃度的溶液，在地層溫度66.0℃下，用旋轉滴界面張力儀測定其能否達到超低界面張力和到達的時間。

1.2.2 二元體系配方的篩選 0.32%的聚合物PAM母液稀釋成0.16%的聚合物溶液，加入一系列不同表面活性劑，攪拌120 min，至均勻。用旋轉滴界面張力儀測定其體系達到超低界面張力的時間和最低值，篩選出最佳的二元體系A。

1.2.3 弱堿三元復合驅配方的篩選 三元復合物的篩選方法和二元驅篩選方法一致，以上面篩選出的二元驅配方為基礎，添加堿，組成弱堿三元體系B。

1.2.4 驅油實驗 巖心選用人造非均質模型，當含水為94%時進行轉注配方:無堿二元驅配方A和弱堿三元驅配方B，注入倍數為0.38 PV。

2 結果與討論

2.1 表面活性劑的篩選

3種表面活性劑的界面性能，見表1。

表1 不同表面活性劑的界面性能Table 1 The interface properties of different surfactants

由表1可知，表面活性劑BH不能降低界面張力到超低，表面活性劑SL-YD、HL-1都可以在較低的濃度下、較寬的范圍內降低油水的界面張力到超低，故選用表面活性劑SL-YD和HL-1進行二元和三元體系的篩選。

2.2 二元體系配方的篩選

2.2.1 HL-1/PAM二元體系配方的篩選 表面活性劑HL-1濃度為0.10% ～0.40%組成的二元體系進行篩選，結果見圖1。

由圖1可知，表面活性劑HL-1和聚合物組成的二元體系，即使隨著表面活性劑的濃度不斷加大，也不能使油水的界面張力達到超低，故表面活性劑HL-1也不適合用于該區塊。

圖1 HL-1/PAM二元體系界面性能的評價Fig.1 Evaluation of the interfacial properties of HL-1/PAM

2.2.2 SL-YD/PAM二元體系配方的篩選 對不同SL-YD/PAM組成的二元體系進行篩選，結果見圖2。

圖2 SL-YD/PAM二元體系界面性能的評價Fig.2 Evaluation of the interfacial properties of SL-YD/PAM

由圖2可知，SL-YD/PAM組成的二元體系可以降低油水界面張力到超低，界面張力降到超低的表面活性劑SL-YD的范圍為0.15% ～0.20%。當繼續增加表面活性劑SL-YD的濃度時，降低界面張力的效果反而變差。考慮到地下的稀釋作用，無堿二元體系的配方A為0.16%PAM+0.20%SL-YD。

2.3 弱堿三元復合驅配方的篩選

2.3.1 堿劑的選擇 三元驅中的堿與原油中的酸發生反應，生成一部分的表面活性劑，可以有效降低表面活性劑的用量;另一方面，堿與表面活性劑之間還可以發生協同效應，從而進一步提高采收率。Na2CO3作為一種弱堿，具有耗堿量小，過程易控制;堿性低，造成的腐蝕和結垢少;來源廣泛，價格便宜等優點被廣泛使用。所以，選用Na2CO3作為該區塊的堿劑，Na2CO3濃度與原油界面張力關系曲線見圖3。

由圖3可知，由于該實驗區塊的原油酸值較高，隨著Na2CO3濃度的不斷增加，界面張力是一個先下降后逐漸平穩的趨勢，能夠使原油界面張力保持在0.10 mN/m以下的堿濃度很寬。

圖3 Na2CO3濃度與原油界面張力關系曲線Fig.3 Relationship between concentration of Na2CO3and interfacial tension of oil

2.3.2 堿濃度對界面張力和體系粘度的影響 為了考察堿的加入對界面張力和粘度的影響，固定聚合物濃度為1 600 mg/L，改變表面活性劑和堿的濃度，測定平衡界面張力值［5-6］，結果見表2，測定了同一體系和不同堿濃度的粘度值，結果見圖4。

表2 弱堿三元復合體系配方及其界面張力Table 2 The formulation of weak alkali/surfactant/polymer and its interfacial tension

由表2可知，當表面活性劑濃度一定時，三元復合體系界面張力隨堿濃度增加而降低，堿的加入可以有效的擴寬表面活性的范圍，當堿的濃度 ＞0.60%的時候，表面活性劑在0.10% ～0.30%均可以達到超低。

圖4 堿對體系粘度的影響Fig.4 Effect of alkali on the viscosity of the system

由圖4可知，當聚合物和表面活性劑濃度一定時，三元復合體系粘度隨著堿濃度的不斷增加而不斷降低，當堿含量為0.60%的時候，粘度下降率超過了20%，對提高采收率是不利的。

根據界面張力和粘度兩方面綜合來考慮，結合現場的應用成本，選定三元體系B為0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

2.4 室內驅油效果評價

室內驅油實驗，結果見表3。

由表3可知，采用無堿二元化學驅后采收率可以大幅度的提升，提高驅油效率達12.69%;三元弱堿化學驅提高驅油效率達16.61%，而根據成本來計算，弱堿三元復合驅要好于無堿二元驅。

表3 不同配方驅油效果對比Table 3 Comparison of different formulations oil displacement efficiency

3 結論

(1)通過聚合物與表面活性劑的復配之后的界面性能、粘度等，篩選出最佳的二元體系和弱堿三元體系配方為 0.16%PAM+0.20%SL-YD 和 0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

(2)室內驅油實驗表明，無堿二元驅和弱堿三元驅可以大幅度的提高原油采收率，增幅可以達到10%以上。

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