高溫高鹽地層潤濕性改變提高采收率技術

王登科，禚 楊，郭津瑞，陳慶麗

（1.西安石油大學，陜西西安 710065；2.新疆油田油氣儲運分公司，新疆克拉瑪依 834000；3.遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010；4.勝利油田分公司河口采油廠，山東東營 257200）

近年來我國大部分油田尤其是東部沿海油田已進入高含水階段，為了穩定原油產量，滿足我國經濟發展的需求，表面活性劑驅、聚合物驅以及二元復合驅等化學驅油為代表的三次采油技術日益重要。表面活性劑在三次采油中扮演著重要的角色，三次采油用表面活性劑的主要目的是降低油水界面張力，降低至超低界面張力[1]即10-3mN·m-1。為了讓地層孔隙中的殘余原油形變和流動，一般將油藏中油水界面張力降低至超低界面張力區，并且常常使用陰、非兩種離子體系來實現超低界面張力，以期實現潤濕性轉變。

1 表面活性劑對砂巖的滲析

油藏潤濕性作為油藏界面現象的一個重要參數，潤濕性的改變對油水滲透率、殘余油、毛管力、電性特征以及注水特征等具有本質的影響，進一步影響原油的采出程度。其中就可以通過表面活性劑來提高毛細管自吸[2]，其根本目的就是改變潤濕性以便通過毛管力作用將油驅替出來。并且研究表明，水濕地層被改變成油濕地層后一般會使油相滲透率降低，如果可以通過表面活性劑來改變高溫高鹽地層的潤濕性使其轉化成水濕，進而就可以達到提高原油采收率的目的。

1.1 研究方法

在研究過程中，通過油飽和7塊巖心，其中1塊砂巖巖心放入陽離子表面活性劑中，1塊巖心以備泡沫驅，其它5塊分別放入陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑中且插入吸液管，其中表面活性劑包括AA（丙烯酸）AS（烯丙基磺酸鈉）與AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉）混合10萬鹽水體系、陰離子12-2-12與甜菜堿混合的10萬鹽水體系、AES與TW-60混合的10萬鹽水體系、陽離子雙子12-3-12的DTAB（十二烷基三甲基溴化銨）體系以及AAAS的10萬鹽水體系。各個體系的配方與原油之間的界面張力（見表1）。

表1 各個體系的配方與原油之間的界面張力

該實驗是在室溫中進行的，每隔一段時間觀察記錄吸液管的油量，在利用相關公式作出無因次時間與采收率的關系，從而確定一種表面活性劑的效用，優選表面活性劑。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗儀器 125鍍鉻游標卡尺；電子精密天平滲析移液管；流變儀；pH測定儀FN101-2型鼓風干燥箱；DZTW型調溫電熱套；可拉硅恒溫水浴鍋；JJ-1精密增力電動攪拌器；SHZ-III型循環真空泵；燒杯；試管；量筒。

1.2.2 實驗用油、水 塔里木稀油；煤油；人工合成鹽水密度為1.065 g/L，礦化度100 000 g/L。

1.2.3 實驗所用巖心 本實驗選用7塊砂巖，巖心孔隙度范圍16.97%～34.15%，滲透率范圍63.28～322.60 mD。

1.2.4 實驗步驟（1）取6塊巖心，將其洗油、烘干、稱干重、量直徑及長度；（2）再用模擬地層水飽和至束縛水狀態，在稱其濕重，計算巖心原始滲透率；（3）用塔里木稀油飽和巖心，驅替至巖心不出水為止，至少驅替10 PV，讀出驅出的水量，即飽和油的體積，計算含油飽和度；（4）其中一塊用作泡沫驅，其它6塊放入相應的表面活性劑中，使其發生滲析；（5）隔一段時間讀出相應的巖心滲析油量，根據油量與時間的關系，帥選出結果最佳的表面活性劑，以便泡沫驅用。

1.3 實驗現象

經過一段時間的數據記錄發現：（1）浸泡在陽離子雙子表面活性劑12-3-12、DTAB的巖心不出油，不潤濕，巖心表面無任何現象；（2）浸泡在陰離子12-2-12與C14甜菜堿混合的表面活性劑中發現巖石為強潤濕，出的油很大一部分吸附在巖心表面上；（3）浸泡在TW-60和AES混合的鹽水非離子表面活性劑中的巖心改變潤濕性好，屬于中性偏油濕且出油好、持續時間長，油成小滴狀密集的呈現在巖心表面；（4）浸泡在AAAS和AES混合的表面活性劑中的滲析效果最好；（5）浸泡在AAAS的10萬鹽水的表面活性劑滲析不太好，在巖石表面出現線狀滲析，改變潤濕不強烈，出油效果及采收率不理想。

2 表面活性劑滲析體系采收率的效果評價

2.1 水測滲透率

7塊巖心的基本數據（見表2）。

2.2 巖心滲析[3]

根據公式：

表2 基本數據

可得到無因次時間。

其中：K-比例系數，巖心絕對滲透率，D；φ-巖心孔隙度，mL/mL；σ-表面活性劑與原油界面張力，N/m；uw-水的粘度，mPa·s；uo-油的粘度，mPa·s；T-滲析時間，h。

進而得出每個巖心的采收率隨時間的變化（見圖1）。

圖1 采收率與無因次時間之間的關系

由上圖1可以看出來，所有曲線整體剛開始趨于上升階段，隨著時間的推移，曲線趨于平緩，斜率降低，其中21號斜率最大，采收率變化明顯，利于增產。

2.3 小結

從表3也可以得出，中性潤濕的采收率最高，其次是強水濕，最后是強油濕。

3 AES+AAAS的表面活性劑泡沫體系提高采收率的效果評價

為了研究該表面活性劑泡沫驅提高采收率的效果，給AES+AAAS表面活性劑中通入氮氣[4]（氣液比是2:1），來評價該表面活性劑泡沫驅的效果，并且氮氣泡沫驅在氣液比2:1的情況下發泡能力好，泡沫阻力大，且起泡穩定。

3.1 起泡質量評價

通過羅氏起泡器對該表面活性劑的起泡性能進行測試實驗數據如（見表4）。

表3

表4 面活性劑的的起泡性能實驗數據

通過表4可以看出:該表面活性劑隨著溫度的增加，起泡高度越來越大，在90℃是達到最大，且穩泡時間長，總體評價來說，該表面活性劑起泡性能良好，可用作泡沫驅。

3.2 泡沫驅油室內評價

取30號巖心進行泡沫驅油評價該巖心的水驅、泡沫驅以及后續水驅的采收率與PV的關系（見圖2）。

圖2 采收率與PV的關系圖

從上圖2可以看出，水驅階段采收率只有20%左右，但泡沫驅替后，使得巖心的采收率有很大幅度的提升，達到53%左右。

雖然經過泡沫驅替19個PV后，驅替效果已不顯著，但后續水驅仍是使得采收率提高了6%左右，這是因為經過泡沫驅替后改變了巖心里面油水的分布狀況，且也改善了巖心內油水的潤濕性。

由殘余阻力系數[5]：

其中:P1-泡沫驅后注水時巖心兩端的壓差，MPa；

P2-泡沫驅前注水時巖心兩端的壓差，MPa。

4 結論

（1）對于高溫高鹽地層中砂巖而言，陽離子雙子表面活性劑改變潤濕性效果不明顯，甚至可能使得砂巖潤濕性向油濕轉變，不利于采收率的提高。

（2）經過表面活性劑潤濕后，巖心為中性潤濕的采收率最高，其次是水濕，最后是油濕。

（3）陽離子和非離子表面活性劑改變砂巖的潤濕性效果良好，可以加大力度研究。

（4）AAAS+AES混和的表面活性劑氮氣泡沫驅效果顯著，值得進一步研究。

[1]朱鵬飛.油/水界面超低界面張力體系設計及機制研究[D］.山東大學，2012.

[2]何志剛.毛管力自吸采油[J］.科技導報，2011，29（4）：39-43.

[3]周鳳軍，陳文明.低滲透巖心滲吸實驗研究[J］.復雜油氣藏，2009，2（1）：54-56.

[4]吳發英，等.氮氣泡沫驅替實驗研究[J］.內蒙古石油化工，2012，（19）:93-94.

[5]付美龍，唐善法，黃俊英.油田應用化學[M］.武漢：武漢大學出版社，2005.