陰離子表面活性劑在三塘湖油田的適用性研究

李明晶，吳一慧，黃宏度

（長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100）

王洋

（中石油吉林油田分公司勘探開發研究院，吉林 松原 138000）

三塘湖油田西峽溝區塊稠油儲量較大，埋藏深度600～800m，原油黏度425mPa·s，滲透率2.17mD，屬于低孔特低滲、中等埋藏深度、低溫低壓的普通稠油油藏［1－4］。為了提高油田產量，筆者選用表面活性劑，通過化學驅油的方式來降低油水界面張力，再根據試驗結果來不斷地優化驅油配方，最終確定驅油復配體系。

1 試驗部分

1.1 試劑的選擇

表面活性劑是由2種截然不同的粒子形成的分子，一種粒子具有極強的親油性，另一種則具有極強的親水性。其在溶解于水中以后，可以降低水的表面張力，并能夠提高有機化合物的可溶性［5］。筆者選用2種常用的陰離子表面活性劑:石油羧酸鹽和石油磺酸鹽，分別考察石油磺酸鹽單劑、石油羧酸鹽單劑及復配比例分別為1／4和1／9時的油水界面張力。

表面活性劑在驅油過程中往往需要加入電解質來調節驅油體系的礦化度，從而達到改善表面活性劑在油水兩相分配的目的，這是達到超低界面張力的重要條件 （即油水界面張力在10－3～10－5mN／m數量級范圍之內）。由于Na2CO3對改善表面活性劑的吸附性能有利，一些石油磺酸鹽體系通常用它作為電解質來調節鹽度。所以采用Na2CO3作為電解質來優選出最佳的表面活性劑復配比例，并且考察了NaCl和NaOH作為電解質時的油水界面張力值，從而篩選出在三塘湖油田西峽溝區塊進行化學驅油時的最佳驅油配方。

1.2 界面張力測定

使用TX－500旋轉滴界面張力儀測定界面張力值；測定溫度為45±1℃，測定轉速為5000r／min。表面活性劑及其復配體系采用模擬地層水的方法來配制。所得數據均為界面張力穩定值，確保結果能夠真實的反映表面活性劑在西峽溝區塊的應用情況。

1.3 油水體系

原油樣品為吐哈地區三塘湖油田西峽溝區塊的脫氣原油，密度約為0.901g／cm3，地層水模擬特征見表1。

表1 油田地層水水質分析數據

2 結果與討論

2.1 石油磺酸鹽單劑／Na2CO3條件下界面活性

石油磺酸鹽、Na2CO3條件下界面活性試驗結果如表2所示，由表2可以看出，在大多數情況下幾乎可以使油水界面張力值滿足超低界面張力條件。在相同表面活性劑濃度情況下，由于Na2CO3濃度增大，體系pH值增大，原油酸性物質與堿反應生成石油酸皂，油水界面張力降低。但是隨著Na2CO3濃度繼續增大，過量的Na2CO3會破壞原油中的有機酸在油水相的分配平衡，導致界面張力增大［6］。正如表2中結果所示，在10g／ml電解質濃度的情況下，油水的界面張力較8g／ml濃度而言會有所增大。

2.2 石油羧酸鹽單劑／Na2CO3條件下界面活性

在石油羧酸鹽單劑、Na2CO3條件下界面活性試驗結果如表3所示，由表3可以看出，隨著表面活性劑濃度的增大，Na2CO3濃度的增大，界面張力降低。但是基本上沒法滿足超低條件，這是由于石油羧酸鹽單劑與Na2CO3復配后油水界面活性很差，所以采用石油羧酸鹽單劑與Na2CO3復配不適合作為該區塊的驅油劑體系。

2.3 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時Na2CO3條件下界面活性

在石油磺酸鹽／石油羧酸鹽為1／4復配體系、Na2CO3作為電解質條件下的油水界面活性試驗結果如表4所示。由表4可以看出，復配體系均可使油水界面張力達到超低甚至更低。相同Na2CO3濃度時，隨著表面活性劑濃度的增大，油水界面張力減小；但是也會出現油水界面張力增大的情況，其原因可以分析為:界面上活性物質濃度增大，形成高的濃度梯度，其脫附速率增加，因而界面上的活性物質因脫附而減少，所以導致界面張力變大。相同濃度的表面活性劑，當Na2CO3濃度為6g／ml時油水界面張力值最小，效果最好。可認為此時Na2CO3濃度為最佳堿濃度，可使油水界面張力達到最低即效果最好。

表2 石油磺酸鹽單劑／Na2CO3條件下界面活性

表3 石油羧酸鹽單劑／Na2CO3條件下界面活性

表4 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時Na2CO3條件下界面活性

表5 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／9時Na2CO3條件下界面活性

2.4 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／9時Na2CO3條件下界面活性

在石油磺酸鹽／石油羧酸鹽為1／9復配體系、Na2CO3作為電解質條件下的油水界面活性試驗結果如表5所示。由表5可以看出，復配后油水界面張力隨著表面活性劑濃度的增大而降低，表面活性劑濃度在0.1g／ml和0.2g／ml時均可使油水界面張力滿足超低界面張力條件。

從以上的試驗結果可以看出，在相同電解質條件下，由于石油磺酸鹽與石油羧酸鹽復配時具有協同增效的作用，所以試驗效果好，尤其當復配比例為1／4時試驗效果更好。因此，該復配比例是優選出的最佳復配比例。

3 最佳表面活性劑復配下不同電解質的試驗效果

3.1 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時NaOH條件下界面活性

在石油磺酸鹽／石油羧酸鹽為1／4復配體系，NaOH作為電解質條件下的界面活性試驗結果如表6所示。由表6可以看出，復配體系對于降低油水界面張力的效果較好，幾乎都達到了超低。隨著表面活性劑濃度的降低，NaOH濃度增大，界面張力增大。雖然采用NaOH作為電解質也能夠達到較好的結果，但是NaOH屬于強堿，容易對儲層造成傷害，所以一般不采用其作為電解質。

3.2 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時NaCl條件下界面活性

石油磺酸鹽／石油羧酸鹽為1／4時復配體系，NaCl作為電解質條件下的界面活性試驗結果如表7所示。從表7中可以看出，復配后表面活性劑體系均未滿足超低界面張力條件。隨著NaCl濃度增大，界面張力降低。這是由于NaCl是中性的，不能像Na2CO3和NaOH這類堿性物質一樣與石油中的酸性物質生成石油酸皂，所以NaCl作為電解質時，體系降低油水界面張力的能力不強。

表6 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時NaOH條件下界面活性

表7 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1／4時NaCl條件下界面活性

4 結論

1）由于磺酸鹽有效物含量較高，抗鈣能力強，所以磺酸鹽單劑在Na2CO3作為電解質時，界面活性很好。

2）石油羧酸鹽單獨應用很難發揮超低界面張力作用。通過與石油磺酸鹽復配，所形成的體系在堿性條件下具有超低界面張力性能。

3）依據三塘湖油田西峽溝區塊的油藏情況，在進行石油羧酸鹽和石油磺酸鹽復配后具有協同增效的作用。Na2CO3和NaOH作為電解質都有很好的降低界面張力效果。但由于NaOH屬于強堿，會對地層會造成傷害，所以在驅油體系中使用Na2CO3這類弱堿。

4）NaCl作為電解質時，效果不理想，故在驅油配方中不使用NaCl。

5）試驗結果表明，低滲透油藏通過選擇合適的化學驅油方法可有效地提高其原油采出率，單一表面活性劑通過與堿的復配驅油效果不夠明顯，而2種陰離子表面活性劑之間的協同效應使試驗效果明顯改善，可將油水張力值降低到超低界面張力甚至更低，對提高油田的采收率具有顯著效果。

［1］黃宏度，姬中復，吳一慧，等 .石油羧酸鹽和大慶原油間的界面張力 ［J］.江漢石油學院學報，1992，14（4）:53－57.

［2］尉小明，劉喜林，張建英，等 .稠油乳化降黏開采用表面活性劑的篩選 ［J］.日用化學工業，2002，8（4）:40－42

［3］蔣平 .稠油油藏表面活性劑驅油機理研究 ［D］.北京:中國石油大學，2009.

［4］王學明，劉慶旺，范振中，等 .稠油蒸汽吞吐開采中表面活性劑的篩選和性能評價 ［J］.科學技術與工程，2011（1）:147－158.

［5］陳亮，黃宏度，吳一慧 .石油羧酸鹽與不同碳鏈結構磺酸鹽復配體系 ［J］.江漢石油學院學報，2001，23（2）:63－64.

［6］牟建海，李干佐，李英，等 .ASP復合驅油體系瞬時界面張力的研究 ［J］.高等學校化學學報，1999，20（11）:1776－1780.