J16塊化學驅(qū)表活劑與配方粘度研究

史慧文（遼寧石油化工大學 遼寧 撫順 113000）

水驅(qū)油藏地質(zhì)儲量占LH油田動用石油地質(zhì)儲量的54.3%，而水驅(qū)油藏的年產(chǎn)油只占LH油田年產(chǎn)油的40%左右，并且水驅(qū)油藏89%的儲量已進入高含水和高采出程度的“雙高期”開采階段，水驅(qū)四大矛盾突出，穩(wěn)水控油難度大。針對以上開發(fā)形勢，為提高水驅(qū)油藏產(chǎn)量，保證LH油田千萬噸級規(guī)模穩(wěn)產(chǎn)的需求，調(diào)整油品產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、探索大幅度提高水驅(qū)采收率方式已成為油田穩(wěn)定效益發(fā)展的根本方向，急需尋找水驅(qū)提高采收率接替技術(shù)。

DQ油田、SL油田礦場試驗表明，油區(qū)調(diào)整產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、大幅度提高采收率主要依靠化學驅(qū)（調(diào)驅(qū)）來實現(xiàn)。化學驅(qū)是指利用化學劑改善原油-水-地層之間的物理化學性質(zhì)，提高采收率，即提高波及系數(shù)和提高驅(qū)油效率。本文通過對化學驅(qū)油體系粘度、界面性、流變性、驅(qū)油效率等參數(shù)優(yōu)化，研究出了J16塊化學驅(qū)油體系配方，建立并完善了配套評價技術(shù)。

一、原油與表活劑構(gòu)效關(guān)系研究

不同油田的原油性質(zhì)不同，甚至同一油田不同區(qū)塊原油性質(zhì)也不相同，導(dǎo)致化學驅(qū)用表活劑篩選困難，表活劑個性化強，普適性差。為了提高不同區(qū)塊表活劑篩選效率，開展了原油與表活劑構(gòu)效關(guān)系研究。首先，建立表活劑結(jié)構(gòu)模型，保證表活劑分子能穩(wěn)定地停留在油水界面層，并提高表活劑分子停留在油水界面層的能力，降低油水界面張力。然后，根據(jù)相似相溶原理，系統(tǒng)分析原油組分分布與結(jié)構(gòu)特征，確定適用的表活劑。

1.表面活性劑疏水碳鏈長度的影響

不同表活劑與不同長度碳鏈烷烴（模擬不同原油）界面性測試結(jié)果見表1，從表1中可知，表面活性劑的疏水鏈長度與烴分子碳鏈長度之間存在內(nèi)在聯(lián)系，表面活性劑A屬于混合型二乙醇酰胺型表面活性劑，內(nèi)含一定量的C8-C10的疏水鏈，對短鏈的正庚烷（C9）顯示出很好地界面活性（0.0694 mN/m）。

從結(jié)構(gòu)上分析，原油中烴類分子碳鏈越長，相應(yīng)要使用疏水鏈越長的表面活性劑。然而實際上，由于疏水鏈的增長，表面活性劑在水中的溶解度會明顯地降低，因此需要對表活劑不同長度分子鏈進行復(fù)配。

表1二乙醇酰胺型表面活性劑疏水鏈對正烷烴界面張力的影響（mN/m）

2.碳鏈長度不同的烴分子混合產(chǎn)生的影響

考慮到原油中含有各種不同碳鏈長度的烴類分子，進一步考察了不同碳鏈長度的正烷烴混合后，界面張力的變化情況，結(jié)果見表2。正十六烷與水間的界面張力在表面活性劑A的作用下可以降低至0.1828mN/m，在同樣條件下，等摩爾的正十二烷/正二十烷的混合物的界面張力為0.1884 mN/m。這兩個數(shù)值十分接近，說明長鏈和短鏈的烴分子混合后，混合物的界面張力與長鏈和短鏈的烴分子的界面張力的平均值十分接近。

表2碳鏈長度不同的烴分子混合界面張力影響（mN/m）

3.表面活性劑間的協(xié)同效應(yīng)

考察三種原油樣品與非離子表面活性劑A、陽離子表面活性劑季銨鹽、陰離子表面活性劑石油磺酸鹽和脂肪酸鈉等四種類型以及復(fù)配后的表面活性劑水溶液之間的界面張力，結(jié)果見表3。表面活性劑A和脂肪酸鈉在降低J16塊和H1塊油樣的界面張力的效果較好，而石油磺酸鹽（SL）的效果最差。將表面活性劑A和季銨鹽復(fù)配后，J16塊油樣的界面張力有所下降；H1塊的降幅比較明顯；其中S22塊的降幅最為顯著，由0.1236 mN/m降低到0.0093mN/m。這些結(jié)果說明，表面活性劑A和季銨鹽之間對三種原油都存在良好的正協(xié)同效應(yīng)，其中對碳鏈長度較長的S22塊油樣顯示出最好的協(xié)同效應(yīng)。

表3表面活性劑間的協(xié)同效應(yīng)

非離子型的表面活性劑與陰離子型或陽離子型的表面活性劑間的復(fù)配可以產(chǎn)生在降低界面張力能力方面的有效正協(xié)同效應(yīng)，但是協(xié)同效應(yīng)的大小還與原油樣品的組成密切相關(guān)。原油所含烴分子的結(jié)構(gòu)與表面活性劑的疏水碳鏈間的有效相互作用可能是產(chǎn)生有效的正協(xié)同效應(yīng)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)因素。

二、配方粘度設(shè)計研究

炮眼剪切對粘度影響非常大，是配方粘度設(shè)計的關(guān)鍵。評價難度大，以往對粘度損失率只能估計，本研究應(yīng)用實際射孔槍、彈進行射孔，建立炮眼及地層剪切高壓模型，設(shè)計粘度損失試驗流程，建立了炮眼剪切模擬試驗方法，完善了炮眼剪切模擬技術(shù)，研究了溶液經(jīng)炮眼剪切前后粘度實際損失情況，優(yōu)化了地面注入復(fù)合體系配方的使用濃度。

聚合物經(jīng)配制、注入到采出，要經(jīng)過一個復(fù)雜的過程，受到機械剪切、微生物和氧化降解等多種因素的影響，使聚合物溶液的粘度下降，據(jù)相關(guān)文獻報道，聚合物溶液注入目的層過程中粘度損失最嚴重的位置在井筒附近及炮眼處，因此開展了應(yīng)用實際套管及射孔槍來模擬聚合物經(jīng)過炮眼后粘度損失實驗，結(jié)果表明，聚合物經(jīng)過炮眼后由于機械剪切造成粘度損失在24.0%左右，基本與DQ油田、SL油田在注聚試驗中通過觀察井進行返排測得聚合物粘度損失在30～26.9%（表4）認識一致。注聚過程總粘度損失56%，根據(jù)油藏所需最低粘度，確定地面配方粘度。

三、應(yīng)用潛力評價

依據(jù)美國NPC標準，對LH油田化學驅(qū)潛力進行再評價研究，篩選出適合開展化學驅(qū)地質(zhì)儲量3.03億噸，預(yù)計增加可采儲量3901.6萬噸，表明LH油田化學驅(qū)潛力大，應(yīng)用前景廣闊。

結(jié)論

1.通過原油與表活劑構(gòu)效關(guān)系研究，配制適合不同原油性質(zhì)的表活劑，提高表活劑分子停留在油水界面層的能力，降低油水界面張力，達到了提高驅(qū)油效率的目的。

2.實驗表明，LH油田注聚過程總粘度損失為56%，優(yōu)化了地面注入復(fù)合體系配方的使用濃度。

3.通過化學驅(qū)創(chuàng)新評價技術(shù)的突破，解決了化學驅(qū)配方體系研究難題，實現(xiàn)了配方體系個性化設(shè)計，應(yīng)用潛力大，為LH油田注水開發(fā)后期大幅度提高采收率提供重要技術(shù)保障。