適合海水二元復合驅配方研究——以埕島油田為例

潘斌林

(中國石化勝利油田分公司 地質科學研究院，山東 東營 257015)

目前，我國面臨著能源短缺與大量石油資源未能有效開發的突出問題。海上資源的重要性越來越受到重視，我國海上油田自上世紀中期投入開發以來，在國家能源結構中占有重要地位。埕島油田是渤海老油田的典型代表，存在采油速度低、采出程度低、平臺壽命短等問題，資源得不到充分利用，為實現經濟高效開發，需要尋求更快、更大幅度的提高采收率新技術。

二元復合驅是近年來廣泛研究的一種化學驅方法，是在聚合物溶液中加入表面活性劑，可以比單一聚合物驅更快速和更大幅度地提高采收率，同時也避免了三元復合驅油體系造成的結垢、腐蝕、乳化等問題［1－3］。勝利油田于2003 年9 月在孤東油田七區西開展了國內首例二元復合驅先導試驗，試驗區油藏地質條件與渤海老油田相似，到目前已見到了明顯的降水增油效果，提高采收率6.2%，中心井區提高采收率13%，展示了二元復合驅良好的發展前景［4］。但由于海水礦化度高(30 000 mg/L)、二價離子含量高(1 800 mg/L)，平臺空間有限，海上投入大，要求表面活性劑具有良好的抗鈣鎂性能，聚合物具有更好的耐鹽和速溶性能，現有化學驅油劑難以滿足要求，需要開展攻關研究。

1 實驗試劑與方法

1.1 實驗儀器

TX－500C 型界面張力儀(彪維公司)，DV－Ⅲ型Brookfield 粘度計，巖心驅油裝置(江蘇海安石油儀器有限公司)，所有測試在65 ℃下完成。

1.2 化學試劑及材料

表面活性劑包括市售工業品和室內合成樣品。聚合物為工業品，化學劑在試驗體系中的濃度均指以商品計算的濃度。實驗用油為埕島油田1A－4 井、1D－4 井原油。實驗用水為海水(TDS=29 858 mg/L，Ca2++Mg2+濃度1 577 mg/L，MgCl2型)。實驗巖心為石英砂充填管式巖心。

1.3 實驗方法

1.3.1 界面張力測定

使用海水配制表面活性劑溶液，使用TX－500C 界面張力儀在65℃轉速5 000 r/min 條件下測定對試驗區原油的降低界面張力情況。

1.3.2 粘度測定

DV－Ⅲ型Brookfield 粘度計測定粘度，溫度:65 ℃;0#轉子，7.34 s－1測定。

2 結果與討論

2.1 表面活性劑體系設計

2.1.1 表面活性劑抗二價陽離子能力分析

針對海水礦化度高、鈣鎂離子含量高的特點，表面活性劑需具有良好的耐鹽、抗鈣鎂能力。以不含鈣、鎂離子的注入水為基礎，加入CaCl2，觀察現象，測定界面張力，考察了陰離子表面活性劑(SLPS)、支鏈烷基聚氧乙烯醚型(S－1)、低聚表面活性劑(S－2)的抗鈣能力(見表1、表2)。

實驗發現，Ca2+、Mg2+離子總濃度小于300 mg/L時體系穩定，濃度大于400 mg/L 時發生渾濁現象，到了500 mg/L，體系中活性劑全部沉淀，靜置后變成澄清透明溶液。隨著鈣、鎂離子濃度的增加，界面張力增加。

表1 單一SLPS 體系抗鈣能力

表2 S-1、S-2 抗鈣鎂能力

由表2 可知，當體系Ca2+、Mg2+濃度到達2 500 mg/L 時，兩種體系界面張力仍能達到超低，具有良好的抗鈣鎂能力。S－1 表面活性劑集陰離子、非離子表面活性劑性質于一體，既保持了非離子、陰離子表面活性劑的優點，又克服了各自的缺點［5］。隨著氧乙基數增大，耐鹽性能增強［6］。S－2 表面活性劑為低聚表面活性劑，其能夠在油水界面高效聚集，分子間排列更加緊密，具有更高的界面活性［7］。

2.1.2 超低界面張力濃度窗口

表面活性劑使用濃度的高低決定著復合驅的經濟效益，分析了S－1、S－2 兩種表活劑濃度為0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.6%時對1A－4 井原油的界面張力，結果如圖1。

兩種表面活性劑在海水條件下對1A－4 井原油具有很好的濃度窗口，綜合考慮經濟、地層吸附等因素，表面活性劑濃度0.3%為宜。

2.2 耐鹽聚合物性能評價

2.2.1 聚合物溶解性能

對目前現場使用及新研制的陰離子型丙烯酰胺共聚物(1#)、引入功能單體聚合物(2#)、引入耐水解基團聚合物(3#)、兩性聚合物(4#)、疏水締合(5#)等5 種聚合物進行溶解性能評價(海水配制母液)。觀察聚合物在30 min、45 min、60 min 時溶解狀態。實驗發現5 種聚合物在45 min 內均不能完全溶解，60 min 時2#、3#、5#聚合物能夠溶解。

2.2.2 聚合物增粘性能

選擇現場使用的聚合物2#，以及新型聚合物3#、5#，測試其在海水條件下的增粘性能(見圖2)。從增粘角度，在常規使用濃度1 500 mg/L 時，3#和5#兩種聚合物優于2#，能夠滿足礦場聚合物粘度要求。

2.3 二元復合驅油體系性能

2.3.1 聚合物與表面活性劑配伍性

海水配制5 000 mg/L 母液，然后與表面活性劑混合攪拌，使溶液聚合物濃度為1 500 mg/L，表面活性劑濃度為0.3%。然后測定混合體系的粘度及其對1A－4 井原油的界面張力。結果見表3。

表3 聚合物與表面活性劑配伍情況

由表3 可以看出，3#和5#聚合物對活性劑降低界面張力的能力影響較小，仍能達到超低。S－1 和S－2 兩種表面活性劑對兩種聚合物的粘度影響甚微。

2.3.2 體系熱穩定性能

配制0.3%S+1 500 mg/L P 二元體系，除氧密閉，在65 ℃下恒溫老化，測定界面張力及粘度，實驗結果見圖3。

試驗結果表明，S－1、S－2 兩種表活劑在65 ℃海水條件下放置2 個月界面張力仍能達到超低，具有良好的熱穩定性能。體系粘度始終保持在14.0 mPa·s 以上，兩個月熱穩定粘度保留率高于90%。

2.4 提高采收率能力分析

利用非均質雙管模型考察了聚合物驅、二元復合驅提高采收率情況(見圖4)。結果表明0.4%S－2+1 500 mg/L3#的二元體系，在注入段塞尺寸為0.4PV 下提高采收率26.1%，高于同等經濟條件下的單一聚合物驅。

3 結論

支鏈烷基聚氧乙烯醚型表面活性劑和低聚表面活性劑具有良好的耐鹽、抗鈣鎂能力，在0.05%～0.6%范圍內均可使界面張力達到超低。聚合物在海水條件下粘度可達15 mP·s，60 min 內完全溶解。二元體系在聚合物濃度為1 500 mg/L 時，粘度在15 mP·s 以上，熱穩定性良好，60 天后粘度保留率＞90%。二元復合驅體系具有良好的提高采收率能力，室內可提高采收率26.1%。

［1］ 曹緒龍，孫煥泉，姜顏波，等.孤島油田西區復合驅油礦場試驗［J］.油田化學，2002(19):350－353.

［2］ 康萬利.大慶油田三元復合驅化學劑作用機理研究［M］.北京:石油工業出版社，2001.

［3］ 韓冬，沈平平.表面活性劑驅油原理及應用［M］.北京:石油工業出版社，2001.

［4］ 張愛美.孤東油田七區西南二元復合驅油先導試驗效果及動態特點［J］.油氣地質與采收率，2007，14(5):66－68.

［5］ 王業飛，李繼勇，趙福麟.耐溫耐鹽型表面活性劑及其在油田中的應用［J］.日用化學品科學，2000，7:130－132.

［6］ 趙有剛，梁成浩，張志軍.三次采油用抗鹽性表面活性劑的制備及應用［J］.化工技術與開發，2005，34(2):18－21.

［7］ 高志農，許東華，吳曉軍.新型低聚表面活性劑研究進展［J］.武漢大學學報(理工版)，2004，6(50):691－698.