表面活性劑作用下致密水濕砂巖的滲吸特征

于馥瑋 蘇航

摘 要：針對致密油藏低孔低滲的特點，筆者通過核磁共振測試的方法開展了致密水濕砂巖的自發滲吸實驗，研究了表面活性劑作用下的致密巖心自發滲吸驅油機理及其對不同孔隙中油相的動用程度。實驗證明，小孔隙吸水大孔隙排油是致密水濕砂巖滲吸驅油的主要機理，滲吸對小孔隙中原油的動用程度遠高于其他孔隙，達到了70%以上，滲吸采油可以成為致密油藏開發的一種有效開采方式。研究也發現，十二烷基硫酸鈉與其他表面活性劑相比表面活性劑，在促進油滴活化，提高洗油效率等方面效果更明顯，提高了滲吸效率，乳化作用可能在滲吸采油中發揮著重要的作用。

關 鍵 詞：致密水濕砂巖; 自發滲吸; 表面活性劑; 核磁共振

中圖分類號：TE 122 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）06-1240-04

Study on Imbibition Characteristics of Water-wet Tight Sandstones

YU Fu-wei， SU Hang，

（Department of Petroleum Engineering， China University of Petroleum， Beijing 102249，China）

Abstract： Some spontaneous imbibition experiments were carried out by NMR， the flooding mechanism of water-wet tight sandstone and the oil flow in different pore in the presence of surfactant were studied. The experiment results show that， the water can get into the small pores and the oil can flow out from the macrospores; the imbibition can be an effective development way for tight oil reservoir. Compared with other surfactants， sodium dodecyl sulfate is more effective for promoting the droplets activation， improving the efficiency of oil washing and accelerating the speed of imbibition.

Key words： Water-wet tight sandstone;Spontaneous imbibition;Surfactant;Nuclear magnetic resonance

從我國目前致密油開發的現狀來看，我國致密油普遍存在單井產量低、產能遞減快、采收率低等特點。儲層孔隙度小，滲透率低是致密油藏的典型特征，致密油開發過程中普遍應用的壓裂技術，使其形成了裂縫-基質的滲吸系統。[1-4]同時研究表明，致密油藏多納米級孔喉系統，流體在其中流動空間是一些大小不等、彼此曲折相通的毛細管網絡，油水界面導致的毛管效應遠遠大于常規油藏，在油氣排驅過程中起著主導作用。[5，6]因此，滲吸等物理化學效應在原油排驅中起著重要作用，滲吸采油的方法可能成為致密油開發的一種有效方法。筆者針對致密巖心進行了相關表面活性劑滲吸實驗，研究了致密水濕砂巖的滲吸特征。

1 實驗部分

1.1實驗材料

（1）巖心。巖心為吉林油田致密水濕砂巖，巖心參數見表1。

（2）油。實驗用油為航空煤油，為便于實驗現象觀察，用蘇丹IV染液染色。

（3）水。實驗用水為質量分數為8%的氯化鉀及8%的氯化錳混合溶液，加入氯化錳的目的是為了在核磁共振測試時屏蔽氫信號。

（4）表面活性劑分別為陰離子表面活性劑：十二烷基硫酸鈉;非離子表面活性劑：OP-10;陰非離子表面活性劑：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉;兩性離子表面活性劑：椰油酰胺丙基甜菜堿。使用8%的氯化鉀與8%的氯化錳溶液配制質量分數為0.05%的表面活性劑溶液。

1.2 滲吸實驗方法

目前國內滲吸實驗的主要存在兩種方法，即體積法與質量法。[7]體積法在測量過程中，滲吸出的原油附著在表面難以脫下或附著在滲吸瓶其他位置不能到達測定區域，都會導致測量結果的不準確性。質量法的測量又是在忽略油和水壓縮性及未考慮油藏條件下原油和水密度變化，也具有一定的誤差。并且在滲吸過程中，若將滲吸瓶中的巖心取出，也會對滲吸過程產生極大的干擾。在綜合考慮這些情況的基礎上，本次實驗中不對巖心滲吸過程進行定量表征，只考慮最終滲吸結果。

1.3 實驗步驟

與常規的巖心處理方法不同，本文中巖心抽真空后直接飽和油。這樣做的主要目的是一方面是排除束縛水對滲吸過程的干擾，主要實驗步驟如下：

（1）巖心經過鉆取、沖洗、烘干、冷卻、測量氣測滲透率后，進行抽真空飽和油。稱量巖心飽和油后的濕重，并進行核磁共振測試;

（2）將巖心分別放入配好的表面活性劑溶液及鹽水中，觀察不同時間巖心滲吸情況;

（3）滲吸時長為25 d。滲吸結束后，將巖心驅出，進行核磁共振測試。

致密水濕砂巖巖心參數如表1。

表1 致密水濕砂巖巖心參數

Table 1 The description of the tight core

2 表面活性劑對致密水濕砂巖滲吸 的影響

前人研究表明[8-11]水相在多孔介質中的滲吸驅油過程是一個液-液、液-固界面相互作用的結果，有利的滲吸體系與介質表面應該存在有利的潤濕條件和界面張力，這是使滲吸體系順利吸進多孔介質，從介質中驅替油的必要條件。因此，表面活性劑溶液的平衡界面張力和接觸角是反映表面活性劑溶液影響滲吸過程的基本物理化學參數。本文也通過油水界面張力參數和接觸角參數來評價表明活性劑對滲吸的影響。

[2]賈承造，鄒才能，李建忠，等. 中國致密油評價標準、主要類型、基本特征及資源前景，石油學報，2012，33（3）：343-350.

[3]Tang X， Chen X， Xu X. A cracked porous medium elastic wave theory and its application to interpreting acoustic data from tight formations[J]. Geophysics， 2012， 77（6）：D245-D252.

[4]Patterson D， Mekic N， Bolshakov A Rajappa B， Tang X.M. 2011， Unconventional Reservoir Fracture Evaluat ion Utilizing Deep Shear-Wave Imaging[C]. SPWLA 52nd Annual Logging Symposium.

[5]杜金虎，何海清，楊濤，等.中國致密油勘探進展及面臨的挑戰[J].中國石油勘探，2014（1）：1-9.

[6]方文超， 姜漢橋， 孫彬峰， 等. 致密油藏特征及一種新型開發技術[J]. 科技導報， 2014， 32（7）： 71-76.

[7]張星，畢義泉，汪廬山，等.低滲透砂巖油藏滲吸采油技術[J].遼寧工程技術大學學報自然科學版，2009：154-155.

[8]韓東，等.表面活性劑對水濕砂巖的滲吸規律及其對采收率的影響[J].中國石油大學學報：自然科學版，2009（6）：143-146.

[9]Weixing wang，Zhiang Zhou，K.Nandakumar，et al.Effect of charged colloidal particles on adsorption of surfactants at oil-water interface[J].Journal of Colloid and Interface Science， 2004， 274（2）： 625-630.

[10]P.Somasundaran ，L Huang.Adsorption/aggregation of surfactants and their mixtures at solid-liquid interfaces[J].Advances in Colloid and Interface Science，2000，88（1-2）：179-208.

[11]張星.低滲透砂巖油藏滲吸規律研究[M].北京：中國石化出版社，2013：35-39.

[12]姜漢橋，宋亮，張賢松，等.基于核磁共振的正韻律厚油層高含水期挖潛室內實驗[J].中國海上油氣，2014，26（6）：40-43.

[13]劉衛東，姚同玉，劉先貴，等.表面活性劑體系滲吸[M]. 北京：石油工業出版社，2007：34-58.

[14]I Wasaki T. Interactions between Betaine-Type Zwitterionic and Anionic Surfactants in Mixed Micelles[J]. Langmuir， 1991， 7：30-35.

[15]Samuel A Morton， III D J Keffer， R M Counce， et al. Thermodynamic method for prediction of surfactant-modified oil droplet contact angle[J]. Journal of Colloid and Interf ace Science， 2004， 270（I）：229-241.