稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)驅(qū)油助排劑優(yōu)選及性能研究

于浩洋

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

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稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)驅(qū)油助排劑優(yōu)選及性能研究

于浩洋

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

為改善遼河油田歡127塊稠油井蒸汽吞吐中后期的吞吐效果，解決包括注入蒸汽過程中的冷凝水帶來的稠油乳化現(xiàn)象、稠油降黏、原油中重質(zhì)成分沉積老化等問題，需要在稠油注汽開采的中后期加入一定量驅(qū)油助排劑，以此破壞油包水乳狀液及巖石表面的油膜，降低地層流體黏度，提高原油流動(dòng)性，從而達(dá)到使原油增產(chǎn)，提高采收率的目的。因此本文針對(duì)歡127塊具體問題，對(duì)降黏助排劑進(jìn)行對(duì)比并優(yōu)選出了適合歡127塊油藏特點(diǎn)的驅(qū)油助排劑，并利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)該驅(qū)油助排劑性能進(jìn)行測(cè)試及驗(yàn)證。

稠油；吞吐開發(fā)；驅(qū)油助排劑；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

稠油的開采方式中，蒸汽吞吐是運(yùn)用較為普遍也較為主要的方法之一。但是隨著吞吐輪次的增加，遼河油田超稠油井在注汽開采過程中，開采效果逐漸減弱。通常情況下，可以在稠油注汽開采的中后期加入一定量化學(xué)處理劑，以一定的注入技術(shù)注入，以此破壞油包水乳狀液，破壞巖石表面的油膜，使地層流體的黏度降低，原油的流動(dòng)性增大，油層滲透率增加，達(dá)到原油增產(chǎn)，采收率提高的目的［1］。因此研究適應(yīng)于目前油藏開采狀況的驅(qū)油助排劑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1　驅(qū)油助排劑作用機(jī)理

高溫流體流過微小孔道時(shí)與加入的驅(qū)油助排劑共同作用，迅速剝離出長(zhǎng)期覆蓋在巖石表面、沉積老化的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和半極性成分等相互交聯(lián)的大分子，促使地層孔道、蒸汽流通空間和油流通道相對(duì)增大，注入壓力也隨大分子的剝離而降低。同時(shí)，油體與驅(qū)油助排劑在流動(dòng)過程中產(chǎn)生沖擊時(shí)并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，伴隨有氣體的釋放，該氣體使油層的混合流體膨脹，造成地層壓力的上升和能量的升高［2］。

2　驅(qū)油助排劑室內(nèi)試驗(yàn)研究

2.1驅(qū)油助排劑的制備

2.1.1分類孿連表面活性劑的結(jié)構(gòu)是由兩條疏水鏈、一個(gè)聯(lián)接基團(tuán)和兩個(gè)親水基團(tuán)組成的。（1）根據(jù)親水基所帶電荷種類，孿連表面活性劑可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、聚氧乙烯型和混合型，陽離子-非離子型及陰離子-非離子型；（2）根據(jù)疏水鏈的種類，孿連表面活性劑可分為碳氟型和碳?xì)湫汀?/p>

2.1.2合成孿連表面活性劑主要合成方法如下：

（1）陰離子型孿連表面活性劑，通過系列長(zhǎng)鏈環(huán)氧烷與不同短鏈二醇，有乙二醇、丙二醇、丁二醇、一縮二乙二醇合成系列中間體，再與1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯反應(yīng)得到了疏水鏈長(zhǎng)度不同和連接基長(zhǎng)度不同的7種磺酸鹽孿連表面活性劑。其反應(yīng)通式如下：

（2）陽離子型孿連表面活性劑，目前主要針對(duì)季銨鹽型陽離子型表活劑進(jìn)行研究。簡(jiǎn)單的雙季銨鹽孿連表面活性劑R（CH3）2N+（CH2）nN+（CH3）2R（R為長(zhǎng)鏈）的合成可按反應(yīng)式（1）的路線進(jìn)行，反應(yīng)物應(yīng)在無水乙醇中反應(yīng)2 d～3 d，反應(yīng)產(chǎn)物重結(jié)晶純化［3］。

（3）非離子型孿連表面活性劑，該類型表面活性劑可由孿連二醇與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制得，反應(yīng)式如下：

2.1.3性質(zhì)

（1）高表面活性，低臨界膠束濃度：在孿連表面活性劑中，聯(lián)接基團(tuán)以化學(xué)鍵連接兩個(gè)離子頭基，通過化學(xué)鍵力約束了排斥傾向，因而排斥傾向被大大削弱，碳?xì)滏溝嗷ブg疏水結(jié)合力加強(qiáng)，因此，表面上孿連表面活性劑排列更加緊密，具有更低的表面能和很高的表面活性［4］。

（2）很低的Krafft點(diǎn)，良好的水溶性：離子型孿連表面活性劑的Kraff點(diǎn)一般在0℃以下，具有良好的水溶性，在硬水中，羧酸鹽型溶解性甚至也可以很好的保持。

（3）優(yōu)良的潤(rùn)濕性：孿連表面活性劑的潤(rùn)濕能力均好于十二烷基硫酸鹽［5］，潤(rùn)濕能力的強(qiáng)弱受聯(lián)接基團(tuán)的影響，潤(rùn)濕能力的大小對(duì)應(yīng)表面張力的大小。

（4）獨(dú)特的流變特性：一些短聯(lián)接基的孿連表面活性劑水溶液流變性獨(dú)特，黏度隨著溶液濃度增大而增大，但溶液濃度繼續(xù)增大時(shí)，膠束由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉种€狀膠束，溶液黏度隨之降低［6］。

（5）高的增溶能力：增溶作用只發(fā)生在CMC以上。孿連表面活性劑的CMC值低于常規(guī)表面活性劑，這是由于在水溶液中，這種表面活性劑更易形成膠束，有更強(qiáng)的增溶性。

（6）優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)：離子頭基之間的靜電引力引起了表面活性劑分子之間的相互作用。由此可以看出，孿連表面活性劑與常規(guī)表面活性劑之間的協(xié)同作用要大于常規(guī)表面活性劑。

表1　質(zhì)量分?jǐn)?shù)與稠油黏度實(shí)驗(yàn)結(jié)果（50℃，mPa·s）

（7）由于陰、陽離子型孿連表面活性劑在界面上的緊密排列，從而形成黏性更大、更穩(wěn)定的界面膜，這種表面活性劑一般起泡和穩(wěn)泡能力均較強(qiáng)。

2.2驅(qū)油助排劑性能實(shí)驗(yàn)

為提高驅(qū)油助排效果，通過室內(nèi)研究分析，提出應(yīng)用孿連表面活性劑為主驅(qū)油助排劑。孿連表面活性劑水溶性較好，表面活性在油-水界面較高；潤(rùn)濕性在含油巖石表面好，可以迫使油膜剝落，使分散原油，原油的乳化能力增強(qiáng)；固體吸附量小。

通過對(duì)歡127稠油區(qū)塊油井取樣分析，進(jìn)行配方研究與調(diào)整，結(jié)果如下：

2.2.1降黏程度實(shí)驗(yàn)應(yīng)用正交試驗(yàn)法，選用指標(biāo)分別為降黏率、潤(rùn)濕性、界面張力，將表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制為0.1%～0.3%，與所選取的油樣按8：2、7：3、6：4的油、水比例混合，攪拌2 min～3min后，測(cè)出其降黏程度（見表1）。分析表1中數(shù)據(jù)可知，稠油油樣的黏度，在溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.2%時(shí)，均呈現(xiàn)出大幅度下降趨勢(shì)，最高可達(dá)到97.5%以上，為了保證現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果決定高溫表面活性劑應(yīng)用濃度為0.3%。

2.2.2洗油能力實(shí)驗(yàn)選取厚度為0.5 cm的天然巖心放入不同稠油樣品侵滿油后取出，取出后將其放入配制好的溶液中浸泡10min，對(duì)其洗油能力進(jìn)行觀察，觀察結(jié)果（見表2）。

表2　驅(qū)油劑對(duì)不同黏度原油的洗油能力

2.2.3耐溫性能實(shí)驗(yàn)配制0.3%的驅(qū)油劑，在高壓釜中恒溫固定的時(shí)間，耐溫性可以從水溶液表面張力變化情況的考查情況看出，觀察結(jié)果（見表3）。

表3　高溫處理前后驅(qū)油劑水溶液表面張力

從表3可以看出，驅(qū)油劑耐溫可達(dá)300℃，表面張力低于28mN/m。

2.2.4破乳脫水實(shí)驗(yàn)將配制好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的溶液按7：3的油、水比例與原油混合，混合溶液攪拌后，依據(jù)聯(lián)合站使用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別加入歡四聯(lián)、歡二聯(lián)所使用的破乳劑，恒溫60℃靜置放置15 min、30min、45min、60min后，對(duì)破乳含水率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4），分析表4中數(shù)據(jù)可知，稠油破乳脫水過程中，所使用的配方溶液不會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生不良的影響。

3　結(jié)論

（1）歡127塊主要應(yīng)用蒸汽吞吐的方式對(duì)稠油進(jìn)行開采，隨吞吐輪次的增加，注氣開采中后期的效果逐漸變差。開采效果不佳主要由于流體黏度增加，流動(dòng)性變差，使油層滲透率降低，稠油與水形成油包水乳狀液是原油黏度增加的主要因素，化學(xué)處理劑的加入可以破壞油包水乳狀液的結(jié)構(gòu)，剝離巖石表面的油膜，達(dá)到原油增產(chǎn)，采收率提高的目的。本文針對(duì)歡127塊具體問題，對(duì)降黏助排劑進(jìn)行優(yōu)選，最終選用了孿連表面活性劑為主驅(qū)油助排擠。

表4　破乳脫水實(shí)驗(yàn)結(jié)果（60℃）

（2）優(yōu)選出了適合歡127塊油藏特點(diǎn)的驅(qū)油助排劑，該降黏助排劑在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件下，洗油率≥90.5%；降黏率可達(dá)97.5%；耐溫可達(dá)300℃；20℃下表面張力26mN/m。

［1］馮海船．孤東油田聚合物驅(qū)油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］．勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，20（2）：43-44．

［2］尉小明，柳榮偉，趙金姝．水平井開采中后期降黏助排技術(shù)研究［J］．特種油氣藏，2010，17（3）：99-100．

［3］Zana R.Benrroau A，Rueff R.Alkanediyl-aα，bis（dimerhylalk-ylammonium bromide）surfactants 1 effect of the spacer chain length on the critical m icelle concentration and micelle ionization degree［J］.Langmuir，1991，（7）：1072-1075.

［4］池田功，崔正剛．新型Gemini陽離子表面活性劑的合成和性能（2）［J］．日用化學(xué)工業(yè)，2001，34（4）：36-38．

［5］Zhu Y-P，Masuyama A，Kobata Y，et al.Double-chain surfactants with two carboxylate groups and their relation to similar double-chain compouds［J］.JColloid Interface Sci，1993，（158）：50-45.

［6］Kern F，Lequeux F，Zana R，et al.Dynamical properties of saltfree viscoelastic micellar soutions［J］.Langmuie，1994，（10）：1714-1723.

The research on the oil displacement technology of huff and puff developm ent by steam in heavy oil reservoir

YU Haoyang
（Petroleum Engineering Institution，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China）

To improve the huff and puff effect of Huan 127 block of Liaohe oilfield in later period，and solve the problems including heavy oil emulsification phenomenon condensed water，reduced viscosity of heavy oil and sedimentary of composition in the process of steam，we need to inject some oil displacement agent in later development period，which can damage the oil film of w/o emulsion and surface of the rock，reduce the formation fluid viscosity and improve crude oilmobility so as to improve crude oil production and enhance the recovery efficiency.Aming at the problems in Huan127 block，this paper compared and selected the suitable oil displacement agent suitable for reservoir of Huan127，and tooh advantage of indoor experiment to text its performances.

heavy oil；huff and puff development；oil displacement；laboratory experiment

TE357.46

A

1673-5285（2016）07-0046-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.011

2016－05-17