基于低滲透油藏驅油用的表面活性劑研究

王亞奇

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基于低滲透油藏驅油用的表面活性劑研究

王亞奇

（長江大學 石油學院， 湖北 武漢 434100）

針對傳統低滲透油藏開采中，采用水驅采收率低和開發效果差的問題，提出一種無堿的陰離子－非離子表面活性劑體系。為驗證該表面活性劑性能，對上海石油化工研究院合成的表面活性劑體系的界面張力進行實驗。通過實驗得到SHPC7體系性能最佳，能快速得到界面張力平衡狀態。然后，配置不同濃度的SHPC7，并對其界面張力進行觀察，從而得到其最佳的實驗濃度。最后，通過模擬低滲透油藏環境，就SHPC7表面活性劑在乳化性能、驅油性能等進行評價，并將其與AOS表面活性劑比較。實驗結果表明，在實驗環境下SHPC7的乳化性能要優于AOS表面活性劑，同時隨著SHPC7的加入，其采收率可提高15%。由此說明SHPC7體系在提高低滲透油藏開采方面具有很好的作用。

低滲透油藏；表面活性劑；驅油體系；乳化性能；界面張力

隨著石油開采的不斷深入，我國大部分油田都處在水驅（二次采油）階段。通過水驅開采后，仍存在大約65%的原油不能得到有效的開采，然后油層進入到高含水或特高含水階段，此時如果對石油進行開采，其難度將大大增加。如何提高三次石油采收效率，穩定原油產量，成為目前思考的重點。而提高水驅采收率是一種有效的方法，主要是通過添加各種化學試劑，從而降低油水界之間的表面張力，以此提高石油的采收率。由此，表面活性劑成為降低油水界面張力的一個關鍵因素，受到廣泛的關注[1,2]。但是，要達到地界面張力的活性劑種類非常的多。在使用的過程中，種類的選擇需要根據具體的地質條件進行選擇。地層的溫度越高，水中所含有的鈣鎂離子也就越多，對活性劑的要求也就越加苛刻。比如在文東油田地層中，其礦化度可以達到2.510 5。在這種高礦化下的地層中，如采用傳統的活性劑，通常會產生鹽析現象，從而導致表面活性劑失效。為解決這個問題，人們通常在傳統的表面活性劑中加入堿，從而降低界面張力[3-7]。但是再加入堿之后，往往會造成地面損害。因此，采用一種不加堿的超低界面活性劑，成為目前研究的重點。本文則提出一種陰離子－非離子的表面活性劑體系，并對該活性體系的驅油效率等性能進行了評價。

1 實驗部分

1.1 實驗原材料

活性劑樣本：采用上海石油化工研究院合成的SHPC1~7 表面活性驅油體系。

油層水樣取自延長油田某地層，具體水樣如表1所示。

表1 油層注入和產出水樣分析

1.2 實驗方法

1.2.1 界面張力測定

界面張力的采用北京環球恒達科技有限公司生產的Texas-500C 旋滴界面張力儀，其主要采用旋滴法對界面張力進行測定。測量原理是通過重力、離心力和界面張力三者的共同作用，從而使得密度高的液滴會在密度高的液滴當中，自然的形成一個圓柱形的液滴。而該液滴的特點就是，其直徑和張力呈現出反比的關系。如油柱長度大于直徑的4倍，此時界面張力計算如下：

如果油柱的長度小于直徑的4倍，那么界面張力計算如下：

（2）

1.2.2 乳化性能測定

對乳化性能的測定，主要包括自乳化性能和乳化力評價。為進一步凸顯本文選用的表面活性體系的特點，選擇AOS表面活性劑與其進行比較。

1）自乳化評價

該評價主要通過將選出的最佳表明活性劑與表1中的注入水混合，配置成溶液。取20m L的溶液加入到玻璃管中，按照1∶1的比例將其與實驗油田中的原油進行混合。在混合后，將混合后的原油放入到95 ℃恒溫的水當中，并觀察混合原油的顏色變化情況。

2）乳化力評價方法

同樣，根據上述的試驗步驟，取20 mL的溶液，并將該溶液加入到50 mL大小的玻璃管當中。在放入后，按照1∶1的比例對原油和水進行配比，然后放入到95℃水浴鍋恒溫水浴中，時間5min，以后每隔1 min上下震蕩10次，重復該動作5次，最后靜靜置并觀察結果。

1.2.3 界面張力測定

將人造巖心抽空5 h飽和地層水，然后測量孔隙的體積p；然后測定標準鹽水水相的滲透率；飽和原油，造束縛水，驅替原油，直到巖心的出口無水產出為置。注入表面活性驅油劑，然后利用水驅至含水為98%時結束，此時計算其驅油的采收濾和總的采收濾。計算公式為[8]：

2 結果與討論

2.1 陰離子－非離子活性劑結構

該活性劑的結構如圖1所示。

圖1 陰離子－非離子活性劑結構

2.2 不同活性劑體系張力評價結果

將 SHPC1~7 活性體系溶液配制為濃度大小為0.25%的溶液，密閉24 h，然后利用Texas-500C 界面張力儀對界面張力進行動態測定[9,10]，從而得到圖2所示的結果。

通過圖2的結果可以看出，上海石油化工研究院合成的表面活性劑界面張力隨著時間的推移在不斷地減少，并且SHPC7穩定在10-3mN/m的數量級。同時相比與其他體系來講，SHPC7在短時間之內達到動態界面張力平衡，說明SHPC7的吸附能力更強，并可快速運移。

圖2 表面活性劑界面張力與油田動態界面張力對數圖

2.3 不同濃度下的SHPC7張力變化

為進一步驗證SHPC7濃度大小對界面張力的影響，從而為后續的驅油效果奠定基礎，設置0.05%、0.10%、0.30%和0.50%四種不同的濃度。同樣采用Texas-500C 界面張力儀對不同濃度下的界面張力進行測定。通過實驗可以得到圖3的界面張力變化情況。

圖3 不同SHPC7濃度下的界面張力變化

通過上述的圖可以看出，當SHPC7濃度在0.05%的時候，此時的界面張力最差，油水界面張力保持在10-2mN/m的數量級。而當濃度在0.3%的時候，此時的油水界面張力在10-3mN/m的數量級。由此可以看出，當SHPC7的濃度在0.3%的時候，其界面張力最小，滿足試驗油田樣品的驅油需求。

2.4 乳化性能評價

為驗證SHPC7活性劑與其他表面活性劑的性能，通過乳化實驗對SHPC7活性劑與AOS活性劑在乳化方面的乳化性能進行觀察，從而可以得到如圖3的實驗前后效果。

（a）實驗前?????(b)試驗后

通過上述的實驗結果看出，AOS在通過乳化實驗后存在油團沉積的現象，而在融入SHPC7活性劑的油相下液面有不同程度的上移，從而說明SHPC7可以將原有進行輕微的乳化，但AOS則不能。

2.5 驅油評價

采用相同的巖心，加入不同濃度的SHPC7表明活性劑，從而得到不同濃度下對低滲透油層的驅油效果。

由此，通過表2看出，在增大SHPC7表明活性劑的濃度下，其驅油效果在不斷增加。但是在0.3%的濃度下其驅油采收率小于濃度為0.2%的采收率。根據上述的結果得出，在實際的應用中，應選擇SHPC7表明活性劑濃度大小為0.2%的濃度，此時采收率最高。

表2 不同濃度表面活性劑濃度的驅油效果

3 結論

通過上述的研究看出，在SHPC體系中，SHPC7體系的油水界面張力最小，并可以達到的超低數量級。同時通過乳化實驗看出，傳統的AOS表面活性劑加入后會形成沉淀，而SHPC7會乳化部分原油，從而提高了原油的采收率。另外，通過在不同濃度下的SHPC7采收率對比，在實際中將其濃度設定為0.2%情況下，其采收率最高。

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Research on Surfactants for Oil Displacement in Low Permeability Reservoirs

（School of Petroleum, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100，China）

Aiming at the problem of low water-flooding recovery and poor development efficiency in traditional low permeability reservoirs, an alkali-free anionic-nonionic surfactant system was proposed. In order to verify the performance of the anionic-nonionic surfactant, the interfacial tension and compatibility of the surfactant system synthesized by Shanghai Petrochemical Research Institute were tested. The results show that the performance of SHPC7 system is the best, and the interface tension balance can be obtained quickly. Then, different concentrations of SHPC7 samples were prepared, and their interfacial tensions were observed, and the optimum experimental concentration was obtained. Finally, emulsifying performance and oil displacement performance of SHPC7 surfactant were evaluated by simulating the environment of low permeability reservoir, and it was compared with AOS surfactant. The experimental results show that the emulsification performance of SHPC7 is better than that of AOS surfactant in the experimental environment, and the recovery rate is increased by 15 % after adding SHPC7.So the SHPC7 system has a good effect in improving the recovery rate of low permeability reservoirs.

Low permeability reservoir; Surfactant; Flooding system; Emulsifying property; Interfacial tension

TE 357

A

1671-0460（2017）08-1543-03

2017-03-16

王亞奇（1990-），男，河北保定人，在讀碩士研究生，研究方向：油藏描述方向。E-mail：718977016@qq.com。