海上稠油油田高效驅油劑篩選與評價

楊會峰，徐國瑞，賈永康，鞠 野，劉豐鋼，劉光普

（中海油服油田生產事業部增產中心，天津 300452）

高效驅油劑提高水驅洗油效率技術是一種有助于提高石油采收率的方法。當高效驅油劑溶入溶液時，分子中的雙親基團就會在液/固界面、液/液界面及體相的溶液中發生定向分布，當它的極性基團與礦物或巖石的表面結合時，原油邊界層就會被破壞，邊界層中束縛的原油就能解脫出來，成為可流動油。極性的水分子或活性劑分子中的親水基團就會占據顆粒的表面，礦物、巖石表面從而由油濕變為水濕，油水界面張力降低、原油乳化和油滴聚并等現象也就伴隨發生，從而提高了原油采收率。本文以渤海S油田為例，針對常用高效驅油劑開展適應性評價[1，2]。

1 驅油劑對原油界面性能影響

將三種高效驅油劑以一定濃度梯度配成溶液，利用Texas-500C型全量程界面張力儀測量原油與三種驅油劑溶液間的界面張力，并研究其隨時間的變化，進一步探索在界面上發生的化學反應，測試結果（見圖 1～圖 6）。

高效驅油劑分子由水相向界面進行擴散，并且由于親和力的作用和相似相容原理，高效驅油劑分子將以親油基朝向油相，親水基朝向水相的方式在界面上聚集，同時高效驅油劑分子也能逃離界面，向水相和油相擴散。這樣，當高效驅油劑在界面上的聚集速度與其逃離速度相等時達到聚集平衡，此時為最大界面聚集，界面上可以獲得最低的界面張力。從穩態實驗結果中看，三種驅油劑都有降低油水界面張力性能，A205藥劑的界面活性最高，ZKS-1活性最低[3-6]。

界面張力是隨時間不斷變化的，即存在平衡界面張力和瞬間界面張力。究竟哪一種界面張力更為重要，目前還沒有定論，但是研究動態界面張力無疑是非常重要的。研究界面張力隨時間的變化，可以幫助了解在界面上發生的化學反應。通過動態界面張力測試結果可以看出，A205具備較好的性能，降低界面張力可達到10-2mN/m。

圖1 各濃度A205對油水體系穩態界面張力的影響

圖2 各濃度A205對油水體系動態界面張力的影響

圖3 各濃度ZKS-1對油水體系穩態界面張力的影響

圖4 各濃度ZKS-1對油水體系動態界面張力的影響

圖5 各濃度UT8-1對油水體系穩態界面張力的影響

圖6 各濃度UT8-1對油水體系動態界面張力的影響

2 驅油劑對原油乳化降黏性能影響

試驗考量常用驅油劑對S油田原油降黏性能影響，A205/UT8-1/QY-1選取濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%，ZKS-1選取濃度 400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1 000 mg/L，試驗溫度50℃，試驗結果（見圖7，圖8）。

乳化降黏測試結果表明：UT8-1與QY-1的乳化降黏效果最差，不但不降黏而且還產生反相乳化，導致原油黏度升高；A205濃度小于0.4%時也產生了反相乳化，當濃度大于0.4%時，乳化降黏效果與濃度為600 mg/L的ZKS-1降黏效果相當；從乳化降黏效果來看ZKS-1的最好，其次為A205。

電鏡觀測不同藥劑的各濃度的乳化狀態，結果（見圖 9～圖 12）。

通過不同藥劑不同濃度對原油乳化狀態機乳化降黏效果的對比分析知道：

圖7 不同藥劑各濃度下原油降黏試驗結果

圖8 不同藥劑各濃度對原油降黏率計算結果

圖9 不同濃度A205對乳化粒徑影響

圖10 不同濃度ZKS-1對乳化粒徑影響

圖11 不同濃度QY-1對乳化粒徑影響

圖12 不同濃度UT8-1對乳化粒徑影響

（1）藥劑的降黏效果越好，分散在藥劑體系中的油滴的數量越多，油滴粒徑越小。

（2）ZKS-1的降黏效果最好（600 mg/L的ZKS-1溶液降黏率能達到70%，與0.4%的A205溶液降黏效果相當），其次為A205；UT8-1和QY-1效果較差，不但不能降黏而且還容易形成W/O乳狀液。

3 藥劑對驅替效率影響研究

根據乳化降黏與界面張力試驗結果選擇ZKS-1、A205這2種藥劑進行不同藥劑對驅替效率影響的單管均質模型試驗，藥劑濃度分別為600 mg/L和0.4%。

（1）初始伴注不同藥劑驅替試驗（見圖13，圖14）。

（2）水驅至含水90%時轉不同藥劑驅替試驗（見圖 15，圖 16）。

以上研究結果表明：全程注600 mg/LZKS-1的最終驅替效率為66.08%，全程注0.4%A205的最終驅替效率為54.22%；當含水大于90%時轉注600 mg/LZKS-1的最終驅替效率為61.45%，轉注0.4%A205的最終驅替效率為49.12%。從這個角度對比，ZKS-1驅油性能要優于A205。

4 現場試驗

為了驗證ZKS-1藥劑驅油效果，在S油田C井組進行現場試驗。該區塊為薄互層稠油油藏，高孔高滲，原油黏度 7 343 mPa·s～20 904 mPa·s，水竄嚴重。按照600 mg/L濃度注入ZKS-1藥劑，應用效果（見圖17）。注入ZKS-1藥劑4.5個月，含水率由88.6%下降至79%，日增油最高達到25.6 t，有效期持續9個月，效果顯著。

圖13 不同藥劑驅替壓力和驅替效率變化曲線

圖14 不同藥劑驅替壓力和含水率變化曲線

圖15 轉不同藥劑驅替壓力和驅替效率變化曲線

圖16 轉不同藥劑驅替壓力和含水率變化曲線

5 結論及認識

（1）考察不同驅油劑不同濃度對目標區塊油樣的油水界面張力影響，研究結果表明油水界面張力從小到大分別為 A205、UT8-1、ZKS-1。

（2）乳化降黏試驗結果表明，UT8-1、QY-1的乳化降黏效果差，不但不能降低原油黏度，還產生反相乳化導致原油黏度升高；ZKS-1的乳化降黏效果最好，當濃度為600 mg/L就能將油樣的黏度降至300 mPa·s以內。

（3）驅替試驗研究結果表明，ZKS-1能大幅度提高水驅采出程度，驅替效率明顯高于A205藥劑，現場試驗也表明，ZKS-1藥劑具有較好的驅油性能。

綜合以上結論分析得出，對于稠油油藏，藥劑的表面活性只是考評其對油水界面改性程度的指標，不能直接反應藥劑驅替性能；藥劑的乳化降黏性能是針對稠油油田必不可少的評價指標之一，降黏性能與提高驅替效率性能呈正相關關系，篩選時需避免因藥劑反相乳化導致原油黏度升高。針對渤海S油田，ZKS-1藥劑在600 mg/L濃度下可達到較高的驅替效率，提高采收率效果明顯。

參考文獻：

[1]牟菡渝.三元復合驅驅油劑界面張力影響因素初步研究[J].中國石油和化工標準與質量，2012，32（7）：24.

[2]郭春萍，朱慧峰，王昊宇，等.三元復合體系界面張力與驅油效率相關性研究[J].天然氣與石油，2011，29（4）：59-61.

[3]辛寅昌，張軍利.高效驅油劑和水溶性聚合物耐鹽和耐溫性對原油降黏和鉆井液的影響[J].中國石油和化工，2010，（11）：40-41.

[4]王東方，張貴才，葛際江，等.稠油驅油體系界面張力與驅油效率之間的關系研究[J].油田化學，2009，（3）：312-315.

[5]舒政，思家，韓利娟，等.高效驅油劑驅油效率的影響因素研究[J].應用化工，2012，41（6）：1032-1036.

[6]歐陽傳湘，付蓉，涂志勇.超稠油三元復合吞吐中高效驅油劑篩選及性能評價[J]. 石油地質與工程，2009，23（6）：105-107.