界面張力特征對復(fù)合驅(qū)驅(qū)油效果影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、上個世紀(jì)80年代初國外提出了堿/表面活性劑/聚合物三元復(fù)合驅(qū)(Alkaline—Surfactant—Polymer Technology即ASP)。該方法的表面活性劑的使用濃度只有0.03％～0.3％(有效濃度),其實(shí)質(zhì)是用廉價的堿部分地或全部地替代價格昂貴的表面活性劑,以降低有效化學(xué)驅(qū)中所需表面活性劑的用量。與此同時,由于加入堿劑又降低了表面活性劑和聚合物的吸附滯留損失,特別是價格昂貴的表面活性劑,其降低幅度可以達(dá)到50％以上；此外

2、,堿劑又可以與原油中的有機(jī)酸反應(yīng)生成石油酸皂,石油酸皂與外加表面活性劑產(chǎn)生較好的協(xié)同效應(yīng)。與聚合物驅(qū)相比,它在擴(kuò)大波及體積的基礎(chǔ)上,能夠進(jìn)一步提高驅(qū)油效率,因此該項(xiàng)技術(shù)是既可以提高驅(qū)油效率又可以提高波及效率的提高原油采收率新技術(shù)。
　　 目前,在國內(nèi)三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)外還處在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和先導(dǎo)性試驗(yàn)階段。通過大量的室內(nèi)研究和礦場試驗(yàn)結(jié)果表明,油水平衡界面張力達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級的超低值,可以使原油采收率比水驅(qū)提高20％OOIP

3、以上。因此,三元復(fù)合驅(qū)油水平衡界面張力必須達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級的超低值,已成為目前三元復(fù)合驅(qū)配方篩選的關(guān)鍵技術(shù)界限,并已成為三元復(fù)合體系中表面活性劑選擇及其評價的一項(xiàng)重要的技術(shù)“硬”指標(biāo)。
　　 同時該技術(shù)界限帶來了以下2個問題:
　　 一是,加大了體系中表面活性劑的篩選難度,同時也限制了表面活性劑的種類和來源；
　　 二是,只有高濃度堿才能滿足10-3mN/m數(shù)量級超低平衡界面張力,這就在很大程度上提高了

4、三元復(fù)合驅(qū)的化學(xué)劑成本,妨礙了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的推廣應(yīng)用。
　　 但是,具有以下兩種界面張力特征的表面活性劑卻較輕易生產(chǎn)和獲得:
　　 1.油水平衡界面張力可以長期穩(wěn)定達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級的表面活性劑；
　　 2.油水平衡界面張力達(dá)不到10-3mN/m數(shù)量級超低值,但瞬時動態(tài)界面張力最低值可以達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級。
　　 如果從理論上和實(shí)驗(yàn)上都能夠證明以上兩種活性劑體系的驅(qū)油效果與油水平衡界面張

5、力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級超低值三元體系的驅(qū)油效果相當(dāng),則國內(nèi)大多數(shù)的工業(yè)表面活性劑產(chǎn)品都可以應(yīng)用于三元復(fù)合驅(qū),從而大幅度降低三元復(fù)合驅(qū)體系對表面活性劑的苛刻要求和限制,大大拓寬了表面活性劑的來源和選擇性。
　　 在調(diào)研國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,論文分析和研究了殘余油所需最低界面張力的理論由來,三元復(fù)合驅(qū)中,油水界面張力對采收率影響的機(jī)理討論,以及三元復(fù)合驅(qū)礦場試驗(yàn)中的有效界面張力的分析。研究結(jié)果表明:油水界面張力為10-2mN

6、/m數(shù)量級仍能有效提高采收率,同時也為合理選擇表面活性劑及組合提供了新的思路,并把復(fù)合驅(qū)技術(shù)中油水界面張力從“必須達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級及以下”的嚴(yán)酷條件中解放出來。
　　 本文的巖心驅(qū)油試驗(yàn)表明:即使在強(qiáng)親油(原油與巖心的潤濕接觸角在10°～45°范圍)條件下,無論是油水平衡界面張力還是油水瞬時動態(tài)界面張力,采收率都隨著界面的的降低而上升；此外,曲線表現(xiàn)為典型的S型,即隨著油水界面張力的降低復(fù)合驅(qū)采收率提高值隨動態(tài)界面張力

7、最低值的降低而上升；當(dāng)油水界面張力值≥在4.5×10-1mN/m時,盡管隨著界面張力的降低,采收率逐漸增大,但增加幅度明顯小于界面張力值4.5×10-1mN/m～4.5×10-2mN/m范圍的增加幅度；也就是說,當(dāng)油水界面張力值在4.5×10-1mN/m～4.5×10-2mN/m范圍內(nèi)逐漸降低時,采收率明顯增大:當(dāng)界面張力≤4.5×10-2mN/m時,隨著油水界面張力的降低,采收率進(jìn)一步增高并達(dá)到最大值,但增加的幅度非常小。
　　

8、 此外,巖心驅(qū)油試驗(yàn)還表明:在強(qiáng)親油條件下,動態(tài)界面張力最低值達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級的驅(qū)油效果與平衡界面張力為10-3mN/m數(shù)量級的驅(qū)油效果基本相同,在20％OOIP左右。但由于使瞬時動態(tài)界面張力達(dá)到5×10-2mNm,比使平衡界面張力可以達(dá)到10-3mNm數(shù)量級容易且表面活性劑種類多。這就為降低復(fù)合驅(qū)成本、降低堿濃度甚至不用加堿,采用對地層無傷害的無堿驅(qū)油體系提供了可能。
　　 顯然:油水瞬時動態(tài)界面張力最低值與驅(qū)油效

9、果更具有相關(guān)性,即影響驅(qū)油效果的主要因素是油水瞬時動態(tài)界面張力的最低值,而不是平衡界面張力值。
　　 根據(jù)本文的巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇油水瞬時動態(tài)界面張力最低值達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級的復(fù)合體系,包括:大慶油田配方條件下的堿/表面活性劑/聚合物三元復(fù)合體系,以及降低堿劑濃度進(jìn)行巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn),來用于驗(yàn)證上述結(jié)論的正確性。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明:無論是堿劑用量降低25％～45％后還是無堿條件下,商業(yè)表面活性劑的復(fù)合體系進(jìn)行巖