表面活性劑聚合物復(fù)合驅(qū)驅(qū)油指標理論分析

表面活性劑聚合物復(fù)合驅(qū)驅(qū)油指標理論分析

1次采油新技術(shù)影響了復(fù)合驅(qū)的經(jīng)濟效益眾所周知，油田開發(fā)可分為三個階段。第一階段是基于自然能量開采原油的階段，第二階段是通過注水增加地層壓力，第二階段是通過二次開采無法提取的剩余油和剩余油的步驟。第三階段是針對未采回剩余油和剩余油的措施。復(fù)合驅(qū)技術(shù)是上世紀80年代發(fā)展起來的三次采油新技術(shù),盡管目前復(fù)合驅(qū)在技術(shù)上是成功的,但是,有兩個最重要的因素嚴重阻礙了復(fù)合驅(qū)的大規(guī)模商業(yè)性應(yīng)用:①認為油水平衡界面張力只有達到10-3mN/m數(shù)量級的超低值,才能大幅度地明顯提高采收率,這就大大縮小了選擇表面活性劑的范圍。在此基礎(chǔ)上,還要考慮表面活性劑在高礦化度的地層水中具有理想的溶解性。②由于溫度和鹽度使得聚合物分子在地層水中的構(gòu)相呈收縮和卷曲狀態(tài),使得復(fù)合體系的表觀粘度較低。為了能使油層的波及效率達到理想的效果,不得不大幅度地提高聚合物的用量,最終導(dǎo)致聚合物的用量成倍增加,從而大幅度降低了復(fù)合驅(qū)的經(jīng)濟效果。本文分析了巖芯驅(qū)替試驗的結(jié)果,對復(fù)合驅(qū)中界面張力數(shù)量級與提高采收率的關(guān)系有了不同的認識。2表面活性劑及基本參數(shù)旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀500型,平流泵,中間容器,恒溫箱,壓力表,流通閥,巖芯夾持器,環(huán)壓器。西南石油學(xué)院人造巖芯,大慶原油,大慶模擬污水,締合聚合物用137號樣,Na2CO3,NaOH,表面活性劑及基本參數(shù)見表1。用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測出不同體系與大慶原油的界面張力,然后模擬大慶油田條件做巖芯驅(qū)替試驗。3結(jié)果與分析3.1巖芯驅(qū)油試驗結(jié)果由毛管數(shù)理論(Nc=υμ/σ)推導(dǎo)和計算出的10-3mN/m超低數(shù)量級界面張力值。該值可以活化油滴的結(jié)論,只考慮了油水界面張力、驅(qū)油體系的粘度以及驅(qū)替速度等三個參數(shù),而沒有考慮其它的影響因素(例如儲層的非均質(zhì)性,油層巖石的潤濕性等),使得該結(jié)論的正確性受到懷疑。本文在相同的達西速度和粘度條件下進行驅(qū)油試驗(見表2~表4),表2~表4分別給出了大慶油田條件下,油水界面張力穩(wěn)定平衡值為10-1mN/m、10-2mN/m、10-3mN/m數(shù)量級條件下的巖芯驅(qū)油試驗結(jié)果。大量的巖芯試驗結(jié)果表明,在大慶油田條件下,油水界面張力在10-2mN/m時,也可以大幅度提高采收率。對比表2,表3,表4中三組巖芯試驗的數(shù)據(jù)可以看出:在大慶油田條件下,復(fù)合體系與原油的界面張力為10-1mN/m數(shù)量級時,復(fù)合驅(qū)平均比水驅(qū)提高采收率11.74%;而在界面張力分別為10-2mN/m數(shù)量級和10-3mN/m數(shù)量級時,復(fù)合驅(qū)比水驅(qū)提高的采收率分別為24.67%和23.97%,兩者沒有明顯區(qū)別。也就是說,在此條件下,界面張力為10-2mN/m數(shù)量級和10-3mN/m數(shù)量級的驅(qū)油效果是基本相同的。3.2界面張力下的采收率體系國內(nèi)外許多石油工程師對油、水動態(tài)界面張力的研究表明,隨著時間的變化,油水界面張力的變化特征分為三類,如圖1所示。第一種是達不到10-3mN/m數(shù)量級的超低值。這種體系,國內(nèi)石油界認為不能大幅度提高采收率(圖1曲線①);第二種是油水界面張力隨著時間的延長,始終在10-3mN/m數(shù)量級(圖1曲線②),這種體系,大量的室內(nèi)研究和礦場試驗結(jié)果都證明,可以大幅度提高采收率;第三種是隨著時間的變化,油水界面張力先是逐漸降低到10-3mN/m數(shù)量級的超低值,然后又逐漸上升到10-2mN/m或10-1mN/m數(shù)量級(圖1曲線③)。對于這種體系,有的研究認為不能有效地提高采收率。事實上,大量的室內(nèi)研究結(jié)果認為,動態(tài)(瞬時)界面張力可以達到超低值,但平衡界面張力不能達到10-3mN/m數(shù)量級的超低值的體系的驅(qū)油效果(如圖1中的曲線③所示的情況),與穩(wěn)定平衡界面張力達到10-3mN/m數(shù)量級的超低值體系(圖1中的曲線②所示的情況)的驅(qū)油效果基本相同。本文在大慶油田條件下,通過驅(qū)油實驗研究了復(fù)合驅(qū)中界面張力數(shù)量級與提高采收率的關(guān)系,實驗結(jié)果見表5,表6,表7。對比表5,表6,表7中三組巖芯試驗的數(shù)據(jù)可以看出:在大慶油田條件下,復(fù)合體系與原油瞬時動態(tài)界面張力最低值為10-1mN/m數(shù)量級時(圖1曲線①),復(fù)合驅(qū)的平均采收率為10.36%(表5);瞬時界面張力為10-3mN/m數(shù)量級,但穩(wěn)定平衡值為10-1mN/m數(shù)量級時復(fù)合體系(圖1曲線③)比水驅(qū)提高采收率21.43%(表6);而穩(wěn)定平衡界面張力為10-3mN/m數(shù)量級時(圖1曲線②)時復(fù)合驅(qū)比水驅(qū)提高采收率23.97%(表7)?？梢?后兩組數(shù)據(jù)基本相近。也就是說,瞬時動態(tài)界面張力達到10-3mN/m數(shù)量級、但穩(wěn)定平衡值只有10-1mN/m數(shù)量級時復(fù)合體系的驅(qū)油效果與穩(wěn)定平衡界面張力達到10-3mN/m數(shù)量級時基本相當。對于這種結(jié)果的解釋是:在體系注入地層的初期,仍然可以與原油形成(超)低界面張力,因此,可以活化殘余油滴而使它們運移、流動,在此過程中,逐漸形成了可以運移的油墻。一旦形成油墻后,即使油水界面張力上升了,特別是上升到了通常認為不能提高采收率的數(shù)量級后,由于已經(jīng)形成的油墻,在油層中運移時產(chǎn)生的對油滴的互溶作用,使得原來束縛的殘余油滴可以運移和流動,這非常類似于“滾雪球”的作用,從而達到提高采收率的目的。4界面張力的驅(qū)油效果(1)在大慶油田條件下,油水平衡界面張力達到10-2mN/m數(shù)量級,就可以大幅度提高采收率。因此,大多數(shù)國內(nèi)工業(yè)表面活性劑產(chǎn)品的復(fù)合體系與原油的界面張力都可以滿足使束縛油流動的要求,這就大大降低了對表面活性劑的苛刻條件,擴大了表面活性劑的來源和范圍;(2)大量的巖芯試驗