表面活性劑聚合物復(fù)合驅(qū)驅(qū)油指標(biāo)理論分析

表面活性劑聚合物復(fù)合驅(qū)驅(qū)油指標(biāo)理論分析

1次采油新技術(shù)影響了復(fù)合驅(qū)的經(jīng)濟(jì)效益眾所周知，油田開發(fā)可分為三個(gè)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(duì)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(jì)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(gè)最重要的因素嚴(yán)重阻礙了復(fù)合驅(qū)的大規(guī)模商業(yè)性應(yīng)用:①認(rèn)為油水平衡界面張力只有達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)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(dá)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(jì)效果。本文分析了巖芯驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果,對(duì)復(fù)合驅(qū)中界面張力數(shù)量級(jí)與提高采收率的關(guān)系有了不同的認(rèn)識(shí)。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(hào)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(cè)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(yàn)。3結(jié)果與分析3.1巖芯驅(qū)油試驗(yàn)結(jié)果由毛管數(shù)理論(Nc=υμ/σ)推導(dǎo)和計(jì)算出的10-3mN/m超低數(shù)量級(jí)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(gè)參數(shù),而沒有考慮其它的影響因素(例如儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,油層巖石的潤(rùn)濕性等),使得該結(jié)論的正確性受到懷疑。本文在相同的達(dá)西速度和粘度條件下進(jìn)行驅(qū)油試驗(yàn)(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(jí)條件下的巖芯驅(qū)油試驗(yàn)結(jié)果。大量的巖芯試驗(yàn)結(jié)果表明,在大慶油田條件下,油水界面張力在10-2mN/m時(shí),也可以大幅度提高采收率。對(duì)比表2,表3,表4中三組巖芯試驗(yàn)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(jí)時(shí),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(jí)和10-3mN/m數(shù)量級(jí)時(shí),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(jí)和10-3mN/m數(shù)量級(jí)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(guó)內(nèi)外許多石油工程師對(duì)油、水動(dòng)態(tài)界面張力的研究表明,隨著時(shí)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(dá)不到10-3mN/m數(shù)量級(jí)的超低值。這種體系,國(guó)內(nèi)石油界認(rèn)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(shí)間的延長(zhǎng),始終在10-3mN/m數(shù)量級(jí)(圖1曲線②),這種體系,大量的室內(nèi)研究和礦場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果都證明,可以大幅度提高采收率;第三種是隨著時(shí)間的變化,油水界面張力先是逐漸降低到10-3mN/m數(shù)量級(jí)的超低值,然后又逐漸上升到10-2mN/m或10-1mN/m數(shù)量級(jí)(圖1曲線③)。對(duì)于這種體系,有的研究認(rèn)為不能有效地提高采收率。事實(shí)上,大量的室內(nèi)研究結(jié)果認(rèn)為,動(dòng)態(tài)(瞬時(shí))界面張力可以達(dá)到超低值,但平衡界面張力不能達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)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(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)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(shí)驗(yàn)研究了復(fù)合驅(qū)中界面張力數(shù)量級(jí)與提高采收率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5,表6,表7。對(duì)比表5,表6,表7中三組巖芯試驗(yàn)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(shí)動(dòng)態(tài)界面張力最低值為10-1mN/m數(shù)量級(jí)時(shí)(圖1曲線①),復(fù)合驅(qū)的平均采收率為10.36%(表5);瞬時(shí)界面張力為10-3mN/m數(shù)量級(jí),但穩(wěn)定平衡值為10-1mN/m數(shù)量級(jí)時(shí)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(jí)時(shí)(圖1曲線②)時(shí)復(fù)合驅(qū)比水驅(qū)提高采收率23.97%(表7)。可見,后兩組數(shù)據(jù)基本相近。也就是說,瞬時(shí)動(dòng)態(tài)界面張力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)、但穩(wěn)定平衡值只有10-1mN/m數(shù)量級(jí)時(shí)復(fù)合體系的驅(qū)油效果與穩(wěn)定平衡界面張力達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級(jí)時(shí)基本相當(dāng)。對(duì)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(yùn)移、流動(dòng),在此過程中,逐漸形成了可以運(yùn)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(rèn)為不能提高采收率的數(shù)量級(jí)后,由于已經(jīng)形成的油墻,在油層中運(yùn)移時(shí)產(chǎn)生的對(duì)油滴的互溶作用,使得原來束縛的殘余油滴可以運(yùn)移和流動(dòng),這非常類似于“滾雪球”的作用,從而達(dá)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(dá)到10-2mN/m數(shù)量級(jí),就可以大幅度提高采收率。因此,大多數(shù)國(guó)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(dòng)的要求,這就大大降低了對(duì)表面活性劑的苛刻條件,擴(kuò)大了表面活性劑的來源和范圍;(2)大量的巖芯試驗(yàn)