孿聯(lián)型表面活性劑在稠油油藏的試驗(yàn)研究

邵占輝

（中油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦 124010）

表面活性劑在稠油開采中的作用主要是乳化降粘和驅(qū)替油層中的原油，幾年來，在稠油油藏開展了大量的表面活性劑研究和應(yīng)用工作，取得了一定的研究成果。目前，室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中普遍使用的是磺酸鹽作驅(qū)油助排劑，隨著研究工作的深入和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的積累，逐漸認(rèn)識(shí)到磺酸鹽存在以下問題。

（1）抗鹽能力差；（2）當(dāng)量分布寬，不同當(dāng)量組分在砂巖上的吸附能力差別很大；（3）產(chǎn)品的組成和性能不穩(wěn)定；（4）地層溫度較高時(shí)，熱分解也是一個(gè)不可忽視的因素。

因而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中不能達(dá)到理想的效果。在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合稠油油藏特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)研究，成功地研制出一種新型的孿聯(lián)型表面活性劑，在高溫、高礦化度、較寬的pH值范圍內(nèi)均能保持良好的發(fā)泡性、泡沫穩(wěn)定性和超低的界面張力，具有優(yōu)良的乳化降粘和洗油性能。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明增油效果顯著，提高了稠油油藏的采收率。

1 孿聯(lián)型表面活性劑的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

孿聯(lián)型表面活性劑是一類帶有兩個(gè)疏水鏈、兩個(gè)離子集團(tuán)和一個(gè)橋聯(lián)集團(tuán)的化合物，類似于兩個(gè)普通表面活性劑通過一個(gè)橋梁聯(lián)結(jié)在一起，其典型化合物的結(jié)構(gòu)（見圖1）。其特殊結(jié)構(gòu)使它具有獨(dú)特的性能：（1）易聚集形成膠團(tuán)，臨界膠束濃度低；（2）增溶性好，對(duì)有機(jī)物質(zhì)的增溶能力隨疏水鏈的增大而增加；（3）具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在酸、堿和硬水中較穩(wěn)定；（4）可以任意比例與其他類型的表面活性劑復(fù)配，協(xié)同效應(yīng)顯著。

圖1 孿聯(lián)型表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)

該劑具有超低的界面張力，能夠在管壁和地層孔隙發(fā)生強(qiáng)的潤(rùn)濕返轉(zhuǎn)，形成相對(duì)穩(wěn)定的水膜，有利于油流的采出，在應(yīng)用中表現(xiàn)出如下優(yōu)勢(shì)：（1）能夠產(chǎn)生豐富而穩(wěn)定的泡沫；（2）在300℃高溫下性能穩(wěn)定；（3）抗鹽性強(qiáng)；（4）具有極強(qiáng)的洗油能力。

該劑作用機(jī)理可歸納為以下幾點(diǎn)。

（1）降低油水界面張力，使殘余油變成可流動(dòng)油：實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)油水界面張力降低時(shí)，油滴容易變形，油滴通過喉道時(shí)，阻力減小，這樣在親水巖石中處于高度分散狀態(tài)的二次殘余油滴就會(huì)被驅(qū)替出來，形成油流。

（2）改變地層表面的潤(rùn)濕性：在親油巖石中，二次采油后的殘余油以吸附在巖石表面，以薄膜狀態(tài)存在。孿聯(lián)型表面活性劑在巖石上的吸附可使巖石的潤(rùn)濕性發(fā)生變化，從親油變成親水，這樣吸附在巖石表面的油膜將脫落表面而被驅(qū)替出來，預(yù)膜的作用又會(huì)使流體的流動(dòng)阻力下降，有利于流體的采出。

（3）增加原油在水中的分散作用:隨著界面張力降低，原油可以分散在水中，形成水包油型乳狀液，孿聯(lián)型表面活性劑起穩(wěn)定作用，便于流體的采出。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

2.1 驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)方法 對(duì)制備好的填砂模擬巖芯M（模擬巖芯的部分參數(shù)（見表1））進(jìn)行300℃蒸汽驅(qū)；在產(chǎn)出液含水達(dá)到98%后，注入孿聯(lián)型表面活性劑；恒溫靜置；再進(jìn)行300℃蒸汽驅(qū)至產(chǎn)出液含水達(dá)到98%以上。通過對(duì)油、水的分離與計(jì)量，計(jì)算前后過程的驅(qū)油效率，二者的差值便是所注化學(xué)劑提高蒸汽驅(qū)驅(qū)油效率幅度的大小。評(píng)價(jià)依據(jù)采用《稠油油藏驅(qū)油效率的測(cè)定（SY/T6315-1997）》標(biāo)準(zhǔn)。

表1 模擬巖芯的部分參數(shù)

2.1.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果 對(duì)模擬巖芯M先進(jìn)行300℃蒸汽驅(qū)至產(chǎn)出液含水達(dá)到98%以上，然后注入0.4 PV的濃度為1%的孿聯(lián)型表面活性劑，恒溫靜置24 h，再對(duì)M進(jìn)行蒸汽驅(qū)至產(chǎn)出液含水達(dá)到98%以上，結(jié)束試驗(yàn)；通過對(duì)油、水的分離與計(jì)量，最后分別計(jì)算出單一蒸汽驅(qū)（300℃）的驅(qū)油效率和加入段塞后的最終驅(qū)油效率，驅(qū)油效率曲線（見圖2）。得出化學(xué)劑提高驅(qū)油效率幅度的大小。結(jié)果（見表2）的驅(qū)油效率數(shù)據(jù)。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，注入濃度1.0%孿聯(lián)型表面活性劑后，能夠提高驅(qū)油效率10.5%左右。

圖2 濃度1%孿聯(lián)型表面活性劑提高原油驅(qū)油效率與注入倍數(shù)關(guān)系曲線

表2 濃度1%孿聯(lián)型表面活性劑提高蒸汽驅(qū)油效率的試驗(yàn)結(jié)果

2.2 洗油性能實(shí)驗(yàn)

在同等條件下，對(duì)不同濃度的孿聯(lián)型表面活性劑進(jìn)行洗油率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。結(jié)果表明：孿聯(lián)型表面活性劑在低濃度時(shí)既有較好的洗油效果，濃度在0.5%時(shí)洗油率達(dá)90%以上。

表3 不同濃度的孿聯(lián)型表面活性劑洗油率

2.3 高溫、高礦化度、寬pH值范圍內(nèi)性能實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)孿聯(lián)型表面活性劑在常溫、300℃、10000mg/L CaCl2介質(zhì)、pH=1～14等不同條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4）。實(shí)驗(yàn)表明：孿聯(lián)型表面活性劑在高溫、高礦化度、很寬的pH值范圍內(nèi)均能保持良好的發(fā)泡性、泡沫穩(wěn)定性和超低的界面張力，具有優(yōu)良的乳化降粘和洗油性能。

表4 孿聯(lián)型表面活性劑在不同條件下的性能

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇在具有顯著稠油油藏特點(diǎn)的小洼油田進(jìn)行，小洼油田洼 38塊發(fā)育 S3、D3、D2三套含油層系，屬深層特稠油油藏，地層條件下原油粘度在600 mPa·s左右。由于原油粘度較高，小洼油田采用蒸汽吞吐的方式開采，但仍有大約65%的礦藏原油不能被采出，因而試驗(yàn)尋求一種提高采收率的新技術(shù)十分必要。試驗(yàn)過程中分別采用兩種方式進(jìn)行，均收到較好的效果。

3.1 采用一次性注入方式

一次性注入方式即在油井進(jìn)行蒸汽吞吐前將藥劑一次性擠入地層?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施3口井，有效率100%，3個(gè)月累計(jì)產(chǎn)油 743 t，產(chǎn)水 2 871 m3，增油 300 t，增水 641 m3。如：W2939井，對(duì)比上周期注采情況（見表5）

3.2 采用“點(diǎn)滴式”注入方式

“點(diǎn)滴式”注入方式即在注汽過程中，藥劑采用專用注入設(shè)備—雙柱塞微型高壓計(jì)量泵注入，伴隨蒸汽一同進(jìn)入油層，采用“點(diǎn)滴式”注入方式現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施1井次（觀10井），措施前平均日產(chǎn)油1.1 t，措施后平均日產(chǎn)油3.4 t，從圖3觀10井近2年生產(chǎn)曲線中可以看出，點(diǎn)滴注入孿聯(lián)型表面活性劑以后，該井日產(chǎn)油明顯增加。

表5 W2939井措施前后注采情況對(duì)比

圖3 觀10井近2年生產(chǎn)曲線

4 結(jié)論

（1）孿聯(lián)型表面活性劑在高溫、高礦化度、很寬的pH值范圍內(nèi)均能保持良好的發(fā)泡性、泡沫穩(wěn)定性和超低的界面張力，具有優(yōu)良的乳化降粘和洗油性能。

（2）孿聯(lián)型表面活性劑提高了熱注蒸汽的驅(qū)油效率，在稠油油藏應(yīng)用具有推廣價(jià)值。

[1]韓冬，沈平平編著.表面活性劑驅(qū)油原理及應(yīng)用[M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001，8.

[2]馬強(qiáng).調(diào)堵排一體化技術(shù)在小洼油田的研究與應(yīng)用[J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（2）：116-119.