李明晶,吳一慧,黃宏度
(長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北 武漢 430100)
王洋
(中石油吉林油田分公司勘探開發(fā)研究院,吉林 松原 138000)
三塘湖油田西峽溝區(qū)塊稠油儲(chǔ)量較大,埋藏深度600~800m,原油黏度425mPa·s,滲透率2.17mD,屬于低孔特低滲、中等埋藏深度、低溫低壓的普通稠油油藏[1-4]。為了提高油田產(chǎn)量,筆者選用表面活性劑,通過化學(xué)驅(qū)油的方式來(lái)降低油水界面張力,再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)不斷地優(yōu)化驅(qū)油配方,最終確定驅(qū)油復(fù)配體系。
表面活性劑是由2種截然不同的粒子形成的分子,一種粒子具有極強(qiáng)的親油性,另一種則具有極強(qiáng)的親水性。其在溶解于水中以后,可以降低水的表面張力,并能夠提高有機(jī)化合物的可溶性[5]。筆者選用2種常用的陰離子表面活性劑:石油羧酸鹽和石油磺酸鹽,分別考察石油磺酸鹽單劑、石油羧酸鹽單劑及復(fù)配比例分別為1/4和1/9時(shí)的油水界面張力。
表面活性劑在驅(qū)油過程中往往需要加入電解質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)油體系的礦化度,從而達(dá)到改善表面活性劑在油水兩相分配的目的,這是達(dá)到超低界面張力的重要條件 (即油水界面張力在10-3~10-5mN/m數(shù)量級(jí)范圍之內(nèi))。由于Na2CO3對(duì)改善表面活性劑的吸附性能有利,一些石油磺酸鹽體系通常用它作為電解質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)鹽度。所以采用Na2CO3作為電解質(zhì)來(lái)優(yōu)選出最佳的表面活性劑復(fù)配比例,并且考察了NaCl和NaOH作為電解質(zhì)時(shí)的油水界面張力值,從而篩選出在三塘湖油田西峽溝區(qū)塊進(jìn)行化學(xué)驅(qū)油時(shí)的最佳驅(qū)油配方。
使用TX-500旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測(cè)定界面張力值;測(cè)定溫度為45±1℃,測(cè)定轉(zhuǎn)速為5000r/min。表面活性劑及其復(fù)配體系采用模擬地層水的方法來(lái)配制。所得數(shù)據(jù)均為界面張力穩(wěn)定值,確保結(jié)果能夠真實(shí)的反映表面活性劑在西峽溝區(qū)塊的應(yīng)用情況。
原油樣品為吐哈地區(qū)三塘湖油田西峽溝區(qū)塊的脫氣原油,密度約為0.901g/cm3,地層水模擬特征見表1。
表1 油田地層水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)
石油磺酸鹽、Na2CO3條件下界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表2所示,由表2可以看出,在大多數(shù)情況下幾乎可以使油水界面張力值滿足超低界面張力條件。在相同表面活性劑濃度情況下,由于Na2CO3濃度增大,體系pH值增大,原油酸性物質(zhì)與堿反應(yīng)生成石油酸皂,油水界面張力降低。但是隨著Na2CO3濃度繼續(xù)增大,過量的Na2CO3會(huì)破壞原油中的有機(jī)酸在油水相的分配平衡,導(dǎo)致界面張力增大[6]。正如表2中結(jié)果所示,在10g/ml電解質(zhì)濃度的情況下,油水的界面張力較8g/ml濃度而言會(huì)有所增大。
在石油羧酸鹽單劑、Na2CO3條件下界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表3所示,由表3可以看出,隨著表面活性劑濃度的增大,Na2CO3濃度的增大,界面張力降低。但是基本上沒法滿足超低條件,這是由于石油羧酸鹽單劑與Na2CO3復(fù)配后油水界面活性很差,所以采用石油羧酸鹽單劑與Na2CO3復(fù)配不適合作為該區(qū)塊的驅(qū)油劑體系。
在石油磺酸鹽/石油羧酸鹽為1/4復(fù)配體系、Na2CO3作為電解質(zhì)條件下的油水界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。由表4可以看出,復(fù)配體系均可使油水界面張力達(dá)到超低甚至更低。相同Na2CO3濃度時(shí),隨著表面活性劑濃度的增大,油水界面張力減小;但是也會(huì)出現(xiàn)油水界面張力增大的情況,其原因可以分析為:界面上活性物質(zhì)濃度增大,形成高的濃度梯度,其脫附速率增加,因而界面上的活性物質(zhì)因脫附而減少,所以導(dǎo)致界面張力變大。相同濃度的表面活性劑,當(dāng)Na2CO3濃度為6g/ml時(shí)油水界面張力值最小,效果最好??烧J(rèn)為此時(shí)Na2CO3濃度為最佳堿濃度,可使油水界面張力達(dá)到最低即效果最好。
表2 石油磺酸鹽單劑/Na2CO3條件下界面活性
表3 石油羧酸鹽單劑/Na2CO3條件下界面活性
表4 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1/4時(shí)Na2CO3條件下界面活性
表5 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1/9時(shí)Na2CO3條件下界面活性
在石油磺酸鹽/石油羧酸鹽為1/9復(fù)配體系、Na2CO3作為電解質(zhì)條件下的油水界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。由表5可以看出,復(fù)配后油水界面張力隨著表面活性劑濃度的增大而降低,表面活性劑濃度在0.1g/ml和0.2g/ml時(shí)均可使油水界面張力滿足超低界面張力條件。
從以上的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在相同電解質(zhì)條件下,由于石油磺酸鹽與石油羧酸鹽復(fù)配時(shí)具有協(xié)同增效的作用,所以試驗(yàn)效果好,尤其當(dāng)復(fù)配比例為1/4時(shí)試驗(yàn)效果更好。因此,該復(fù)配比例是優(yōu)選出的最佳復(fù)配比例。
在石油磺酸鹽/石油羧酸鹽為1/4復(fù)配體系,NaOH作為電解質(zhì)條件下的界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。由表6可以看出,復(fù)配體系對(duì)于降低油水界面張力的效果較好,幾乎都達(dá)到了超低。隨著表面活性劑濃度的降低,NaOH濃度增大,界面張力增大。雖然采用NaOH作為電解質(zhì)也能夠達(dá)到較好的結(jié)果,但是NaOH屬于強(qiáng)堿,容易對(duì)儲(chǔ)層造成傷害,所以一般不采用其作為電解質(zhì)。
石油磺酸鹽/石油羧酸鹽為1/4時(shí)復(fù)配體系,NaCl作為電解質(zhì)條件下的界面活性試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。從表7中可以看出,復(fù)配后表面活性劑體系均未滿足超低界面張力條件。隨著NaCl濃度增大,界面張力降低。這是由于NaCl是中性的,不能像Na2CO3和NaOH這類堿性物質(zhì)一樣與石油中的酸性物質(zhì)生成石油酸皂,所以NaCl作為電解質(zhì)時(shí),體系降低油水界面張力的能力不強(qiáng)。
表6 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1/4時(shí)NaOH條件下界面活性
表7 石油磺酸鹽與石油羧酸鹽比例為1/4時(shí)NaCl條件下界面活性
1)由于磺酸鹽有效物含量較高,抗鈣能力強(qiáng),所以磺酸鹽單劑在Na2CO3作為電解質(zhì)時(shí),界面活性很好。
2)石油羧酸鹽單獨(dú)應(yīng)用很難發(fā)揮超低界面張力作用。通過與石油磺酸鹽復(fù)配,所形成的體系在堿性條件下具有超低界面張力性能。
3)依據(jù)三塘湖油田西峽溝區(qū)塊的油藏情況,在進(jìn)行石油羧酸鹽和石油磺酸鹽復(fù)配后具有協(xié)同增效的作用。Na2CO3和NaOH作為電解質(zhì)都有很好的降低界面張力效果。但由于NaOH屬于強(qiáng)堿,會(huì)對(duì)地層會(huì)造成傷害,所以在驅(qū)油體系中使用Na2CO3這類弱堿。
4)NaCl作為電解質(zhì)時(shí),效果不理想,故在驅(qū)油配方中不使用NaCl。
5)試驗(yàn)結(jié)果表明,低滲透油藏通過選擇合適的化學(xué)驅(qū)油方法可有效地提高其原油采出率,單一表面活性劑通過與堿的復(fù)配驅(qū)油效果不夠明顯,而2種陰離子表面活性劑之間的協(xié)同效應(yīng)使試驗(yàn)效果明顯改善,可將油水張力值降低到超低界面張力甚至更低,對(duì)提高油田的采收率具有顯著效果。
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