兩性雙子表面活性劑驅(qū)油劑提高原油采收率研究

任海晶，李移樂(lè)，王曉暉，劉世川

研究與開(kāi)發(fā)

兩性雙子表面活性劑驅(qū)油劑提高原油采收率研究

任海晶，李移樂(lè)，王曉暉，劉世川

（陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院，陜西省石油精細(xì)化學(xué)品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054；）

以碘甲烷、丙二胺、1，4-丁烷磺內(nèi)酯和溴代十四烷反應(yīng)合成的N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺與十二烷基磺酸鈉、OP-10復(fù)配制得新型驅(qū)油劑YCS-204。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化得到Y(jié)SC-204的最佳質(zhì)量配比。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)YCS-204注入時(shí)機(jī)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及注入體積倍數(shù)與原油采收率提高幅值之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明，YCS-204新型驅(qū)油劑能夠較大幅度提高原油采收率，隨著YCS-204新型驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)和注入體積倍數(shù)的增加，采收率提高值增加，且YCS-204新型驅(qū)油劑注入時(shí)間越早，采收率增加值越高。

驅(qū)油劑；采收率；化學(xué)驅(qū)

針對(duì)陜北油田油藏注水開(kāi)發(fā)中注入水黏滯指進(jìn)、驅(qū)油效果差、最終采收率低的狀況，以碘甲烷、丙二胺、1，4-丁烷磺內(nèi)酯和溴代十四烷反應(yīng)合成的N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺與十二烷基磺酸鈉、OP-10復(fù)配制得新型驅(qū)油劑YCS-204。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化得到Y(jié)SC-204的最佳質(zhì)量配比［1-2］。采用不穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)法，使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、注入倍數(shù)和注入順序的YCS-204新型驅(qū)油劑段賽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究其對(duì)水驅(qū)原油采收率的影響，評(píng)價(jià)YCS-204新型驅(qū)油劑體系的效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

碘甲烷、丙二胺、1，4-丁烷磺內(nèi)酯和溴代十四烷反應(yīng)合成的N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺；十二烷基磺酸鈉；OP-10；陜北油田長(zhǎng)8層天然巖心；陜北油田原油，70℃時(shí)油樣黏度為97mPa·s；陜北油田注水站水樣。

多功能巖心驅(qū)替儀（HKY）。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

圖1為YCS-204新型驅(qū)油劑實(shí)驗(yàn)圖，由巖心夾持器、油、水及化學(xué)劑儲(chǔ)存容器、增壓泵、環(huán)壓泵、收集器、控溫儀和傳感器等組成［3-4］。

圖1 YCS-204驅(qū)油劑實(shí)驗(yàn)流程示意圖Fig. 1 The experimental of oil displacement agent

1.3 YCS-204配方選擇

以N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺（A）、十二烷基磺酸鈉（B）和OP-10（C）作為考察因素，以各因素的加量作為水平數(shù)，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的復(fù)配體系水溶液界面張力作為主要考察指標(biāo)，按L9（34）正交表安排正交實(shí)驗(yàn)，其具體使用因素與水平和正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其直觀分析見(jiàn)表1。

表1 L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及直觀分析表

從表1可知，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的復(fù)配體系水溶液界面張力為考察指標(biāo)進(jìn)行分析，N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺（A）是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最主要因素，其次為十二烷基磺酸鈉（B）和OP-10（C），最佳因素水平組合為A3B1C2，最佳質(zhì)量配比為：N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺（A）∶十二烷基磺酸鈉（B）∶OP-10（C）= 8∶2∶3。

1.4 巖心模擬實(shí)驗(yàn)步驟

巖芯試驗(yàn)?zāi)M油田實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行。首先，測(cè)定巖芯的所有參數(shù)，包括長(zhǎng)度、直徑、孔隙度、孔隙體積等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

1）抽空模型5h，飽和地層水，測(cè)孔隙體積；

2）測(cè)定鹽水（標(biāo)準(zhǔn)鹽水）水相滲透率；

3）飽和原油，造束縛水，驅(qū)替原油，直到巖芯出口端無(wú)水產(chǎn)出時(shí)止；

4）水驅(qū)實(shí)驗(yàn)，模擬油田的水驅(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程。注鹽水，直到巖芯出口無(wú)油產(chǎn)出時(shí)止；

5）注入YCS-204驅(qū)油劑；

6）后續(xù)水驅(qū)至含水98%結(jié)束；

7）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各階段采收率和總采收率。

2 結(jié)果與討論

2.1 YCS-204質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

根據(jù)陜北油藏地質(zhì)特點(diǎn)，確定實(shí)驗(yàn)溫度為70℃。測(cè)定巖心參數(shù)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 巖心特性數(shù)據(jù)表Table 2 The characteristic date of core

首先確定YCS-204驅(qū)油劑注入體積倍數(shù)為0.3PV，改變YCS-204驅(qū)油劑濃度，由0.05%至0.6%。YCS-204驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水驅(qū)后原油采收率提高值的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)YCS-204驅(qū)油劑濃度為0.05%時(shí)，采收率提高值為6%，隨著YCS-204驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加至0.6%，采收率提高值增加至20%；但YCS-204驅(qū)油劑濃度由0.05%增加至0.3%時(shí)，采收率提高值增加較快，而當(dāng)YCS-204驅(qū)油劑濃度由0.3%增加至0.6%時(shí)，采收率提高值增加幅度較小。因此，YCS-204驅(qū)油劑使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.3%左右。

圖2 驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與采收率關(guān)系圖Fig. 2 The relationship of oil displacement agent mass fraction and recovery rate

2.2 YCS-204注入體積倍數(shù)的影響

確定YCS-204驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最佳使用濃度，即0.3%，控制YCS-204驅(qū)油劑注入體積倍數(shù)由0.1PV至0.9PV，YCS-204驅(qū)油劑注入PV數(shù)對(duì)水驅(qū)后原油采收率提高值的影響如圖3所示。隨著化學(xué)劑注入體積倍數(shù)的增加，采收率提高值增加，當(dāng)注入體積倍數(shù)由0.1PV增加至0.4PV時(shí)，采收率增加值的增加幅度較大，由9%快速增加至19%；當(dāng)注入體積倍數(shù)由0.4PV增加至0.9PV時(shí)，采收率增加值的增加幅度較小，由19%增加至21%。而注入體積倍數(shù)增加，會(huì)引起原油開(kāi)采成本的增加，因此YCS-204新型驅(qū)油劑注入體積倍數(shù)應(yīng)控制在0.4PV左右。

圖3 驅(qū)油劑注入PV數(shù)與采收率關(guān)系圖Fig. 3 The relationship of PV and oil recovery rate

3 結(jié)論

以碘甲烷、丙二胺、1，4-丁烷磺內(nèi)酯和溴代十四烷反應(yīng)合成的N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺與十二烷基磺酸鈉、OP-10復(fù)配制得新型驅(qū)油劑YCS-204。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化得到Y(jié)SC-204的最佳質(zhì)量配比為：N，N'-丁磺基-N，N'-十四烷基-N，N'-甲基丙二胺（A）∶十二烷基磺酸鈉（B）∶OP-10（C）= 8∶2∶3。YCS-204新型驅(qū)油劑注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)、注入體積倍數(shù)與原油采收率提高值呈正比例關(guān)系，即YCS-204新型驅(qū)油劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、注入體積倍數(shù)增加，原油采收率提高值增加。YCS-204新型驅(qū)油劑的研究，為陜北低滲、超低滲油田注水開(kāi)發(fā)及原油采收率的提高，提供了新型的、有效的化學(xué)驅(qū)助劑，并能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)驅(qū)工藝設(shè)計(jì)。

［1]胡星琪，方裕燕，楊彥東，等. DYSB兩性雙子表面活性劑的合成與性能測(cè)定［J］.應(yīng)用化工，2011，40（4）：670-673.

［2]楊燕，蒲萬(wàn)芬，劉永兵，等.NNMB/NAPS 二元體系與原油界面張力研究［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，28（1）：68-70.

［3]孟紅霞，陳德春，張琪. M驅(qū)油劑提高原油采收率的實(shí)驗(yàn)研究［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，31（3）：216-219.

［4]SY/T 5366-2006，巖心分析方法［S］.

Experimental Study of Enhanced Oil Recovery Using Amphiprotic Gemini Surface Active Agent

REN Hai-jing， LI Yi-le， WANG Xiao-hui， LIU Shi-chuan
（Shaanxi Research Design Institute of Petroleum and Chemical Industry， Key Laboratory of Fine Chemicals Petroleum Shaanxi Province， Xi'an 710054， China）

To the question of the Shanbei oil by water-flooding， the nonstationary experiment using the surfactant made of coal as a displacing agent， natural core， crude oil and formation water of Tuyuke oilfield was conducted and the effects of injection time， mass fraction and injection volume on oil recovery with water-flooding development were studied. The experimental results showed that the displacing agent YCS-204 could greatly enhance oil recovery. As the increase of the injection volume and the mass fraction of the displacing agent YCS-204， the increment of oil recovery was increased. And the earlier injecting， the more effectiveness acquired.

chemical flooding； oil recovery； experiment

TE 357.46

A

1671-9905（2016）03-0001-03

陜西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（2013K11-06）

任海晶（1982-），男，陜西西安人，工程師，碩士，主要從事精細(xì)化學(xué)品、油田化學(xué)品研發(fā)及井下作業(yè)技術(shù)研究。電話：029-85542640，E-mail：amir263@163.com

2016-01-11