张 可 秦积舜 王 舰 卢祥国

摘要:针对矿场实际需求,在室内实验基础上,研究了弱碱三元复合体系在相同黏度不同界面张力,以及相同界面张力不同黏度条件下的性质;探讨了油层非均质性对该体系的影响及其在多孔介质中的滞留量。分析了该体系与采收率提高幅度之间的规律,并对其作用机理做了深入研究,为三元复合驱技术的广泛合理应用提供了一定的理论基础。

关键词:表面活性剂;弱碱三元复合体系;多孔介质;非均质性;吸液剖面;

中图分类号:TE357.46文献标识码:A

引 言

中国大部分油田已进入特高含水开发中后期,弱碱三元复合驱在“控水稳油”中已成为了最具应用前景的提高采收率技术之一。近年来开展了单井、多井和区块矿场试验,采收率增幅达到20%以上[1-3]。但由于三元复合各组分之间的化学作用复杂,各因素对采收率的影响不尽相同,无法辨证地利用其间相互制约的关系,导致该项技术的大规模工业化推广受制约。国内外对三元复合体系的性质已做了大量研究,如黏度、界面张力随时间变化关系以及各组分之间的配伍性等问题,但对于黏度、界面张力与体系的相互关系和油层的非均质性以及该体系在多孔介质中滞留量对采收率的影响还鲜见报道[4-5]。因此,开展弱碱ASP体系驱油效果实验研究是十分必要的。

1 实验内容

1.1 实验材料

聚丙烯酰胺干粉(超高聚合物),相对分子质量为2 500×10⁴,水解度为26.10%,固含量为90.00%;碱(Na₂CO₃),固含量为98.00%;表面活性剂(石油磺酸盐),固含量为50.00%;交联剂(醋酸铬),固含量为2.70%。石英砂环氧树脂胶结人造岩心,几何尺寸为4.5 cm×4.5 cm×30.0 cm,实验用水为大庆油田采油三厂采出污水。

1.2 实验仪器

TC-201型布氏黏度计、XZD-3型全量程界面张力/接触角测量仪、HJ-6型多头磁力搅拌器、高频脉冲原油电脱水装置、标准检验筛、电子天平和岩心驱油实验装置等。

1.3 实验方案及条件

(1) 考察三元复合体系溶液黏度对驱油效果影响,选取界面张力相同,黏度不同的3种溶液做岩心驱替实验,并对比分析采收率增加幅度。

(2) 考察三元复合体系界面张力对驱油效果影响,选取黏度相同,界面张力不同的3种溶液做岩心驱替实验,并对比分析采收率增加幅度。

(3) 考察油层非均质性对驱油效果影响,选取黏度和界面张力相同的溶液,渗透率变异系数不同的岩心做岩心驱替实验,并对比分析采收率增加幅度。

(4) 考察复合体系在多孔介质中滞留量影响因素及其对驱油效果的影响,在注入不同段塞尺寸的条件下、不同的渗透率变异系数的岩心做驱替实验,计算出不同组分在岩心中的滞留量,并分析其对采收率的影响。

实验均在模拟油藏温度45℃条件下进行。

2 结果分析

2.1 三元复合体系溶液黏度对驱油效果影响

实验用4块人造岩心参数均为:渗透率为1.2 μm²,孔隙度为27.2%,渗透率变异系数为0.72;地层水矿化度为4027 mg/L,其中“c”表示溶液质量分数。体系溶液黏度对驱油效果影响数据见表1。

由表1分析可知:在界面张力和岩心变异系数相同的条件下,三元复合体系黏度愈高,增油效果愈好;且三元复合体系溶液黏度为最大值37.0 mP•s时,相对于水驱提高采收率25.5%。采收率是波及体积和洗油效率二者的乘积,而黏度对提高采收率的最大贡献是扩大波及体积,聚合物分子质量越大,其分子链越长,即回旋半径越大。进而导致三元复合体系溶液中的聚合物分子链在多孔介质中的滞留能力强,渗流阻力增大,起到了调剖和封堵作用。聚合物分子进入岩心孔隙中后发生滞留和机械捕集,对高、中渗透层进行封堵,地层的平均渗透率降低,启动压力升高,使后续驱替液更多地进入低渗透层,该层的剩余油得以启动;而且滞留在孔隙中的聚合物分子改善了高、中、低渗透层的吸液剖面效果,使驱替液能够较为均匀地向前推进,减弱了“舌进”的影响,最终达到提高采收率的目的。

2.2 三元复合体系界面张力对驱油效果影响

实验用4块人造岩心参数如下:渗透率为1.2 μm²,孔隙度为26.8%,渗透率变异系数为0.72。体系界面张力对采收率影响实验数据见表2。

由表2分析可知:在三元复合体系溶液黏度和岩心变异系数相同的条件下,体系溶液界面张力越低,最终采收率提高幅度越大;且当三元复合体系溶液界面张力为最低值4.7×10^-3mN•m^-1时,相对于水驱提高采收率24.8%。界面张力是衡量三元复合体系洗油效率的重要指标,单纯的表面活性剂驱作用甚微,因为其与原油之间的流度比较大,但与碱和聚合物复配后,流度比减小,能有效地发挥其洗油的作用。界面张力值越小,表明三元复合体系溶液与原油界面之间的张力越低,吸附在岩石表面的油滴愈容易被剥离、脱落并聚并形成油墙而被采出[6-8]。

2.3 油层非均质性对驱油效果影响

实验用岩心物性参数如下,9号方案岩心渗透率为0.7 μm²,孔隙度为22.0%;10号方案岩心渗透率为0.9 μm²,孔隙度为25.1%;11号方案岩心渗透率为1.2 μm²,孔隙度为27.2%。岩心的非均质性对驱油效果的影响实验数据见表3。

从表3分析可知:在三元复合体系的界面张力和黏度相同条件下,油层非均质性愈严重即物理模型渗透率变异系数愈大,水驱和三元复合驱采收率愈低。因为渗透率变异系数越大,高渗透层使驱替液通过的能力越强,不利于驱替液进入中、低渗透层,使中低渗透层的残余油不易被驱出,降低采收率[9-10]。由此可见,对于非均质性比较严重的油藏,单靠三元复合体系还不足以很好地改善吸液剖面,还必须采取其他强化调剖措施。

2.4 复合体系在多孔介质中滞留量影响因素及其对驱油效果的影响

方案12～14实验用岩心渗透率变异系数为0.72,方案12～17均在多孔介质采出液达到含水90%后,注入三元复合体系,然后水驱至含水100%。

由表4可看出,化学剂段塞尺寸越大,三元溶液各组分的化学剂保留率越大,采收率增加幅度越大。

由表5可知,岩心非均质性愈严重,三元复合体系在多孔介质内滞留量愈低,增油效果愈差;反之效果愈好[11-12]。综合表4和表5发现,表面活性剂在岩心中的饱和吸附量可高达90%;而碱、聚合物的最大吸附量均在50%以下。岩心对3种组分的滞留大小关系分别为:表面活性剂最大,聚合物次之,碱最小。这是由于前期进入地层的表面活性剂分子大多数被岩石所吸附(作为“牺牲剂”)并达到饱和,降低了岩石与原油间的界面张力;后续进入地层的表面活性剂主要用来降低油水间界面张力,使岩石表面附着的油被驱替出来,增加了驱替液洗油效率。

2.6 经济效益分析

大庆油田使用的标准三元复合驱中聚合物质量分数为0.10%～0.25%,碱质量分数为1.2%,表面活性剂质量分数为1.2%。其中表面活性剂市场价格最高,其次是聚合物干粉,碱最廉价,且实验中各组分的质量分数均低于目前油田标准,因此,若将此技术广泛应用于油田开采,将获得可观的经济效益。

3 结 论

(1) 在相同界面张力条件下,三元复合体系黏度愈高,增油效果愈好;在相同黏度条件下,三元复合体系界面张力愈低,增油效果愈好。

(2) 在其他条件如复合体系黏度、界面张力和注入时机等相同情况下,油层非均质性愈严重即物理模型渗透率变异系数愈大,水驱和三元复合驱采收率愈低。由此可见,对于非均质性比较严重的油藏,单靠复合体系还不足以有效地改善吸液剖面,必须采取其他强化调剖措施。

(3) 化学剂段塞尺寸愈大,三元溶液各组分的化学剂保留率愈大,采收率增加幅度越大;岩心非均质性愈严重,化学剂滞留量愈低,增油效果愈差。

参考文献:

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编辑 周丹妮