刘立平,王云龙,刘福林,王保军,果艳梅

(吉林油田分公司试采公司,吉林松原 138000)

长春岭油田表面活性剂驱可行性

刘立平,王云龙,刘福林,王保军,果艳梅

(吉林油田分公司试采公司,吉林松原 138000)

长春岭油田具有泥质胶结、低含硫、低沥青质、高胶质、高含蜡、高黏度等特点,采用热水驱、蒸气吞吐、蒸气驱等热采方式未获得理想效果.开展高能表面活性剂驱试验,开发适合油田稠油驱的高能表面活性剂(UT8-1),考察表面活性剂改变岩石润湿性和降低原油黏度的能力.结果表明:该表面活性剂能增大原油与岩石表面的接触角,可将原油黏度从2000mPa·s降低到100mPa·s,驱油效率达到76.5%.采用这种高能表面活性剂驱油,单井日产油达到1.0t,比传统的热采方式更加经济、有效.

稠油;表面活性剂;油田开发;长春岭油田

0 引言

长春岭油田位于吉林省松原市境内,与新民油田和扶余油田相邻,位于松辽盆地南部东南隆起区长春岭背斜带扶余Ⅱ号构造上,开发的主要目的层为扶余油层,顶面埋深为30～360m.长春岭油藏为稠油油藏,原油黏度为50～2000mPa·s,油层厚度为2～5m,地层压力因数为0.81.由于油藏原油黏度高、温度低、压力因数低,致使油藏开发难度大.采用蒸气吞吐、火烧油层、注热水等热采技术对油田进行开发时,存在能耗大、开发效率低等问题.

驱油用表面活性剂主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂[1].随着三次采油技术的发展,不仅要求表面活性剂具有低油水界面张力和低吸附值,而且要求它与油藏流体配伍且廉价.我国高温、高矿化度的油藏情况对驱油用表面活性剂提出抗高含盐量、耐高温、吸附损失低、成本低等要求[2].20世纪60年代,我国胜利油田、大庆油田等开展表面活性剂驱先导试验和先导扩大试验.随着化学分子设计技术的发展,表面活性剂驱技术也得到快速发展[3],史鸿鑫等进行氟表面活性剂的油田应用试验[4],张红等在中原油田采用复合表面活性剂NF201提高驱油效率[5],熊春生等采用季氨盐表面活性剂提高原油采收率[6].吴文祥等采用新型羧基甜菜碱BS13表面活性剂体系,进一步提高洗油效率和波及面积,收到显著效果[7].王德民等在大庆油田采用碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱,取得良好效果[8].杨建平等在胜利油田进行PPG技术试验,对稠油的开发起到一定的作用[9].这些油田表面活性剂驱取得显著的应用效果和经济效益[10-12].

皂苷分子结构中有环状贴烯,具有很高的抗盐和抗油能力,同时环状贴烯长链在亲油表面的附着力很强,能够有效改变表面的润湿性,因此它是良好的驱油剂和流度控制剂.根据长春岭油田油藏特性和原油特性,开展表面活性剂稠油驱试验,开发一种适合油田稠油驱开采的主要成分为皂苷(Saponin)的高能表面活性剂(UT8-1),同时复配渗透剂和乳化剂.该表面活性剂在油藏温度条件下能有效地降低稠油黏度,同时改变岩石润湿性,将不流动的稠油变为可流动的原油,利用水驱即可将稠油开采出来,并且投入成本低,是一项适合于长春岭油藏的驱油技术.

1 驱油机理

高能表面活性剂(UT8-1)驱油机理:一是能够强烈改变岩石润湿性,使岩石表面由亲油表面变为亲水表面,降低原油的附着能,将不流动的油膜改变为可流动的油珠,从而有利于原油被采出;二是能够大幅度降低原油黏度,从而降低原油流动的黏滞阻力,使多孔介质中的原油流动更为容易.

2 制备方法

先将皂角原料置入封闭容器内,通过加热使容器内的压力升至0.2～1.2MPa后停止加热,取出皂角投入浸提容器中用水作溶剂浸提,从浸提液中提取皂角素,皂角素的提取率为45%～90%;然后加入渗透剂等添加剂即可得到高能表面活性剂(UT8-1).

3 实验结果

实验条件:(1)岩心:100目河砂自填岩心,岩心为圆柱体,长度为7cm,内径为2.5cm.水相渗透率为284×10-3μm2;(2)注入高能表面活性剂(UT8-1):0.3PV(注入孔隙体积倍数);(3)实验温度:18～19℃,所用原油为吉林油田长春岭区块油样.

3.1 润湿性

为考察UT8-1型高能表面活性剂改变岩石表面润湿性的能力,采用接触角测定仪测量不同质量浓度溶液与载波片的接触角,结果见表1.由表1可见,该表面活性剂随着质量浓度的增加,亲油表面能使油对岩石表面的润湿角减小,亲水表面能使水对岩石表面的润湿角增加,降低原油与岩石表面的黏附能,说明该表面活性剂能够有效增强原油的流动能力,提高洗油效率.

3.2 黏度

采用RS-600流变仪,考察未加入表面活性剂及加入质量分数为0.1%、0.3%的UT8-1型高能表面活性剂对长春岭油田油样流变性的影响,结果见图1.由图1可见,加入UT8-1型高能表面活性剂后,原油黏度快速下降.在加入质量分数为0.1%的表面活性剂后,原油黏度由1500～2000mPa·s下降到100mPa·s以内;在加入0.3%的表面活性剂后,原油黏度由1500～2000mPa·s下降到20 mPa·s以内.这说明该表面活性剂能大幅度地降低稠油黏度,原因是该表面活性剂能在沥青质和胶质表面上发生强烈吸附作用,降低沥青质和胶质的相互作用力.加入质量分数0.1%、0.3%的表面活性剂能够满足长春岭油田降黏需要,所以不再进行加入质量分数0.5%的表面活性剂的原油流变性实验.

3.3 驱油效率

采用岩心流动实验考察该高能表面活性剂对长春岭稠油的驱油效果,结果见图2.由图2可见,长春岭油田注入水中加入UT8-1型高能表面活性剂的实验效果较好,驱油效率较高.在加入质量分数0.5%、0.3%的表面活性剂后驱油效率达到78.2%、76.5%,且无乳化现象.这说明UT8-1型高能表面活性剂能降低稠油的表观黏度、改变岩石润湿性及降低原油与岩石表面的黏附能.

表1 不同质量浓度溶液与载波片的接触角

图1 不同质量分数表面活性剂的原油流变性曲线

图2 不同质量分数的高能表面活性剂驱油效率曲线

4 现场驱替试验

长春岭油田存在东西向裂缝,因此油井东西向见效快、南北向见效慢,对井网系统进行重新设计,采用加大东西向井距、缩短南北向排距的160m×80m的菱形反九点面积注采井网(见图3).

2009年10月在长春岭油田长4-21区块开展现场驱替试验.在注入水中加入质量分数为0.3%的UT8-1型高能表面活性剂进行段塞驱.长4-21区块在加入该表面活性剂前区块内油井平均单井日产液为1.0t,平均单井日产油为0.2t,含水率为80%,开发形势差.加入该表面活性剂后,第1个月见到效果,产液量上升,产油量上升,含水率下降.截至2010年4月末,长4-21区块平均单井日产液为2.0t,平均单井日产油为1.0t,含水率为50%,驱油效果显著(见图4).原因是原长春岭油田原油具有黏度高、油水黏度比大、原油流动性差的特点,加入表面活性剂后改变原油润湿性,使亲油的油藏变为亲水油藏,大大增加油水黏度比,提高原油的流动系数,产出油明显增加,产出水大幅度下降.

图3 长4-21区块井位

图4 长4-21区块表面活性剂驱油效果

长4-21区块采用表面活性剂驱与热水驱、蒸气吞吐、蒸气驱等开采方式对比,单井日产油高、含水率低、驱油效率高,开发效果好.另外,表面活性剂驱的成本比热水驱、蒸气吞吐、蒸气驱等开采方式的成本下降,经济效益显著(见表2).

表2 长春岭油田表面活性剂驱与其他开采方式效果

5 结论

(1)采用高能表面活性剂(UT8-1)驱油,可由平均单井日产油0.2t提高到1.0t,比传统热采方式经济而有效.

(2)高能表面活性剂(UT8-1)能够有效改变岩石润湿性,大幅度降低原油黏度,从而降低原油流动的黏滞阻力,使多孔介质中的原油流动更为容易.

(3)长春岭油田油藏加入质量分数为0.3%的表面活性剂后,驱油效率为76.5%,黏度为20mPa·s以内.

参考文献:

[1] 赵福麟.羧甲基型的非离子—阴离子两性表面活性剂与石油磺酸盐的混合[J].石油大学学报,1996,20(4):52-55.

[2] 宋瑞国,梁成浩,张志军.驱油用表面活性剂体系的发展趋势及展望[J].化学工程师,2006,11(4):37-38.

[3] 马涛,张晓凤.驱油用表面活性剂的研究进展[J].精细石油化工,2008,25(4):22.

[4] 史鸿鑫,赵丽君.氟表面活性剂在油田领域的应用[J].精细化工,2009,26(4):332-333.

[5] 张红,刘红生.复合表面活性剂NF201的性能及驱油效果[J].油田化学,2004,21(4):7-8.

[6] 熊春生,石玲.三次采油用Gemini季氨盐型表面活性剂LTS的性能及应用[J].油田化学,2009,26(2):17-18.

[7] 吴文祥,王超.新型羧基甜菜碱BS13表面活性剂体系的界面张力及驱油效果[J].大庆石油学院学报,2009,33(5):52-53.

[8] 王德民,王刚.聚合物驱后用甜菜碱型表面活性剂提高驱油效率机理研究[J].石油学报,2007,28(4):87-88.

[9] 杨建平,李兆敏.复合驱油用无碱表面活性剂筛选[J].石油钻采工艺,2007,29(5):65-66.

[10] 马涛,劭红云.驱油用表面活性剂的研究进展[J].精细石油化工,2008,25(4):79-80.

[11] 于涛,刘红娟,唐红娇.(1-丁基)辛基(对已基)本磺酸盐合成及性能[J].大庆石油学院学报,2008,32(1):57-60.

[12] 夏惠芬,刘仁强,鞠野.超低界面张力甜菜碱型表面活性剂水驱残余油的作用机理[J].大庆石油学院学报,2006,30(6):24-27.

Feasibility of surfactant flooding in Changchunling oilfield/2010,34(4):82-84,93

LIU Li-ping,WANG Yun-long,LIUFu-lin,WANG Bao-jun,GUO Yan-mei
(Recovery Testing Com pany of J ilin Oilf ields,Songyuan,J ilin138000,China)

Changchunling oil field is characterized by clay cementation,low-temperature,low sulfur,high resin,high wax and high viscosity.In this oilfield,hot water flooding,steam stimulation,steamflooding and other various forms thermal recovery tests have been carried out,but no desired effects have been achieved.We have carried out testing of high-energy surfactant flooding,developed for heavy oil production of high-energy surface actire agent(CTU8-1),studied the capacity of changing the wettability of rock and reducing crude oil viscosity.Experimental results show that surfactant can increase the crude oil and rock surface contact orngle,reduce oil viscosity from 2 000 mPa·s to 100 mPa·s. The displacement efficiency can reach 76.5%.This high-energy surfactant flooding is better than the traditional method of thermal recovery in economy and effect.Single well daily oil production can reach 1 t after high-energy surfactant flooding.

heavy oil;surfactant;oil field development;Changchunling oilfield

book=4,ebook=404

TE357.46

A

1000-1891(2010)04-0082-03

2010-05-27;审稿人:张继成;编辑:任志平

刘立平(1960-),男,博士,高级工程师,主要从事油田开发及采油工艺方面的研究.