孪联型表面活性剂在稠油油藏的试验研究

2013-07-12邵占辉

石油化工应用 2013年2期

邵占辉

（中油辽河油田公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010）

表面活性剂在稠油开采中的作用主要是乳化降粘和驱替油层中的原油，几年来，在稠油油藏开展了大量的表面活性剂研究和应用工作，取得了一定的研究成果。目前，室内研究和现场试验中普遍使用的是磺酸盐作驱油助排剂，随着研究工作的深入和现场经验的积累，逐渐认识到磺酸盐存在以下问题。

（1）抗盐能力差；（2）当量分布宽，不同当量组分在砂岩上的吸附能力差别很大；（3）产品的组成和性能不稳定；（4）地层温度较高时，热分解也是一个不可忽视的因素。

因而在现场应用过程中不能达到理想的效果。在总结以往经验的基础上，结合稠油油藏特点，经过反复研究，成功地研制出一种新型的孪联型表面活性剂，在高温、高矿化度、较宽的pH值范围内均能保持良好的发泡性、泡沫稳定性和超低的界面张力，具有优良的乳化降粘和洗油性能。经现场应用表明增油效果显著，提高了稠油油藏的采收率。

1 孪联型表面活性剂的结构和特点

孪联型表面活性剂是一类带有两个疏水链、两个离子集团和一个桥联集团的化合物，类似于两个普通表面活性剂通过一个桥梁联结在一起，其典型化合物的结构（见图1）。其特殊结构使它具有独特的性能：（1）易聚集形成胶团，临界胶束浓度低；（2）增溶性好，对有机物质的增溶能力随疏水链的增大而增加；（3）具有优良的化学稳定性，在酸、碱和硬水中较稳定；（4）可以任意比例与其他类型的表面活性剂复配，协同效应显著。

图1 孪联型表面活性剂化学结构

该剂具有超低的界面张力，能够在管壁和地层孔隙发生强的润湿返转，形成相对稳定的水膜，有利于油流的采出，在应用中表现出如下优势：（1）能够产生丰富而稳定的泡沫；（2）在300℃高温下性能稳定；（3）抗盐性强；（4）具有极强的洗油能力。

该剂作用机理可归纳为以下几点。

（1）降低油水界面张力，使残余油变成可流动油：实验证明，当油水界面张力降低时，油滴容易变形，油滴通过喉道时，阻力减小，这样在亲水岩石中处于高度分散状态的二次残余油滴就会被驱替出来，形成油流。

（2）改变地层表面的润湿性：在亲油岩石中，二次采油后的残余油以吸附在岩石表面，以薄膜状态存在。孪联型表面活性剂在岩石上的吸附可使岩石的润湿性发生变化，从亲油变成亲水，这样吸附在岩石表面的油膜将脱落表面而被驱替出来，预膜的作用又会使流体的流动阻力下降，有利于流体的采出。

（3）增加原油在水中的分散作用:随着界面张力降低，原油可以分散在水中，形成水包油型乳状液，孪联型表面活性剂起稳定作用，便于流体的采出。

2 室内实验评价

2.1 驱油效率实验

2.1.1 实验方法对制备好的填砂模拟岩芯M（模拟岩芯的部分参数（见表1））进行300℃蒸汽驱；在产出液含水达到98%后，注入孪联型表面活性剂；恒温静置；再进行300℃蒸汽驱至产出液含水达到98%以上。通过对油、水的分离与计量，计算前后过程的驱油效率，二者的差值便是所注化学剂提高蒸汽驱驱油效率幅度的大小。评价依据采用《稠油油藏驱油效率的测定（SY/T6315-1997）》标准。

表1 模拟岩芯的部分参数

2.1.2 试验过程及结果对模拟岩芯M先进行300℃蒸汽驱至产出液含水达到98%以上，然后注入0.4 PV的浓度为1%的孪联型表面活性剂，恒温静置24 h，再对M进行蒸汽驱至产出液含水达到98%以上，结束试验；通过对油、水的分离与计量，最后分别计算出单一蒸汽驱（300℃）的驱油效率和加入段塞后的最终驱油效率，驱油效率曲线（见图2）。得出化学剂提高驱油效率幅度的大小。结果（见表2）的驱油效率数据。室内试验结果表明，注入浓度1.0%孪联型表面活性剂后，能够提高驱油效率10.5%左右。

图2 浓度1%孪联型表面活性剂提高原油驱油效率与注入倍数关系曲线

表2 浓度1%孪联型表面活性剂提高蒸汽驱油效率的试验结果

2.2 洗油性能实验

在同等条件下，对不同浓度的孪联型表面活性剂进行洗油率实验，实验结果（见表3）。结果表明：孪联型表面活性剂在低浓度时既有较好的洗油效果，浓度在0.5%时洗油率达90%以上。

表3 不同浓度的孪联型表面活性剂洗油率

2.3 高温、高矿化度、宽pH值范围内性能实验

分别对孪联型表面活性剂在常温、300℃、10000mg/L CaCl2介质、pH=1～14等不同条件下进行实验，实验结果（见表4）。实验表明：孪联型表面活性剂在高温、高矿化度、很宽的pH值范围内均能保持良好的发泡性、泡沫稳定性和超低的界面张力，具有优良的乳化降粘和洗油性能。

表4 孪联型表面活性剂在不同条件下的性能

3 现场试验情况

现场试验选择在具有显著稠油油藏特点的小洼油田进行，小洼油田洼 38块发育 S3、D3、D2三套含油层系，属深层特稠油油藏，地层条件下原油粘度在600 mPa·s左右。由于原油粘度较高，小洼油田采用蒸汽吞吐的方式开采，但仍有大约65%的矿藏原油不能被采出，因而试验寻求一种提高采收率的新技术十分必要。试验过程中分别采用两种方式进行，均收到较好的效果。

3.1 采用一次性注入方式

一次性注入方式即在油井进行蒸汽吞吐前将药剂一次性挤入地层。现场实施3口井，有效率100%，3个月累计产油 743 t，产水 2 871 m3，增油 300 t，增水 641 m3。如：W2939井，对比上周期注采情况（见表5）

3.2 采用“点滴式”注入方式

“点滴式”注入方式即在注汽过程中，药剂采用专用注入设备—双柱塞微型高压计量泵注入，伴随蒸汽一同进入油层，采用“点滴式”注入方式现场实施1井次（观10井），措施前平均日产油1.1 t，措施后平均日产油3.4 t，从图3观10井近2年生产曲线中可以看出，点滴注入孪联型表面活性剂以后，该井日产油明显增加。