刘 凯，赵 洋，王维波，杨 红

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710065；2.陕西省二氧化碳封存与提高采收率重点实验室，陕西西安 710065)

低渗油藏储层致密、裂缝发育，生产开发中单纯靠加压驱替的方法很难采出基质油，渗吸采油是该类油藏基质出油的一种重要方法[1-6]。在水驱的基础上强化渗吸采油是提高低渗油藏开发效果的一种方式，如延长油田[7]提出的“适度温和注水”，通过合理的注入速度达到渗吸和驱替的平衡，在保证驱替的前提下使注入水的渗吸效果最大化；另一种利用渗吸采油的方式是化学渗吸[8-10]，通过表面活性剂改变渗吸液的化学性质从而提高渗吸采收率。化学渗吸是一个复杂的物理化学过程，国内外学者针对油藏条件、储层原油物性、注入水的水质等对渗吸效果的影响进行了大量研究[11-12]，但以往的研究多集中于某一个方面，难以有效指导现场应用。

延长油田杏子川某油区主力开发层系为长2和长6储层，储层渗透率0.19×10-3～12.18×10-3μm2，属于典型的低渗透油藏，储层致密、裂缝发育，水驱采收率低。文中以提升延长油田低渗油藏渗吸采收率为目的，研究不同界面张力-润湿性组合的渗吸液体系对于渗吸效果的影响规律，筛选出最佳的化学渗吸体系，为矿场应用提供技术支撑。

1 实验部分

1.1 仪器及材料

(1)实验仪器为TX500C旋转滴表界面张力仪、JC2000D4M型接触角测量仪、恒温箱、岩心驱替装置；

(2)实验用渗吸瓶为定制amott瓶，最小刻度为0.01 mL；

(3)实验用表面活性剂如下：A为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，非离子型；B为聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物，非离子型；C为脂肪醇聚氧乙烯醚，非离子型；实验用水根据油田矿场地层水组成配置，其中，Ca2+和Mg2+离子浓度8 352 mg/L，Na+离子浓度 25 942 mg/L，总矿化度94 109 mg/L。

(4)实验用油为延长油田杏子川采油厂某油区长6脱气原油与航空煤油12混合而成，黏度6.06 mPa·s，与储层原油黏度相近；

(5)实验温度为油藏温度42 ℃；

(6)实验用岩心为天然岩心，长度4.8～5.1 cm，直径2.5 cm，孔隙度为9.03%～12.30%，平均为10.83%；渗透率为7.80×10-3～11.70×10-3μm2，平均为9.16×10-3μm2。采用油驱水造束缚水的方式饱和油，饱和油后在油藏温度下置于实验用油中老化30 d以上，平均含油饱和度32%。

1.2 实验方法

(1)界面张力与润湿性测量。界面张力使用界面张力仪进行测量，润湿性使用接触角测量仪测量。

(2)静态渗吸实验，采用amott瓶自吸法进行实验，步骤如下：①渗吸瓶预先用洗液浸泡12 h，使其内表面为强亲水，使用蒸馏水清洗烘干，待用；②采用实验用水配置渗吸液，烘箱中放置24 h，排出溶解气；③将岩心表面浮油擦净后放入渗吸瓶中，加满渗吸液，密封渗吸瓶；④将渗吸瓶放入恒温箱中，定时记录出油量，直到出油量不变为止。

2 结果与讨论

2.1 渗吸液配制

根据国内外学者的研究[10-14]，渗吸液对渗吸的影响主要是改变油水界面张力、润湿性、乳化性和pH值。乳化性[14]主要是通过乳化分散，从而增强油滴在岩心孔道内的流动能力；pH值[13]则主要是影响渗吸液的乳化能力。本次实验采取静态渗吸的方式，乳化性的作用相对较小，故渗吸液配制指标为界面张力与润湿性。

渗吸过程中，界面张力主要起动力的作用，因此太小的界面张力不利于自发渗吸；润湿性则决定了自发渗吸能否发生[9]。化学渗吸中，表面活性剂的加入会同时改变油水界面张力与岩石润湿性，以往的单因素实验存在较大误差。因此，本实验采取不同配方、不同浓度表面活性剂复配的方式，筛选出不同的界面张力-润湿性组合，考察不同性质组合的渗吸能力，优选出最佳的渗吸液体系。基于此思路，复配19组渗吸液进行静态渗吸实验，配方及实验结果如表1所示。

2.2 渗吸效果评价

2.2.1 静态渗吸采收率

从表1可以看出，单纯的地层水渗吸采收率仅为1.80%，19组不同表面活性剂体系渗吸采收率最低为2.50%、最高为50.00%，计算平均值为17.68%。可见，表面活性剂的加入可以促进自发渗吸的发生，化学渗吸的效果要好于地层水渗吸。不同渗吸液体系提高采收率效果差别较大，说明静态渗吸采收率受到渗吸液体系参数的综合影响，其中编号为10、11、12、14和18的实验提高采收率幅度高达32%～50%。

2.2.2 界面张力与润湿性

根据表1实验结果，分别绘制界面张力与静态渗吸采收率、润湿性与静态渗吸采收率关系图(图1、图2)，分析不同渗吸液配方渗吸效果差别较大的原因以及界面张力和润湿性分别对静态渗吸采收率的影响规律。

表1 静态渗吸实验参数

从图1中可以看出，高界面张力值更有利于静态渗吸，当界面张力小于0.01 mN·m-1时，静态渗吸采收率最高只能达到14.29%，平均为7.22%。当界面张力为0.01～0.10 mN·m-1时，通过计算可以得到，静态渗吸采收率平均值为26.84%；当界面张力为0.1～1.0 mN·m-1时，通过计算可以得到，静态渗吸采收率平均值为21.6%，渗吸采收率相差不大，渗吸采收率高点集中在0.1 mN·m-1附近。由于在渗吸过程中界面张力为渗吸的动力，所以较低的界面张力不利于渗吸过程的进行，与实验结果相吻合。

从图1可以看出，当界面张力小于0.01 mN·m-1时，润湿性的改变不会显著影响静态渗吸采收率，说明此范围内界面张力是制约静态渗吸采收率的主要因素；当界面张力大于0.01 mN·m-1时，界面张力与静态渗吸采收率之间没有明显规律，说明此范围内渗吸采收率受到界面张力和润湿性的共同影响。

图1 界面张力-静态渗吸采收率关系

从图2中可以看出，表面活性剂的加入可以显著提高渗吸液的润湿性，从弱亲油转变为亲水，实验条件下接触角最多可以降低到19.3°，接触角对静态渗吸采收率的影响没有明显规律，低接触角不一定带来高的静态渗吸采收率，说明润湿性的影响主要使渗吸能够自发进行，由于不涉及油膜脱落等过程，润湿性改变黏附功的机理在静态渗吸当中作用很小。

图2 润湿性-静态渗吸采收率关系

从图1可知，界面张力大于0.01 mN·m-1时，高接触角时反而渗吸采收率整体更高。当接触角小于30°时，静态渗吸采收率最高为26.67%，平均为10.66%；当接触角大于30°时，静态渗吸采收率最高为50%，平均为33.15%。从图2、表1可知，当接触角大于30°时，渗吸液的界面张力平均为0.096 mN·m-1；当接触角小于30°时，界面张力则减小到0.043 mN·m-1，这是由于低的接触角需要更高的表面活性剂浓度(接触角小于30°时，表面活性剂浓度平均为0.259%；接触角大于30°时，表面活性剂浓度平均为0.190%)，从而导致界面张力降低。因此，化学渗吸时若使用表面活性剂类润湿剂，应使用合适的浓度，避免为了追求低接触角导致界面张力过小。

2.2.3 渗吸最佳体系参数

从界面张力和润湿性对静态渗吸采收率的影响可以看出，静态渗吸采收率主要受到渗吸液综合性质的影响，单一因素不存在明显规律。为了表征每一个因素对静态渗吸采收率的影响程度，使用SPSS数据分析软件进行贡献度分析，研究各因素对于静态渗吸采收率的贡献大小。结果表明，界面张力贡献度为72.3%，润湿性贡献度为27.7%，即在实验条件下，界面张力对静态渗吸采收率的贡献程度要远远大于润湿性，与前面的分析相吻合。

根据实验结果，绘制界面张力-润湿性-静态渗吸采收率关系图(图3)，研究渗吸液最优性质组合。从图中可以看出(绿色虚线框内)，实验条件下，界面张力为0.05～0.20 mN·m-1、润湿角为27.1°～52.1°时，静态渗吸效果较好，渗吸采收率为14.29%～50.00%，平均为35.65%。通过分析静态渗吸采收率大于20% 的渗吸液体系(表1)，杏子川低渗油藏化学渗吸最佳体系为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与脂肪醇聚氧乙烯醚复配体系。其中，当椰子油脂肪酸二乙醇酰胺质量分数为0.075%～0.200%、脂肪醇聚氧乙烯醚质量分数为0.025%～0.150%时，复配体系的室内静态渗吸采收率大于30%。

图3 界面张力-润湿性-静态渗吸采收率关系

3 结论

(1)化学渗吸效果受界面张力和润湿性双重控制，在实验条件下，界面张力、润湿性对静态渗吸采收率的贡献程度分别为72.30%和27.70%。静态渗吸过程中，界面张力为渗吸作用的主要动力，润湿性控制着渗吸作用的自发进行，因此，渗吸剂筛选不必过于追求超低界面张力，否则会影响渗吸效果及增加成本。

(2)杏子川油田渗吸液体系界面张力为0.05～0.20 mN·m-1、润湿角为27.1°～52.1°时，静态渗吸效果较好。

(3)矿场应用的表活剂体系建议为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺与脂肪醇聚氧乙烯醚复配体系，其中椰子油脂肪酸二乙醇酰胺质量分数为0.075%～0.200%，脂肪醇聚氧乙烯醚质量分数为0.025%～0.150%，室内静态渗吸采收率大于30%。