滨南低渗透区块表面活性剂驱可行性研究

高鲜花，刘艳华

（中国石油化工胜利油田分公司滨南采油厂，山东滨州 256600）

滨南油田低渗透油藏主要分布在滨649、滨660、滨644、滨37-363、滨657块、毕家沙四中下等13个区块，油藏平均渗透率为23.3×10-3μm2，地质储量为3640.45×104t，占滨南油田总地质储量44.5%[1,2]。低渗透油藏在开采过程中，由于储层物性差，渗透率低，水井欠注严重[3-6]。滨南油田低渗透区块非均质性强，储层粘土含量高，在注水开发中粘土颗粒膨胀运移，堵塞地层孔隙，造成渗透率再度下降，水驱效率降低[7-11]。合适的表面活性剂可以抑制粘土膨胀，减缓储层伤害，降低注入压力，减小油藏渗流阻力，有效提高原油采收率[12-15]。对低渗油藏驱油效率的提高、水驱效果的改善具有重要意义。

1 室内实验

1.1 仪器与试剂

实验仪器：JJ2000B型旋转滴界面张力测定仪；DHG型电热式鼓风干燥箱；动态驱替装置（主要包括中间容器、双联恒温箱、岩心夹持器、平流泵等）。

实验试剂：自制表面活性剂LY、无机盐（KCl、NH4Cl、MgCl2、CaCl2、NaHCO3）、十二烷基苯磺酸钠、AES、吐温80、十二烷基磺酸钠、石油磺酸盐。

1.2 实验方案

针对低渗透油藏在长期水驱中因粘土膨胀、微粒分散运移，造成储层渗透率下降、原油采收率较低的问题，自制了适合该类油藏的驱油用表面活性剂。分别从界面活性、润湿性、防膨性、耐腐蚀性、吸附性及驱油性六个方面对表面活性剂进行性能评价。并结合滨南油田低渗透区块流体性质及储层敏感性分析表面活性剂适用的可行性。实验选取低渗透区块脱水脱气原油、地层水为实验流体。

1.3 表面活性剂性质研究

1.3.1 界面活性 配制不同质量分数0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%、0.8%的LY溶液，分别测定各溶液油水界面张力随时间的变化（见图1）。

由图1可以看出，当LY剂质量分数为0.1%时，油水界面张力最低，界面活性最好。大于0.1%时，界面张力随质量分数的增加而降低。可见该剂的适宜用量为0.1%，在低浓度下有很好的界面活性。

考察不同矿化度下，LY剂界面活性随时间的变化。分别配制矿化度为0 mg/L、2 000 mg/L、5 000 mg/L、10 000 mg/L、50 000 mg/L、100 000 mg/L、150 000 mg/L、200 000 mg/L的矿化水，以不同矿化度的水质为溶剂配制质量分数为0.1%的LY剂溶液，进行油水界面张力的测定。矿化度对LY剂界面活性的影响（见图2）。

由图2可以看出，随着矿化度的增大，LY剂界面活性逐渐增强，当矿化度为150 000 mg/L时界面张力降至最低。矿化度对LY剂界面活性的影响主要是由于水相中无机盐的存在，削弱了表面活性剂分子间的电性排斥，使活性剂分子在油水界面排列的更为紧密，界面处表面活性剂吸附量增加，油水界面张力降低。

1.3.2 润湿性 在80℃下将岩片置于原油中浸渍10 d，形成亲油表面，分别将岩片放入去离子水、表面活性剂溶液中浸泡8 h，达到吸附平衡，测定岩片与去离子水的接触角，结果（见表1）。

表1 表面活性剂润湿性比较

比较各表面活性剂对油湿岩片润湿性的改变，由表1可以看出，经LY剂处理的岩片接触角最小，润湿性最好。可见该剂具有一定的润湿反转作用，能够改善油湿储层润湿性，当表面活性剂与亲油表面接触时，亲油基吸附于亲油表面，亲水基向外，使表面的亲油性减弱，亲水性增强。

1.3.3 防膨性 比较防膨剂与LY剂的防膨性能，各试剂质量分数均为0.1%，其中KCl+NH4Cl质量分数为0.05%KCl+0.05%NH4Cl。测定膨润土在去离子水中的膨胀率为12.86%，以去离子水做空白对比，得到各溶液的防膨率（见表2）。

表2 不同试剂防膨性能比较

不同试剂的防膨性能比较表明，LY剂的防膨率为26.67%，防膨性最好。

1.3.4 耐腐蚀性 实验采用N80钢片放置在10%表面活性剂溶液中，在90℃恒温水浴中反应24 h，测试钢片的腐蚀速率。经测定，其腐蚀速率仅为2.5 g/（m2·h），小于石油行业规定的标准值6 g/（m2·h），说明该剂的耐腐蚀性能够满足现场施工的需求。

1.3.5 吸附性 比较LY剂与常规表面活性剂石油磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵在岩心中的吸附量（见图3）。

由图3可以看出，LY剂的最大吸附量介于阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵与阴离子表面活性剂石油磺酸盐之间，且吸附量值更接近石油磺酸盐。LY剂存在一定的吸附性，但吸附量较小，可以有效减小表面活性剂在岩石缝隙中的滞留损失量。

1.3.6 动态驱油性 考察表面活性剂的动态驱油性，以地层水配制0.3%的LY溶液，脱水脱气原油为实验流体，在恒温60℃下，原油饱和岩心后，分别进行注水驱油、表面活性剂驱油，记录驱入过程中压力的变化，计算驱油效率。

（1）降压增注，比较岩心在表面活性剂驱前后的压力变化，评价不同渗透率岩心动态驱替过程中表面活性剂的降压效果（见图4）。

由图4中注入压力随时间的变化可以看出，随着表面活性剂的注入，注入压力有明显的降低，结合防膨性说明该剂具有抑制粘土膨胀、颗粒运移的能力，能有效改善岩心的渗透率，从而达到降压增注的目的（见表3）。

表3 降压实验结果

表4 驱油实验结果

表5 滨南油田低渗透区块流体性质

从降压效果来看，对于不同渗透率的岩心，表面活性剂驱后平均压降为28%。

（2）驱油效率，通过动态驱油实验，计算岩心饱和原油之后的水驱采收率及剂驱采收率（见表4）。

不同渗透率岩心的驱替实验表明，水驱之后LY剂可平均提高驱油效率8.62%。

2 低渗透区块表面活性剂驱可行性分析

2.1 流体性质分析

油藏流体性质是影响表面活性剂性能及适用性的一个重要因素，以滨南油田低渗透代表性区块来分析流体性质，从而为该类区块表面活性剂驱的可行性研究提供依据（见表5）。滨南油田低渗透区块原油密度为0.84～0.87g/cm3，地层水矿化度为 50 000～180 000 mg/L，水质为CaCl2型。

2.2 储层敏感性分析

评价滨南油田低渗透区块储层敏感性，分析潜在的伤害因素，选取代表性的区块进行储层敏感性比较。

表6 滨南油田低渗区块储层敏感性

区块储层敏感性存在的共同点是均具有一定程度的水敏性，在水驱中粘土颗粒易膨胀，部分层系会发生较为严重的微粒运移，堵塞地层，对注水开发效果有一定的影响。

表7 低渗透区块粘土矿物组成

从滨660块、644块的粘土矿物组成来看，伊利石、高岭石、伊蒙混层含量较高。伊蒙混层在注水过程中易发生粘土膨胀，造成孔隙喉道缩小、渗透率下降，是引起储层敏感性的主要因素。高岭石在岩石孔隙中的固着力较弱，流体作用下易发生机械移动，堵塞喉道。

2.3 表面活性剂适用性分析

滨南油田低渗透区块平均渗透率23.3×10-3μm2，孔隙度15%～20%，原油密度0.84～0.87 g/cm3，粘度10～23 mPa·s，地层水总矿化度 69 710 mg/L。储层粘土矿物含量高，在注水开发中粘土矿物易水化膨胀、分散运移，造成孔喉堵塞，渗透率下降，注水压力升高，水量下降。

表面活性剂LY剂以低渗油藏储层物性为出发点，在常规表面活性剂基础上，强化界面活性、润湿性、驱油性能，并针对低渗油藏渗透率低、孔隙度小、粘土颗粒膨胀运移的问题，将表面活性剂功能与防膨功能结合起来，在增强驱油效率的同时抑制粘土膨胀，有效提高低渗透油藏原油采收率。

综合储层物性及流体性质，滨644块、660块、37-363 块储层渗透率＞10×10-3μm2，地层水为 CaCl2型，矿化度范围为55 198～175 900 mg/L，油藏温度＜120℃，原油粘度＜100 mPa·s，具备表面活性剂适用的基本条件。从滨南低渗透代表区块储层敏感性来看，共同点是粘土含量高，水敏性强，粘土易膨胀。而所研究的表面活性剂兼具驱油性能及防膨性能，在提高驱油效率的同时抑制粘土颗粒的水化膨胀及分散运移，可有效提高原油采收率。LY剂在滨644块、660块、37-363块具有适用性，对改善低渗透区块注水开发效果具有可行性。

3 结论

兼具驱油性能及防膨性能的表面活性剂能够降低油水界面张力，抑制粘土颗粒的分散运移。在地层水中，LY剂与原油之间的界面张力可降低至10-3mN/m；对粘土矿物的防膨率为26.67%；该剂的腐蚀速率为2.5 g/（m2·h），小于石油行业规定的标准值6 g/（m2·h），满足现场施工的需求；对于不同渗透率岩心，水驱之后LY剂平均提高驱油效率8.62%，平均压降率为28%，具有明显的降压增注效果。

通过对表面活性剂进行性能评价，结合滨南油田低渗透区块储层物性及流体性质，得出滨644块、660块、37-363块表面活性剂驱具有一定的可行性。滨南低渗透区块粘土含量高，将兼具防膨作用的表面活性剂应用于低渗透区块，在提高驱油效率的同时，抑制粘土颗粒的水化膨胀，减缓储层的水敏性伤害，降低水井注入压力，达到降压增注的目的。

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