蒸汽驱用表面活性剂的室内实验*

2014-03-08时光耿志刚赵法军

油气田地面工程 2014年10期

时光耿志刚赵法军

蒸汽驱用表面活性剂的室内实验*

董龙1；2刘永建1时光1耿志刚1赵法军1

1东北石油大学石油工程学院；2大庆师范学院化学化工学院

稠油热采添加剂是在蒸汽的协同作用下进入油藏，改善油藏岩石的湿润性及界面张力，使岩石表面变亲水，有效溶解胶质和沥青质，从而提高注蒸汽热采效果。取质量分数为5%的木质素磺酸盐表面活性剂CRF溶液，根据GB11278—89测定（20℃）表面张力。表面活性剂溶液的表面张力为30.2mN/m。由三管驱油实验结果可知：高、中、低3个填砂模型的剩余油饱和度分别降低了2.5%、4%和6%，总采收率达到65.7%，提高了6.7个百分点。由此可以看出，木质素磺酸盐表面活性剂能提高岩心的采收率。

表面活性剂；蒸汽驱；采收率；稠油；实验

我国稠油资源丰富，胜利、辽河及新疆等油田都存在着大量的稠油油藏。稠油的黏度高，可达几万到十几万毫帕秒，沥青质、胶质含量大[1]。蒸汽驱是蒸汽吞吐后提高原油采收率的重要技术，在国内外油田已大规模应用[2]。稠油热采添加剂可在蒸汽的协同作用下进入油藏，改善油藏岩石的湿润性及界面张力[3]，使岩石表面变亲水，有效溶解胶质和沥青质，从而提高注蒸汽热采效果。

1 实验过程

将芦苇造纸黑液溶于水，过滤，除去杂质，用10%的硫酸调节pH值为2，静置、沉淀、离心分离，在50℃下真空干燥，研磨粉末，得到木质素样品，保存备用。用10%的NaOH溶液溶解一定质量的木质素，置于0.3L的高压反应釜中，使之与O2、H2O2进行反应。反应后冷却至室温，经抽滤、干燥后提纯得样品。取部分样品与亚硫酸钠、甲醛和壬基酚溶解，加入密闭耐压反应釜中，开始搅拌并升温到40～60℃，反应结束后冷却至室温。将上述反应物过滤收集获得沉淀物，将沉淀物在50℃下进行真空干燥，可得到棕色固体粉末，即为实验室自制驱油剂CRF木质素磺酸盐表面活性剂。

表面张力的测定：取质量分数为5%的木质素磺酸盐表面活性剂CRF溶液，根据GB11278—89测定（20℃）表面张力。

开展单管模型驱替实验和三管并联一维管式模型实验。

2 结果与讨论

2.1 木质素磺酸盐表面活性剂表面张力测定

在实验中，由于反应温度较高，并且在木质素溶液中含有重金属离子，因而有利于OH·的生成。采用氧化断链的方法使木质素发生羟基化和木质素芳香环的开环反应等，分子量降低并发生均一化，通过侧链引入壬基酚的方法，能够使木质素表面张力降低[4]。从表面活性剂溶液表面张力曲线可以看出，质量分数为5%的木质素磺酸盐表面活性剂CRF溶液的表面张力最低为30.2mN/m。

2.2 蒸汽+表面活性剂提高采收率实验

单管模型实验的岩心渗透率为4.89μm2，用于蒸汽和蒸汽+表面活性剂CRF的填砂管的含油饱和度分别为65.3%和65.5%。单管实验表明，蒸汽驱的岩心剩余油饱和度为14.37%，采收率为78%；蒸汽+表面活性剂CRF的岩心剩余油饱和度为11.13%，采收率达到83%，比单纯蒸汽驱高出5%。

将处理过的砂粒按不同粒径依照行业标准制作成渗透率为高、中、低3个级别的填砂岩心来模拟油层的非均质性，实验均在等温（200℃）条件下进行。

从三管填砂岩心驱油效率结果可以看出，三管实验中单一使用蒸汽驱时的低、中、高填砂模型的剩余油饱和度分别为42.1%、22.6%和12.1%，总体采收率为59.0%；而添加表面活性剂之后的低、中、高个填砂模型的剩余油饱和度分别为36.1%、18.6%和9.6%，总采收率达到65.7%。由此可见，在非均质油藏蒸汽驱过程中，合成的木质素磺酸盐表面活性剂能够显著改善低岩心的波及效果，提高低渗透岩心的驱油效率，使总体采收率提高6.7%。

2.3 蒸汽/蒸汽+木质素表面活性剂岩心两端压差

从蒸汽/蒸汽+木质素表面活性剂岩心两端压差曲线图可以看出：注入表面活性剂CRF后，在驱替的中后期填砂岩心两端的压差逐渐增大，蒸汽明显发生了转向，说明木质素表面活性剂CRF在稠油油藏蒸汽驱过程中具有改善蒸汽波及效率和提高驱油效率的双重作用。