高温高盐地层润湿性改变提高采收率技术

王登科，禚 杨，郭津瑞，陈庆丽

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.新疆油田油气储运分公司，新疆克拉玛依 834000；3.辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦 124010；4.胜利油田分公司河口采油厂，山东东营 257200）

近年来我国大部分油田尤其是东部沿海油田已进入高含水阶段，为了稳定原油产量，满足我国经济发展的需求，表面活性剂驱、聚合物驱以及二元复合驱等化学驱油为代表的三次采油技术日益重要。表面活性剂在三次采油中扮演着重要的角色，三次采油用表面活性剂的主要目的是降低油水界面张力，降低至超低界面张力[1]即10-3mN·m-1。为了让地层孔隙中的残余原油形变和流动，一般将油藏中油水界面张力降低至超低界面张力区，并且常常使用阴、非两种离子体系来实现超低界面张力，以期实现润湿性转变。

1 表面活性剂对砂岩的渗析

油藏润湿性作为油藏界面现象的一个重要参数，润湿性的改变对油水渗透率、残余油、毛管力、电性特征以及注水特征等具有本质的影响，进一步影响原油的采出程度。其中就可以通过表面活性剂来提高毛细管自吸[2]，其根本目的就是改变润湿性以便通过毛管力作用将油驱替出来。并且研究表明，水湿地层被改变成油湿地层后一般会使油相渗透率降低，如果可以通过表面活性剂来改变高温高盐地层的润湿性使其转化成水湿，进而就可以达到提高原油采收率的目的。

1.1 研究方法

在研究过程中，通过油饱和7块岩心，其中1块砂岩岩心放入阳离子表面活性剂中，1块岩心以备泡沫驱，其它5块分别放入阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中且插入吸液管，其中表面活性剂包括AA（丙烯酸）AS（烯丙基磺酸钠）与AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠）混合10万盐水体系、阴离子12-2-12与甜菜碱混合的10万盐水体系、AES与TW-60混合的10万盐水体系、阳离子双子12-3-12的DTAB（十二烷基三甲基溴化铵）体系以及AAAS的10万盐水体系。各个体系的配方与原油之间的界面张力（见表1）。

表1 各个体系的配方与原油之间的界面张力

该实验是在室温中进行的，每隔一段时间观察记录吸液管的油量，在利用相关公式作出无因次时间与采收率的关系，从而确定一种表面活性剂的效用，优选表面活性剂。

1.2 实验方法

1.2.1 实验仪器 125镀铬游标卡尺；电子精密天平渗析移液管；流变仪；pH测定仪FN101-2型鼓风干燥箱；DZTW型调温电热套；可拉硅恒温水浴锅；JJ-1精密增力电动搅拌器；SHZ-III型循环真空泵；烧杯；试管；量筒。

1.2.2 实验用油、水 塔里木稀油；煤油；人工合成盐水密度为1.065 g/L，矿化度100 000 g/L。

1.2.3 实验所用岩心 本实验选用7块砂岩，岩心孔隙度范围16.97%～34.15%，渗透率范围63.28～322.60 mD。

1.2.4 实验步骤（1）取6块岩心，将其洗油、烘干、称干重、量直径及长度；（2）再用模拟地层水饱和至束缚水状态，在称其湿重，计算岩心原始渗透率；（3）用塔里木稀油饱和岩心，驱替至岩心不出水为止，至少驱替10 PV，读出驱出的水量，即饱和油的体积，计算含油饱和度；（4）其中一块用作泡沫驱，其它6块放入相应的表面活性剂中，使其发生渗析；（5）隔一段时间读出相应的岩心渗析油量，根据油量与时间的关系，帅选出结果最佳的表面活性剂，以便泡沫驱用。

1.3 实验现象

经过一段时间的数据记录发现：（1）浸泡在阳离子双子表面活性剂12-3-12、DTAB的岩心不出油，不润湿，岩心表面无任何现象；（2）浸泡在阴离子12-2-12与C14甜菜碱混合的表面活性剂中发现岩石为强润湿，出的油很大一部分吸附在岩心表面上；（3）浸泡在TW-60和AES混合的盐水非离子表面活性剂中的岩心改变润湿性好，属于中性偏油湿且出油好、持续时间长，油成小滴状密集的呈现在岩心表面；（4）浸泡在AAAS和AES混合的表面活性剂中的渗析效果最好；（5）浸泡在AAAS的10万盐水的表面活性剂渗析不太好，在岩石表面出现线状渗析，改变润湿不强烈，出油效果及采收率不理想。

2 表面活性剂渗析体系采收率的效果评价

2.1 水测渗透率

7块岩心的基本数据（见表2）。

2.2 岩心渗析[3]

根据公式：

表2 基本数据

可得到无因次时间。

其中：K-比例系数，岩心绝对渗透率，D；φ-岩心孔隙度，mL/mL；σ-表面活性剂与原油界面张力，N/m；uw-水的粘度，mPa·s；uo-油的粘度，mPa·s；T-渗析时间，h。

进而得出每个岩心的采收率随时间的变化（见图1）。

图1 采收率与无因次时间之间的关系

由上图1可以看出来，所有曲线整体刚开始趋于上升阶段，随着时间的推移，曲线趋于平缓，斜率降低，其中21号斜率最大，采收率变化明显，利于增产。

2.3 小结

从表3也可以得出，中性润湿的采收率最高，其次是强水湿，最后是强油湿。

3 AES+AAAS的表面活性剂泡沫体系提高采收率的效果评价

为了研究该表面活性剂泡沫驱提高采收率的效果，给AES+AAAS表面活性剂中通入氮气[4]（气液比是2:1），来评价该表面活性剂泡沫驱的效果，并且氮气泡沫驱在气液比2:1的情况下发泡能力好，泡沫阻力大，且起泡稳定。

3.1 起泡质量评价

通过罗氏起泡器对该表面活性剂的起泡性能进行测试实验数据如（见表4）。

表3

表4 面活性剂的的起泡性能实验数据

通过表4可以看出:该表面活性剂随着温度的增加，起泡高度越来越大，在90℃是达到最大，且稳泡时间长，总体评价来说，该表面活性剂起泡性能良好，可用作泡沫驱。

3.2 泡沫驱油室内评价

取30号岩心进行泡沫驱油评价该岩心的水驱、泡沫驱以及后续水驱的采收率与PV的关系（见图2）。

图2 采收率与PV的关系图

从上图2可以看出，水驱阶段采收率只有20%左右，但泡沫驱替后，使得岩心的采收率有很大幅度的提升，达到53%左右。

虽然经过泡沫驱替19个PV后，驱替效果已不显著，但后续水驱仍是使得采收率提高了6%左右，这是因为经过泡沫驱替后改变了岩心里面油水的分布状况，且也改善了岩心内油水的润湿性。

由残余阻力系数[5]：

其中:P1-泡沫驱后注水时岩心两端的压差，MPa；

P2-泡沫驱前注水时岩心两端的压差，MPa。

4 结论

（1）对于高温高盐地层中砂岩而言，阳离子双子表面活性剂改变润湿性效果不明显，甚至可能使得砂岩润湿性向油湿转变，不利于采收率的提高。

（2）经过表面活性剂润湿后，岩心为中性润湿的采收率最高，其次是水湿，最后是油湿。

（3）阳离子和非离子表面活性剂改变砂岩的润湿性效果良好，可以加大力度研究。

（4）AAAS+AES混和的表面活性剂氮气泡沫驱效果显著，值得进一步研究。

[1]朱鹏飞.油/水界面超低界面张力体系设计及机制研究[D］.山东大学，2012.

[2]何志刚.毛管力自吸采油[J］.科技导报，2011，29（4）：39-43.

[3]周凤军，陈文明.低渗透岩心渗吸实验研究[J］.复杂油气藏，2009，2（1）：54-56.

[4]吴发英，等.氮气泡沫驱替实验研究[J］.内蒙古石油化工，2012，（19）:93-94.

[5]付美龙，唐善法，黄俊英.油田应用化学[M］.武汉：武汉大学出版社，2005.