阴离子表面活性剂在三塘湖油田的适用性研究

李明晶，吴一慧，黄宏度

（长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100）

王洋

（中石油吉林油田分公司勘探开发研究院，吉林 松原 138000）

三塘湖油田西峡沟区块稠油储量较大，埋藏深度600～800m，原油黏度425mPa·s，渗透率2.17mD，属于低孔特低渗、中等埋藏深度、低温低压的普通稠油油藏［1－4］。为了提高油田产量，笔者选用表面活性剂，通过化学驱油的方式来降低油水界面张力，再根据试验结果来不断地优化驱油配方，最终确定驱油复配体系。

1 试验部分

1.1 试剂的选择

表面活性剂是由2种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。其在溶解于水中以后，可以降低水的表面张力，并能够提高有机化合物的可溶性［5］。笔者选用2种常用的阴离子表面活性剂:石油羧酸盐和石油磺酸盐，分别考察石油磺酸盐单剂、石油羧酸盐单剂及复配比例分别为1／4和1／9时的油水界面张力。

表面活性剂在驱油过程中往往需要加入电解质来调节驱油体系的矿化度，从而达到改善表面活性剂在油水两相分配的目的，这是达到超低界面张力的重要条件 （即油水界面张力在10－3～10－5mN／m数量级范围之内）。由于Na2CO3对改善表面活性剂的吸附性能有利，一些石油磺酸盐体系通常用它作为电解质来调节盐度。所以采用Na2CO3作为电解质来优选出最佳的表面活性剂复配比例，并且考察了NaCl和NaOH作为电解质时的油水界面张力值，从而筛选出在三塘湖油田西峡沟区块进行化学驱油时的最佳驱油配方。

1.2 界面张力测定

使用TX－500旋转滴界面张力仪测定界面张力值；测定温度为45±1℃，测定转速为5000r／min。表面活性剂及其复配体系采用模拟地层水的方法来配制。所得数据均为界面张力稳定值，确保结果能够真实的反映表面活性剂在西峡沟区块的应用情况。

1.3 油水体系

原油样品为吐哈地区三塘湖油田西峡沟区块的脱气原油，密度约为0.901g／cm3，地层水模拟特征见表1。

表1 油田地层水水质分析数据

2 结果与讨论

2.1 石油磺酸盐单剂／Na2CO3条件下界面活性

石油磺酸盐、Na2CO3条件下界面活性试验结果如表2所示，由表2可以看出，在大多数情况下几乎可以使油水界面张力值满足超低界面张力条件。在相同表面活性剂浓度情况下，由于Na2CO3浓度增大，体系pH值增大，原油酸性物质与碱反应生成石油酸皂，油水界面张力降低。但是随着Na2CO3浓度继续增大，过量的Na2CO3会破坏原油中的有机酸在油水相的分配平衡，导致界面张力增大［6］。正如表2中结果所示，在10g／ml电解质浓度的情况下，油水的界面张力较8g／ml浓度而言会有所增大。

2.2 石油羧酸盐单剂／Na2CO3条件下界面活性

在石油羧酸盐单剂、Na2CO3条件下界面活性试验结果如表3所示，由表3可以看出，随着表面活性剂浓度的增大，Na2CO3浓度的增大，界面张力降低。但是基本上没法满足超低条件，这是由于石油羧酸盐单剂与Na2CO3复配后油水界面活性很差，所以采用石油羧酸盐单剂与Na2CO3复配不适合作为该区块的驱油剂体系。

2.3 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时Na2CO3条件下界面活性

在石油磺酸盐／石油羧酸盐为1／4复配体系、Na2CO3作为电解质条件下的油水界面活性试验结果如表4所示。由表4可以看出，复配体系均可使油水界面张力达到超低甚至更低。相同Na2CO3浓度时，随着表面活性剂浓度的增大，油水界面张力减小；但是也会出现油水界面张力增大的情况，其原因可以分析为:界面上活性物质浓度增大，形成高的浓度梯度，其脱附速率增加，因而界面上的活性物质因脱附而减少，所以导致界面张力变大。相同浓度的表面活性剂，当Na2CO3浓度为6g／ml时油水界面张力值最小，效果最好。可认为此时Na2CO3浓度为最佳碱浓度，可使油水界面张力达到最低即效果最好。

表2 石油磺酸盐单剂／Na2CO3条件下界面活性

表3 石油羧酸盐单剂／Na2CO3条件下界面活性

表4 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时Na2CO3条件下界面活性

表5 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／9时Na2CO3条件下界面活性

2.4 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／9时Na2CO3条件下界面活性

在石油磺酸盐／石油羧酸盐为1／9复配体系、Na2CO3作为电解质条件下的油水界面活性试验结果如表5所示。由表5可以看出，复配后油水界面张力随着表面活性剂浓度的增大而降低，表面活性剂浓度在0.1g／ml和0.2g／ml时均可使油水界面张力满足超低界面张力条件。

从以上的试验结果可以看出，在相同电解质条件下，由于石油磺酸盐与石油羧酸盐复配时具有协同增效的作用，所以试验效果好，尤其当复配比例为1／4时试验效果更好。因此，该复配比例是优选出的最佳复配比例。

3 最佳表面活性剂复配下不同电解质的试验效果

3.1 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时NaOH条件下界面活性

在石油磺酸盐／石油羧酸盐为1／4复配体系，NaOH作为电解质条件下的界面活性试验结果如表6所示。由表6可以看出，复配体系对于降低油水界面张力的效果较好，几乎都达到了超低。随着表面活性剂浓度的降低，NaOH浓度增大，界面张力增大。虽然采用NaOH作为电解质也能够达到较好的结果，但是NaOH属于强碱，容易对储层造成伤害，所以一般不采用其作为电解质。

3.2 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时NaCl条件下界面活性

石油磺酸盐／石油羧酸盐为1／4时复配体系，NaCl作为电解质条件下的界面活性试验结果如表7所示。从表7中可以看出，复配后表面活性剂体系均未满足超低界面张力条件。随着NaCl浓度增大，界面张力降低。这是由于NaCl是中性的，不能像Na2CO3和NaOH这类碱性物质一样与石油中的酸性物质生成石油酸皂，所以NaCl作为电解质时，体系降低油水界面张力的能力不强。

表6 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时NaOH条件下界面活性

表7 石油磺酸盐与石油羧酸盐比例为1／4时NaCl条件下界面活性

4 结论

1）由于磺酸盐有效物含量较高，抗钙能力强，所以磺酸盐单剂在Na2CO3作为电解质时，界面活性很好。

2）石油羧酸盐单独应用很难发挥超低界面张力作用。通过与石油磺酸盐复配，所形成的体系在碱性条件下具有超低界面张力性能。

3）依据三塘湖油田西峡沟区块的油藏情况，在进行石油羧酸盐和石油磺酸盐复配后具有协同增效的作用。Na2CO3和NaOH作为电解质都有很好的降低界面张力效果。但由于NaOH属于强碱，会对地层会造成伤害，所以在驱油体系中使用Na2CO3这类弱碱。

4）NaCl作为电解质时，效果不理想，故在驱油配方中不使用NaCl。

5）试验结果表明，低渗透油藏通过选择合适的化学驱油方法可有效地提高其原油采出率，单一表面活性剂通过与碱的复配驱油效果不够明显，而2种阴离子表面活性剂之间的协同效应使试验效果明显改善，可将油水张力值降低到超低界面张力甚至更低，对提高油田的采收率具有显著效果。

［1］黄宏度，姬中复，吴一慧，等 .石油羧酸盐和大庆原油间的界面张力 ［J］.江汉石油学院学报，1992，14（4）:53－57.

［2］尉小明，刘喜林，张建英，等 .稠油乳化降黏开采用表面活性剂的筛选 ［J］.日用化学工业，2002，8（4）:40－42

［3］蒋平 .稠油油藏表面活性剂驱油机理研究 ［D］.北京:中国石油大学，2009.

［4］王学明，刘庆旺，范振中，等 .稠油蒸汽吞吐开采中表面活性剂的筛选和性能评价 ［J］.科学技术与工程，2011（1）:147－158.

［5］陈亮，黄宏度，吴一慧 .石油羧酸盐与不同碳链结构磺酸盐复配体系 ［J］.江汉石油学院学报，2001，23（2）:63－64.

［6］牟建海，李干佐，李英，等 .ASP复合驱油体系瞬时界面张力的研究 ［J］.高等学校化学学报，1999，20（11）:1776－1780.