稠油油藏蒸汽吞吐开发驱油助排剂优选及性能研究

于浩洋

（东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）



稠油油藏蒸汽吞吐开发驱油助排剂优选及性能研究

于浩洋

（东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）

为改善辽河油田欢127块稠油井蒸汽吞吐中后期的吞吐效果，解决包括注入蒸汽过程中的冷凝水带来的稠油乳化现象、稠油降黏、原油中重质成分沉积老化等问题，需要在稠油注汽开采的中后期加入一定量驱油助排剂，以此破坏油包水乳状液及岩石表面的油膜，降低地层流体黏度，提高原油流动性，从而达到使原油增产，提高采收率的目的。因此本文针对欢127块具体问题，对降黏助排剂进行对比并优选出了适合欢127块油藏特点的驱油助排剂，并利用室内实验对该驱油助排剂性能进行测试及验证。

稠油；吞吐开发；驱油助排剂；室内实验

稠油的开采方式中，蒸汽吞吐是运用较为普遍也较为主要的方法之一。但是随着吞吐轮次的增加，辽河油田超稠油井在注汽开采过程中，开采效果逐渐减弱。通常情况下，可以在稠油注汽开采的中后期加入一定量化学处理剂，以一定的注入技术注入，以此破坏油包水乳状液，破坏岩石表面的油膜，使地层流体的黏度降低，原油的流动性增大，油层渗透率增加，达到原油增产，采收率提高的目的［1］。因此研究适应于目前油藏开采状况的驱油助排剂具有一定的现实意义。

1　驱油助排剂作用机理

高温流体流过微小孔道时与加入的驱油助排剂共同作用，迅速剥离出长期覆盖在岩石表面、沉积老化的胶质、沥青质和半极性成分等相互交联的大分子，促使地层孔道、蒸汽流通空间和油流通道相对增大，注入压力也随大分子的剥离而降低。同时，油体与驱油助排剂在流动过程中产生冲击时并发生化学反应，伴随有气体的释放，该气体使油层的混合流体膨胀，造成地层压力的上升和能量的升高［2］。

2　驱油助排剂室内试验研究

2.1驱油助排剂的制备

2.1.1分类孪连表面活性剂的结构是由两条疏水链、一个联接基团和两个亲水基团组成的。（1）根据亲水基所带电荷种类，孪连表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、聚氧乙烯型和混合型，阳离子-非离子型及阴离子-非离子型；（2）根据疏水链的种类，孪连表面活性剂可分为碳氟型和碳氢型。

2.1.2合成孪连表面活性剂主要合成方法如下：

（1）阴离子型孪连表面活性剂，通过系列长链环氧烷与不同短链二醇，有乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇合成系列中间体，再与1，3-丙烷磺酸内酯反应得到了疏水链长度不同和连接基长度不同的7种磺酸盐孪连表面活性剂。其反应通式如下：

（2）阳离子型孪连表面活性剂，目前主要针对季铵盐型阳离子型表活剂进行研究。简单的双季铵盐孪连表面活性剂R（CH3）2N+（CH2）nN+（CH3）2R（R为长链）的合成可按反应式（1）的路线进行，反应物应在无水乙醇中反应2 d～3 d，反应产物重结晶纯化［3］。

（3）非离子型孪连表面活性剂，该类型表面活性剂可由孪连二醇与环氧乙烷反应制得，反应式如下：

2.1.3性质

（1）高表面活性，低临界胶束浓度：在孪连表面活性剂中，联接基团以化学键连接两个离子头基，通过化学键力约束了排斥倾向，因而排斥倾向被大大削弱，碳氢链相互之间疏水结合力加强，因此，表面上孪连表面活性剂排列更加紧密，具有更低的表面能和很高的表面活性［4］。

（2）很低的Krafft点，良好的水溶性：离子型孪连表面活性剂的Kraff点一般在0℃以下，具有良好的水溶性，在硬水中，羧酸盐型溶解性甚至也可以很好的保持。

（3）优良的润湿性：孪连表面活性剂的润湿能力均好于十二烷基硫酸盐［5］，润湿能力的强弱受联接基团的影响，润湿能力的大小对应表面张力的大小。

（4）独特的流变特性：一些短联接基的孪连表面活性剂水溶液流变性独特，黏度随着溶液浓度增大而增大，但溶液浓度继续增大时，胶束由网状结构转变为分枝线状胶束，溶液黏度随之降低［6］。

（5）高的增溶能力：增溶作用只发生在CMC以上。孪连表面活性剂的CMC值低于常规表面活性剂，这是由于在水溶液中，这种表面活性剂更易形成胶束，有更强的增溶性。

（6）优异的协同效应：离子头基之间的静电引力引起了表面活性剂分子之间的相互作用。由此可以看出，孪连表面活性剂与常规表面活性剂之间的协同作用要大于常规表面活性剂。

表1　质量分数与稠油黏度实验结果（50℃，mPa·s）

（7）由于阴、阳离子型孪连表面活性剂在界面上的紧密排列，从而形成黏性更大、更稳定的界面膜，这种表面活性剂一般起泡和稳泡能力均较强。

2.2驱油助排剂性能实验

为提高驱油助排效果，通过室内研究分析，提出应用孪连表面活性剂为主驱油助排剂。孪连表面活性剂水溶性较好，表面活性在油-水界面较高；润湿性在含油岩石表面好，可以迫使油膜剥落，使分散原油，原油的乳化能力增强；固体吸附量小。

通过对欢127稠油区块油井取样分析，进行配方研究与调整，结果如下：

2.2.1降黏程度实验应用正交试验法，选用指标分别为降黏率、润湿性、界面张力，将表面活性剂质量分数配制为0.1%～0.3%，与所选取的油样按8：2、7：3、6：4的油、水比例混合，搅拌2 min～3min后，测出其降黏程度（见表1）。分析表1中数据可知，稠油油样的黏度，在溶液质量分数超过0.2%时，均呈现出大幅度下降趋势，最高可达到97.5%以上，为了保证现场应用效果决定高温表面活性剂应用浓度为0.3%。

2.2.2洗油能力实验选取厚度为0.5 cm的天然岩心放入不同稠油样品侵满油后取出，取出后将其放入配制好的溶液中浸泡10min，对其洗油能力进行观察，观察结果（见表2）。

表2　驱油剂对不同黏度原油的洗油能力

2.2.3耐温性能实验配制0.3%的驱油剂，在高压釜中恒温固定的时间，耐温性可以从水溶液表面张力变化情况的考查情况看出，观察结果（见表3）。

表3　高温处理前后驱油剂水溶液表面张力

从表3可以看出，驱油剂耐温可达300℃，表面张力低于28mN/m。

2.2.4破乳脱水实验将配制好的质量分数为0.3%的溶液按7：3的油、水比例与原油混合，混合溶液搅拌后，依据联合站使用的质量分数，分别加入欢四联、欢二联所使用的破乳剂，恒温60℃静置放置15 min、30min、45min、60min后，对破乳含水率进行监测，实验结果（见表4），分析表4中数据可知，稠油破乳脱水过程中，所使用的配方溶液不会对生产产生不良的影响。

3　结论

（1）欢127块主要应用蒸汽吞吐的方式对稠油进行开采，随吞吐轮次的增加，注气开采中后期的效果逐渐变差。开采效果不佳主要由于流体黏度增加，流动性变差，使油层渗透率降低，稠油与水形成油包水乳状液是原油黏度增加的主要因素，化学处理剂的加入可以破坏油包水乳状液的结构，剥离岩石表面的油膜，达到原油增产，采收率提高的目的。本文针对欢127块具体问题，对降黏助排剂进行优选，最终选用了孪连表面活性剂为主驱油助排挤。

表4　破乳脱水实验结果（60℃）

（2）优选出了适合欢127块油藏特点的驱油助排剂，该降黏助排剂在室内实验条件下，洗油率≥90.5%；降黏率可达97.5%；耐温可达300℃；20℃下表面张力26mN/m。

［1］冯海船．孤东油田聚合物驱油技术发展现状及展望［J］．胜利油田职工大学学报，2006，20（2）：43-44．

［2］尉小明，柳荣伟，赵金姝．水平井开采中后期降黏助排技术研究［J］．特种油气藏，2010，17（3）：99-100．

［3］Zana R.Benrroau A，Rueff R.Alkanediyl-aα，bis（dimerhylalk-ylammonium bromide）surfactants 1 effect of the spacer chain length on the critical m icelle concentration and micelle ionization degree［J］.Langmuir，1991，（7）：1072-1075.

［4］池田功，崔正刚．新型Gemini阳离子表面活性剂的合成和性能（2）［J］．日用化学工业，2001，34（4）：36-38．

［5］Zhu Y-P，Masuyama A，Kobata Y，et al.Double-chain surfactants with two carboxylate groups and their relation to similar double-chain compouds［J］.JColloid Interface Sci，1993，（158）：50-45.

［6］Kern F，Lequeux F，Zana R，et al.Dynamical properties of saltfree viscoelastic micellar soutions［J］.Langmuie，1994，（10）：1714-1723.

The research on the oil displacement technology of huff and puff developm ent by steam in heavy oil reservoir

YU Haoyang
（Petroleum Engineering Institution，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China）

To improve the huff and puff effect of Huan 127 block of Liaohe oilfield in later period，and solve the problems including heavy oil emulsification phenomenon condensed water，reduced viscosity of heavy oil and sedimentary of composition in the process of steam，we need to inject some oil displacement agent in later development period，which can damage the oil film of w/o emulsion and surface of the rock，reduce the formation fluid viscosity and improve crude oilmobility so as to improve crude oil production and enhance the recovery efficiency.Aming at the problems in Huan127 block，this paper compared and selected the suitable oil displacement agent suitable for reservoir of Huan127，and tooh advantage of indoor experiment to text its performances.

heavy oil；huff and puff development；oil displacement；laboratory experiment

TE357.46

A

1673-5285（2016）07-0046-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.011

2016－05-17