热化学驱提高海上油田采收率机理研究

2020-09-08乔奇琳常振铁磊磊

辽宁化工 2020年8期

乔奇琳，常振，铁磊磊

（中海油田服务股份有限公司，天津 300450）

海上油田开发的特点是开采启动压力高、采出程度低，原因在于海上油田大部分为稠油油田，原油黏度大、密度高、流动性差，地层为疏松砂岩，易与原油发生黏附，储层润湿性差，原油不易被水驱剥离。为解决水驱提高采收率难点，海上油田引进热化学驱，该技术利用热能和化学体系的特性协同，引起原油黏度和油水两相界面特性的改变，达到大幅度提高原油采收率的目的。本文通过优选驱油体系对N1-1油田的原油进行静态降黏、界面张力、润湿性、岩心电镜、铸体薄片测试和一维模拟驱替实验，分析得出热化学驱对采收率影响的机理。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

仪器：DV-Ⅲ黏度计、NDJ-1黏度计、OLYMPUS电子显微镜、TX-500界面张力仪、TCH-1型铸体薄片扫描仪、S-4800型扫描电镜、一维驱替模型等。

试剂：N1-1油田原油（地面黏度2 720 mPa·s）、WR-1体系（自研）、去离子水、石油醚（沸程为60～90℃）、无水乙醇、丙酮等。

1.2 静态降黏实验

在常温及95℃条件下，将一定质量分数的WR-1体系按7∶3的比例加入油样中，乳化机中充分乳化后，分别放入NDJ-1黏度计和OLYMPUS电子显微镜中测量降黏率的变化和乳化分散状态。

1.3 界面张力实验

把装有WR-1体系和油样的样品管放置于TX-500界面张力仪中，将控制面板上调至95℃，加热30 min，转速设置为5 000 r·min-1，测定界面张力值。

1.4 润湿性实验

采用Amott润湿性指数法测定，制备N1-1油田原油污染后的岩心，分别进行WR-1驱、热驱及热化学驱，测定驱替后的岩心润湿性。

1.5 铸体薄片实验

将有色液态胶注入经过热驱及热化学驱后的岩心孔隙空间，待液态胶固化后磨制成的岩石薄片。将制备好的岩石薄片放置于TCH-1型铸体薄片扫描仪中，测定岩心的空隙总数、面孔率、平均孔径及吼道直径等参数。

1.6 电镜扫描实验

将经过热驱及热化学驱后的岩心放置于S-4800型扫描电镜中，测定岩心形貌变化。

1.7 岩心驱替实验

选用露头岩心为实验岩心，以WR-1体系的最优质量分数为驱替质量分数，对N1-1油田原油进行物理模拟驱替实验，得出各机理测试结果和采收率之间的关系。

2 结果及分析

2.1 静态降黏实验结果

常温及95℃条件下，WR-1体系对N1-1油田原油的静态降黏结果如表1所示。

表1 不同条件下原油降黏结果

通过对各条件下原油乳化粒径的测定发现，常温状态下，WR-1体系可以对N1-1油田原油有很好的乳化性能，但是降黏率较低；高温热水可以较大幅度地降低原油的黏度，然而油水两相各自独立成相，不能形成乳状液；而高温状态下的WR-1体系既可以降低原油黏度，又能形成3～4 μm的稳定乳状液，且乳化粒径远小于岩心的孔隙半径，改善了油水流度比，进而提高原油采收率。

2.2 界面张力实验结果

常温及95℃条件下，WR-1体系对N1-1油田原油的界面张力作用结果如表2所示。

表2 不同条件下界面张力测定结果

通过对不同条件下油水两相界面张力测定发现，95℃条件下，高温水不会降低油水界面张力，界面张力值在10 mN·m-1级别；而WR-1体系，在常温和95℃条件下，都可大幅度降低油水界面张力，达到10-2～10-3mN·m-1级别。

当油水界面张力达到10-3mN·m-1时，采收率会大大提高，此时油滴和岩石间的黏附功降低，启动毛管数增大，使得原油易于被运移启动。

2.3 润湿性测定实验结果

采用Amott润湿性指数法测定润湿指数，根据润湿指数判断岩心的润湿性。常温及95℃条件下，WR-1体系对岩心的润湿性结果如表3所示。

表3 不同条件下润湿性测定结果

上述结果可以看出，高温水驱不能改变岩心润湿性，而常温下，WR-1体系驱替可以使得岩心润湿性发生反转，但是改变幅度小；高温下，WR-1体系驱替可以大幅度改变岩心润湿性，驱替后岩心由亲油性变为亲水性。

2.4 铸体薄片及扫描电镜测定实验结果

将经过热驱及热化学驱后的岩心进行铸体薄片测定，结果如表4所示。

表4 不同条件下岩心铸体薄片测定结果

将经过热驱及热化学驱后的岩心进行扫描电镜测定，通过不同条件下岩心电镜扫描发现，常温下WR-1驱由于其乳化剥离原油的作用，增大岩心孔径，颗粒棱角清晰，未见溶解现象；而高温水驱对岩心有一定的溶解作用，增大了岩心孔隙和岩心孔径；高温WR-1驱对岩心有更强的溶解作用，长石遭受极强的溶解作用而解体，岩心孔隙总数和岩心孔径比对原样有倍数增长。