化学驱提高辽河油田原油采收率研究

郭斐，于涛，肖传敏，刘家林，张艳娟

(中石油辽河油田勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010)

随着开发的不断深入，辽河油田主力产油区块综合含水不断上升，产量递减速度逐年增大，大部分的油藏都已经进入了“双高”开采阶段。寻找适合的提高采收率的方法，成为当前辽河油田急需解决的问题。化学驱被认为是继聚合物驱之后又一种有潜力的三次采油新方法，国内外都已经进行了大量的矿场和室内试验，取得了一定的效果。目前常规的化学复合驱主要有强碱三元复合驱、弱碱三元复合驱和无碱二元驱，但是由于强碱的注入带来了地层伤害;井筒结垢严重;降低聚合物粘度从而影响了驱油效果;碱导致的采出液处理困难［1-2］一系列的问题，影响了其进一步的使用。所以，目前弱碱三元复合物和无碱二元复合驱是下步攻关的重点方向。本文以下边的试验区块为研究对象，开展无碱二元和弱碱三元化学驱提高采收率的室内研究。

试验区块位于辽河断陷盆地西部凹陷兴隆台构造带中部，是该油田主力的断块，油层面积3.95 km2，油层有效厚度18.4 m，原油地质储量 798×104t，可采储量42×104t。该区块储层物性较好，属于高孔高渗油层。平均孔隙度22.2%，空气渗透率4 161 mD。该区块1972年6月投入开发，1975年2月开始注水，自1983年开始产量进入递减阶段，1997年进入“双高”(含水高、采出程度高)深度开发阶段［3-4］。该区块继续依靠注水开发提高采收率的余地较小，因此需要采用三次采油的方法转换油藏开发的方式。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

该区块的脱水原油;现场注入水;人造岩心;表面活性剂BH、SL-YD、HL-1均为辽河油田现场用;聚丙烯酰胺(PAM，分子量为2 500万);Na2CO3，分析纯。

TX500C型旋转滴全量程界面张力仪;驱替装置，自制;DV-Ⅱ++Pro布氏粘度计。

1.2 实验方法

1.2.1 表面活性剂筛选 3种表面活性剂配制成不同浓度的溶液，在地层温度66.0℃下，用旋转滴界面张力仪测定其能否达到超低界面张力和到达的时间。

1.2.2 二元体系配方的筛选 0.32%的聚合物PAM母液稀释成0.16%的聚合物溶液，加入一系列不同表面活性剂，搅拌120 min，至均匀。用旋转滴界面张力仪测定其体系达到超低界面张力的时间和最低值，筛选出最佳的二元体系A。

1.2.3 弱碱三元复合驱配方的筛选 三元复合物的筛选方法和二元驱筛选方法一致，以上面筛选出的二元驱配方为基础，添加碱，组成弱碱三元体系B。

1.2.4 驱油实验 岩心选用人造非均质模型，当含水为94%时进行转注配方:无碱二元驱配方A和弱碱三元驱配方B，注入倍数为0.38 PV。

2 结果与讨论

2.1 表面活性剂的筛选

3种表面活性剂的界面性能，见表1。

表1 不同表面活性剂的界面性能Table 1 The interface properties of different surfactants

由表1可知，表面活性剂BH不能降低界面张力到超低，表面活性剂SL-YD、HL-1都可以在较低的浓度下、较宽的范围内降低油水的界面张力到超低，故选用表面活性剂SL-YD和HL-1进行二元和三元体系的筛选。

2.2 二元体系配方的筛选

2.2.1 HL-1/PAM二元体系配方的筛选 表面活性剂HL-1浓度为0.10% ～0.40%组成的二元体系进行筛选，结果见图1。

由图1可知，表面活性剂HL-1和聚合物组成的二元体系，即使随着表面活性剂的浓度不断加大，也不能使油水的界面张力达到超低，故表面活性剂HL-1也不适合用于该区块。

图1 HL-1/PAM二元体系界面性能的评价Fig.1 Evaluation of the interfacial properties of HL-1/PAM

2.2.2 SL-YD/PAM二元体系配方的筛选 对不同SL-YD/PAM组成的二元体系进行筛选，结果见图2。

图2 SL-YD/PAM二元体系界面性能的评价Fig.2 Evaluation of the interfacial properties of SL-YD/PAM

由图2可知，SL-YD/PAM组成的二元体系可以降低油水界面张力到超低，界面张力降到超低的表面活性剂SL-YD的范围为0.15% ～0.20%。当继续增加表面活性剂SL-YD的浓度时，降低界面张力的效果反而变差。考虑到地下的稀释作用，无碱二元体系的配方A为0.16%PAM+0.20%SL-YD。

2.3 弱碱三元复合驱配方的筛选

2.3.1 碱剂的选择 三元驱中的碱与原油中的酸发生反应，生成一部分的表面活性剂，可以有效降低表面活性剂的用量;另一方面，碱与表面活性剂之间还可以发生协同效应，从而进一步提高采收率。Na2CO3作为一种弱碱，具有耗碱量小，过程易控制;碱性低，造成的腐蚀和结垢少;来源广泛，价格便宜等优点被广泛使用。所以，选用Na2CO3作为该区块的碱剂，Na2CO3浓度与原油界面张力关系曲线见图3。

由图3可知，由于该实验区块的原油酸值较高，随着Na2CO3浓度的不断增加，界面张力是一个先下降后逐渐平稳的趋势，能够使原油界面张力保持在0.10 mN/m以下的碱浓度很宽。

图3 Na2CO3浓度与原油界面张力关系曲线Fig.3 Relationship between concentration of Na2CO3and interfacial tension of oil

2.3.2 碱浓度对界面张力和体系粘度的影响 为了考察碱的加入对界面张力和粘度的影响，固定聚合物浓度为1 600 mg/L，改变表面活性剂和碱的浓度，测定平衡界面张力值［5-6］，结果见表2，测定了同一体系和不同碱浓度的粘度值，结果见图4。

表2 弱碱三元复合体系配方及其界面张力Table 2 The formulation of weak alkali/surfactant/polymer and its interfacial tension

由表2可知，当表面活性剂浓度一定时，三元复合体系界面张力随碱浓度增加而降低，碱的加入可以有效的扩宽表面活性的范围，当碱的浓度 ＞0.60%的时候，表面活性剂在0.10% ～0.30%均可以达到超低。

图4 碱对体系粘度的影响Fig.4 Effect of alkali on the viscosity of the system

由图4可知，当聚合物和表面活性剂浓度一定时，三元复合体系粘度随着碱浓度的不断增加而不断降低，当碱含量为0.60%的时候，粘度下降率超过了20%，对提高采收率是不利的。

根据界面张力和粘度两方面综合来考虑，结合现场的应用成本，选定三元体系B为0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

2.4 室内驱油效果评价

室内驱油实验，结果见表3。

由表3可知，采用无碱二元化学驱后采收率可以大幅度的提升，提高驱油效率达12.69%;三元弱碱化学驱提高驱油效率达16.61%，而根据成本来计算，弱碱三元复合驱要好于无碱二元驱。

表3 不同配方驱油效果对比Table 3 Comparison of different formulations oil displacement efficiency

3 结论

(1)通过聚合物与表面活性剂的复配之后的界面性能、粘度等，筛选出最佳的二元体系和弱碱三元体系配方为 0.16%PAM+0.20%SL-YD 和 0.16%PAM+0.15%SL-YD+0.30%Na2CO3。

(2)室内驱油实验表明，无碱二元驱和弱碱三元驱可以大幅度的提高原油采收率，增幅可以达到10%以上。

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