柳赞北区Es32+3断块无碱二元复合体系室内实验研究

吴 琼，李佳慧，李福堂，辛春彦

（中国石油冀东油田勘探开发研究院，河北 唐山 063000）

目前，柳北Es32+3块主要存在以下几方面问题：一是受平面强非均质性影响，平面波及系数低，剩余油分布复杂，单一水驱进一步提升平面波及系数的难度较大；二是层间非均质性强，层数多、跨度大，层间矛盾突出，细分注水后吸水剖面得到改善，但时间短，目前吸水比例低；三是断块处于特高含水阶段，经过多年的注水开发，优势渗流通道发育，无效、低效水循环严重。

现有提高采收率技术有化学驱、气驱和泡沫驱等，其中化学驱是最常用的方法，分为聚合物驱、表面活性剂驱以及复合驱等。聚合物作为驱油剂具有较高的黏度，能够有效地改善流度比，克服不利的黏数指进，改善纵向波及系数，提高波及效率，但是洗油效率低。复合驱包括表面活性剂/聚合物驱 （SP）、碱/聚合物驱 （AP）、碱/表面活性剂/聚合物（ASP）等体系。由于三元复合驱中的强碱易导致地层黏土分散、运移，带来现场施工困难、井底结垢以及生产井产液能力下降等一系列的问题[1]。无碱二元驱由聚合物和表面活性剂共同作用能够有效提高波及体积、降低油水界面张力，达到提高采收率的目的，因此有必要加强无碱二元复合驱的研究。

1 聚合物样品的选取

聚合物在高温环境下易发生降解，极大地降低了了体系的黏度，导致聚合物体系不能有效地发挥驱油作用。由于目标层平均温度达到98℃的高温，对聚合物的稳定性提出了很高的要求。根据中深层油藏条件，通过大量的实验数据分析对比选取4种耐高温聚合物进行实验研究。4种聚合物固体含量均高于85%，水解度为0，抗剪切黏度保留率能够达到90%以上，抗吸附黏度保留率达到96%以上，具有良好的抗剪切和抗吸附能力。

2 表面活性剂选取

表面活性剂通过提高毛管数能够有效地提高洗油效率。在注入量和注入压力的限制下，降低油水界面张力可以增加毛管数，从而达到提高采收率的目的。对于中高渗油层，油水平衡界面张力必须达到10-3mN/m数量级，才能能够使采收率在水驱的基础上提高20%[2]。本次实验研究表面活性剂共选用4种产品，四种表面活性剂在与目标区块原油具有良好的配伍性，界面张力均能达到10-3mN/m数量级。S1、S2、S3是阴离子活性剂+非离子活性剂复配表面活性剂，S4是磺基甜菜碱类表面活性剂。

3 实验条件

3.1 实验仪器

表观黏度测试使用MCR301流变仪，设置剪切速率为7.34-1。界面张力的测试使用TX500C界面张力仪。

3.2 实验样品

实验用水：柳赞北区过滤污水（表1）。采用污配污稀的方法进行试剂的配置。

实验用油：柳赞北区1-15井脱水原油。地面原油黏度为 14.74mPa·s，地下原油年度1.73mPa·s。

3.3 油藏条件

目标层最高温度为115℃，平均温度为98℃。

表1 柳赞北区地层水分析资料

4 实验结果及讨论

4.1 聚合物的筛选

利用污配污稀的方法配置3000mg/L的聚合物溶液，实验温度选层位最高温度115℃，测定聚合物溶液的黏度、黏度热稳定性，测试结果如图1。

所选聚合物属于非常规聚合物，由于分子在水中的解缠结作用的存在，随着老化时间的延长，聚合物黏度降低[3]。但四种聚合物在老化60天后黏度保留率依然保持在80%以上，说明聚合物在油藏最高温度115℃下，仍然具有较好的稳定性，能够在油藏中发挥长期的驱油作用。1#聚合物降低的幅度最大，并有持续降低的趋势，相比之下，2#、4#聚合物黏度下降趋势比较缓慢,黏度保留率达到90%以上。因此，二元复合体系中选取2#、4#聚合物。

图1 聚合物产品的黏度热稳定性曲线

4.2 表面活性剂的筛选

4.2.1 表面活性剂浓度的筛选

表面活性剂质量分数不同，界面张力值会发生改变，导致驱油体系与原油的作用效果也会发生相应的变化。从图2中看出在表面活性剂低浓度改变时，界面张力值变化非常明显。浓度升高到0.1%时，四种表面活性剂与原油的界面张力值全部达到10-3mN/m数量级。随着浓度的升高，界面张力的变化变缓。在表面活性剂质量分数达到0.3%后，界面张力趋于平稳。随着含量的继续增高，界面张力的变化很小，选用质量分数0.3%为驱油体系表面活性剂的含量。

图2 表面活性剂浓度窗口界面特性数据图

4.2.2 表面活性剂的抗吸附能力

表面活性剂在地层中运移的过程中，会发生固体表面发生活性剂分子的富集现象，导致表面活性剂在固-液表面上的浓度比溶液内部浓度大，导致表面活性剂有效浓度降低，因此研究表面活性剂抗油砂吸附的能力具有很重要的意义。

污水配置的表面活性剂溶液中加入模拟砂，放入摇床中振荡24h，随后进行吸附后溶液与地层原油界面张力的测定，模拟地层中岩石对活性剂的吸附作用。从表2中看出，四种表面活性剂在第一次吸附后，界面张力值还能够保持在10-3 mN/m数量级。经过第二次吸附后，S3、S4两种表面活性剂界面张力上升到10-2mN/m数量级，表明这两种活性剂的抗吸附能力较差，易发生表面富集现象。S1样品界面张力增加幅度为30.88%，S2界面张力增加的幅度达到47.46%，因此S1样品的抗吸附性能力最强。

表2 抗吸附界面特性评价结果

4.3 复合体系配方的筛选

4.3.1 活性剂-聚合物配伍性研究

在复合体系中会形成表面活性剂-聚合物聚集体，会对体系的黏度、界面特性产生一定的影响，因此需开展相关实验，得出聚合物和表面活性剂之间的相互作用。

将3000mg/L聚合物与质量分数0.3%表面活性剂复合成二元体系，进行体系界面张力和黏度的测试。从表3中数据看出，加入聚合物对表面活性剂的界面特性影响不大，仍然能够保持在10-3mN/m数量级，具有良好的界面特性。加入表面活性剂的聚合物溶液的黏度发生了小幅度的升高，这是由于S1、S2表面活性剂属于阴离子与非离子复配型表面活性剂，在加入表面活性剂后，表面活性剂与聚合物的分子链通过离子-偶极作用发生缔合，导致体系的黏度发生增长[4]。从黏度上升的幅度来看，S1、S2两种表面活性剂与2#、4#聚合物之间存在相互作用，但是影响非常小。

表3 复合体系界面张力、黏度数据

4.3.2 复合体系热稳定性

将配置好的四种二元体系放置在98℃烘箱中进行老化，测试30天内的黏度以及油水界面张力特性的变化。从图3中看出，四种二元体系的黏度没有发生明显的降低，在老化15天后，黏度基本稳定，复合体系的黏度热稳定性很好，能够在油层种发挥长期驱油作用。

图3 二元体系黏度稳定性曲线

从表4中数据看出，S3+2#二元体系在老化30天后，界面张力已经无法达到10-3mN/m数量级，体系的界面特性热稳定性比较差。其他三种界面张力保持在10-3mN/m数量级，但是S4+2#、S4+4#体系界面张力值上升达到59%、57%，而S3+4#仅为32%，明显低于其他两种体系，所以S3+4#的界面特性最为稳定，能够在油层中发挥长期的驱油作用。

表4 界面特性评价结果

4.3.3 聚合物浓度的确定

实验井LB1-15原油黏度为14.47mPa·s，根据冀东油田现场化学驱经验，考虑到聚合物的热损失、剪切损失以及吸附损失等，聚合物地层温度下黏度应在20mPa·s以上，测得4#聚合物浓度为2000mg/L时，黏度为27.6mPa·s，所以选用聚合物浓度为2000mg/L。

3 结语

1） 筛选出适用于柳北Es32+3断块无碱二元复合驱表面活性剂选择S3，质量分数是0.3%。聚合物选择4#样品，质量浓度为2000mg/L；2）二元复合驱体系能够有效地降低油水界面张力达到10-3mN/m数量级；3） 二元复合驱体系在油藏温度下具有良好的热稳定性，老化30天，体系黏度保留率能够保持在95%以上，能够起到长效驱油的效果。同时，老化后油水界面张力能够到10-3mN/m数量级，能够有效地提高洗油效率。