界面張力特征對復合驅驅油效果影響的實驗研究.pdf

1、上個世紀80年代初國外提出了堿/表面活性劑/聚合物三元復合驅(Alkaline—Surfactant—Polymer Technology即ASP)。該方法的表面活性劑的使用濃度只有0.03％～0.3％(有效濃度),其實質是用廉價的堿部分地或全部地替代價格昂貴的表面活性劑,以降低有效化學驅中所需表面活性劑的用量。與此同時,由于加入堿劑又降低了表面活性劑和聚合物的吸附滯留損失,特別是價格昂貴的表面活性劑,其降低幅度可以達到50％以上；此外

2、,堿劑又可以與原油中的有機酸反應生成石油酸皂,石油酸皂與外加表面活性劑產生較好的協(xié)同效應。與聚合物驅相比,它在擴大波及體積的基礎上,能夠進一步提高驅油效率,因此該項技術是既可以提高驅油效率又可以提高波及效率的提高原油采收率新技術。
　　 目前,在國內三元復合驅技術外還處在室內實驗研究和先導性試驗階段。通過大量的室內研究和礦場試驗結果表明,油水平衡界面張力達到10-2mN/m數量級的超低值,可以使原油采收率比水驅提高20％OOIP

3、以上。因此,三元復合驅油水平衡界面張力必須達到10-3mN/m數量級的超低值,已成為目前三元復合驅配方篩選的關鍵技術界限,并已成為三元復合體系中表面活性劑選擇及其評價的一項重要的技術“硬”指標。
　　 同時該技術界限帶來了以下2個問題:
　　 一是,加大了體系中表面活性劑的篩選難度,同時也限制了表面活性劑的種類和來源；
　　 二是,只有高濃度堿才能滿足10-3mN/m數量級超低平衡界面張力,這就在很大程度上提高了

4、三元復合驅的化學劑成本,妨礙了三元復合驅技術的推廣應用。
　　 但是,具有以下兩種界面張力特征的表面活性劑卻較輕易生產和獲得:
　　 1.油水平衡界面張力可以長期穩(wěn)定達到10-2mN/m數量級的表面活性劑；
　　 2.油水平衡界面張力達不到10-3mN/m數量級超低值,但瞬時動態(tài)界面張力最低值可以達到10-3mN/m數量級。
　　 如果從理論上和實驗上都能夠證明以上兩種活性劑體系的驅油效果與油水平衡界面張

5、力達到10-3mN/m數量級超低值三元體系的驅油效果相當,則國內大多數的工業(yè)表面活性劑產品都可以應用于三元復合驅,從而大幅度降低三元復合驅體系對表面活性劑的苛刻要求和限制,大大拓寬了表面活性劑的來源和選擇性。
　　 在調研國內外研究成果的基礎上,論文分析和研究了殘余油所需最低界面張力的理論由來,三元復合驅中,油水界面張力對采收率影響的機理討論,以及三元復合驅礦場試驗中的有效界面張力的分析。研究結果表明:油水界面張力為10-2mN

6、/m數量級仍能有效提高采收率,同時也為合理選擇表面活性劑及組合提供了新的思路,并把復合驅技術中油水界面張力從“必須達到10-3mN/m數量級及以下”的嚴酷條件中解放出來。
　　 本文的巖心驅油試驗表明:即使在強親油(原油與巖心的潤濕接觸角在10°～45°范圍)條件下,無論是油水平衡界面張力還是油水瞬時動態(tài)界面張力,采收率都隨著界面的的降低而上升；此外,曲線表現為典型的S型,即隨著油水界面張力的降低復合驅采收率提高值隨動態(tài)界面張力

7、最低值的降低而上升；當油水界面張力值≥在4.5×10-1mN/m時,盡管隨著界面張力的降低,采收率逐漸增大,但增加幅度明顯小于界面張力值4.5×10-1mN/m～4.5×10-2mN/m范圍的增加幅度；也就是說,當油水界面張力值在4.5×10-1mN/m～4.5×10-2mN/m范圍內逐漸降低時,采收率明顯增大:當界面張力≤4.5×10-2mN/m時,隨著油水界面張力的降低,采收率進一步增高并達到最大值,但增加的幅度非常小。
　　

8、 此外,巖心驅油試驗還表明:在強親油條件下,動態(tài)界面張力最低值達到10-2mN/m數量級的驅油效果與平衡界面張力為10-3mN/m數量級的驅油效果基本相同,在20％OOIP左右。但由于使瞬時動態(tài)界面張力達到5×10-2mNm,比使平衡界面張力可以達到10-3mNm數量級容易且表面活性劑種類多。這就為降低復合驅成本、降低堿濃度甚至不用加堿,采用對地層無傷害的無堿驅油體系提供了可能。
　　 顯然:油水瞬時動態(tài)界面張力最低值與驅油效

9、果更具有相關性,即影響驅油效果的主要因素是油水瞬時動態(tài)界面張力的最低值,而不是平衡界面張力值。
　　 根據本文的巖心驅油實驗結果,選擇油水瞬時動態(tài)界面張力最低值達到10-2mN/m數量級的復合體系,包括:大慶油田配方條件下的堿/表面活性劑/聚合物三元復合體系,以及降低堿劑濃度進行巖心驅替實驗,來用于驗證上述結論的正確性。
　　 試驗結果表明:無論是堿劑用量降低25％～45％后還是無堿條件下,商業(yè)表面活性劑的復合體系進行巖