表面活性剂提高采收率技术的进展.docVIP

外表活性剂提高采收率技术的进展

韩明康晓东张健向问陶

(中海石油研究中心)

摘要阐述了外表活性剂提高采收率相关技术,包括外表活性剂驱、二元复合驱、三元复合驱,特

别强调外表活性剂在复合驱中的应用;讨论了外表活性剂的种类、结构和性能;简述了外表活性剂

在国内外的矿场试验结果。外表活性剂驱在技术上可行,降低驱油剂本钱对该项技术的开展具有

非常重要的意义。

关键词外表活性剂提高采收率化学驱复合驱

0引言

化学驱是强化采油中非常重要并大规模实施的技术,包括聚合物驱、外表活性剂驱以及聚合物、碱、外表活性剂的多种组合技术。化学驱的效果是物理作用和化学作用的结果,物理作用是指驱替液的涉及作用,而化学作用是指驱替液的微观驱油作用。化学作用的核心是降低驱替液与原油的界面张力,这是外表活性剂在化学驱技术中起举足轻重作用的原因。

聚合物驱是通过水溶性聚合物(局部水解聚丙烯酰胺、黄胞胶)对注入水的增粘作用,提高驱油体系的表观粘度以及粘弹性,降低驱替液与原油之间的流度比,提高驱油体系在油藏纵向上和平面上的涉及效率。在各种化学驱中聚合物驱提高采收率幅度较低,一般在10%左右[1]。矿场试验说明,有外表活性剂驱参与的三元(外表活性剂/碱/聚合物)复合驱油技术提高采收率幅度可到达20%[2,3]。最近的研究说明,泡沫复合驱技术可以实现提高采收率30%[4],其中外表活性剂作为起泡剂和泡沫稳定剂起着关键作用。

外表活性剂驱油的机理比拟复杂,相对于聚合物驱技术,三元复合驱对原油性质和油藏性质更为敏感。除了与驱替液本身的性质有关外,还涉及与原油的相互作用,由于原油性质的不同,驱替作用效果也不同。外表活性剂驱包括多种驱油技术,如外表活性剂高浓度体系和低浓度体系、外表活性剂/碱或外表活性剂/聚合物二元复合体系、外表活性剂/碱/聚合物三元复合体系,还有泡沫驱油体系。本文重点介绍有外表活性剂参与的提高采收率技术,以及有关的矿场试验。

1外表活性剂提高采收率技术

1．1外表活性剂驱

外表活性剂具有双亲官能结构,当外表活性剂溶于水时,分子主要分布在油水界面上,可以降低油水界面张力。油水界面张力的降低意味着粘附功的减小,即油易从地层外表洗下来,提高洗油效率。外表活性剂的驱油效果还表现在使亲油的岩石外表润湿性反转、原油乳化、提高外表电荷密度及油滴聚并等作用。

外表活性剂驱分为稀体系和浓体系。浓体系是指溶解或分散在水中的外表活性剂浓度大于2%以上的体系。当外表活性剂浓度大于临界胶束浓度(cmc)时,在溶液之中的外表活性剂分子将成为有序分布,形成集合体———胶束。稀体系的外表活性剂浓度一般小于2%,甚至低于cmc。

1．2二元复合驱

在外表活性剂的根底上增加聚合物或碱,形成二元复合体系会有效增强外表活性剂的驱油效率,包括外表活性剂2聚合物的稠化外表活性剂驱(SP)、碱2外表活性剂的碱强化外表活性剂驱(AS)。

(1)碱2外表活性剂(AS)二元复合体系

碱(NaOH或Na2CO3)与原油的某些组分发生化学反响,可以形成外表活性剂。这种就地生成的外表活性剂本身就可以起到很好的驱油效果。然而,碱水的使用取决于原油的酸值。由于一些原油的酸值较低(如大庆油田),碱与原油发生化学反响生成的外表活性物质很少,这就使得单独用外表活性剂驱或单独用碱驱,都得不到超低界面张力,驱油效果不好,达不到提高采收率的目的。这就需要考虑两者的综合效果,即碱2外表活性剂(AS)二元复合体系。

影响碱2外表活性剂与原油间的界面张力的主要因素是外表活性剂的结构和浓度、碱的类型和浓度、地层水的矿化度、油相的组成和性质等。采用大庆油田原油进行实验研究说明[5],在降低AS二元体系与原油间外表张力方面,存在最正确碱浓度和最正确外表活性剂浓度。

(2)外表活性剂2聚合物(SP)二元复合体系

聚合物溶液能提高驱替液的涉及体积,外表活性剂可降低油水界面张力,提高洗油效率。作为一种驱油方法,外表活性剂2聚合物二元复合体系可以最大限度地发挥聚合物和外表活性剂的作用。试验结果说明:二元无碱复合驱油体系的粘度明显高于同等条件下的三元复合体系[6]。随着外表活性剂的开展,外表活性剂2聚合物二元复合驱越来越受到重视,人们期望着它能成为取代三元复合驱的技术。

1．3三元复合驱

外表活性剂2碱2聚合物三元复合驱(ASP)的英文缩写曾一度称为MAP(胶束2碱2聚合物),表示采用外表活性剂浓体系。外表活性剂浓度的降低对这项技术的开展至关重要,到上世纪90年代,外表活性剂用量降到0.1%以下,溶液与外表活性剂之间的界面张力可到达超低的程度(10-3mN/m)。目前常规使用的三元复合驱的根本配方是聚