稠油油藏复合表面活性剂驱油

稠油油藏复合表面活性剂驱油技术 汇报提纲 1前言 2稠油油藏提高采收率方法及原理 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 5小规模现场试验情况 6结束语 1前言 分类名称 亚类 原油粘度 ， m P a . s 主要开采方式 主要提高采收率方法 I 50 1 1 5 0 1 注水 化学驱、热采 150 1 1 5 0 0 注水 热采、化学驱 普通稠油 1 5 0 0 1 0 0 0 0 热采 / 特稠油 1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 热采 / 超稠油 50000 热采 / 1 指地下原油粘度，其余的为地层温度下的脱气原油粘度。 我国目前已投入开发的稠油储量为 13亿吨 ，年生产稠油量约 1000万吨 。 稠油开采主要有 2种方式： 常规稠油采取注水开发 ， 因水油流度比高 ，注入水波及系数低 ， 常规稠油的采收率一般低于30%。 特 （ 超 ） 稠油以注蒸汽开采为主 。 注蒸汽开采的稠油油田随开采时间延续 ， 油汽比大幅下降 ， 导致稠油油藏在经济合理线以上的采出程度较低 （ 一般小于 20%） 。 因此 ， 如何提高稠油油藏的采收率是我国急需解决的问题 。 汇报提纲 1前言 2稠油油藏提高采收率方法及原理 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 5小规模现场试验情况 6结束语 2稠油油藏提高采收率方法及原理 国内外提高稠油油藏采收率的方法主要有水驱后转热采 、 水驱后转聚合物 （ 交联聚合物 ） 驱 、气驱 （ 主要是 、 复合表面活性剂驱 、 热采 热采 稠油油藏提高原油采收率主要解决 2个问题： （ 1）稠油在多孔介质中流动阻力大 （ 2）驱替介质波及系数低 稠油由于粘度高 ， 流动阻力大 。 因此 ， 提高稠油的采收率首先应降低稠油在多孔介质中的流动阻力 。 降低流动阻力的可操作方法有： （ 1） 降低原油粘度 （ 2） 减小毛细管阻力 （ 3） 通过乳化 降低原油在多孔介质中的流动阻力 目前降低原油粘度的方法主要有加热法（即热采） 和降粘法二种。 （ 1）加热法 05000100001500020000250003000035000400004500030 40 50 60 70温度，粘度，77777（ 2）降粘法 降粘法主要是非混相气驱和溶剂稀释法 01002003004005006007008009000 2 4 6 8 10苯在体系中的体系百分数，%体系粘度， 减小毛细管阻力可以解决如下三个问题： （ 1）启动分散的残余油 （ 2）在亲油的储层，减小驱油介质驱替原油的 毛细管阻力 （ 3）通过乳化 低原油在多孔介质 中的流动阻力 （ 1）启动油层中分散的残余油 )11(co 从 存在一个静态压力降 ， 压力降达到一定程度就可以引起流动 ， 那么到底需要多大的压力降才能引起油滴通过孔喉呢 ? 假设 孔喉完全是水湿的 （ =0） ； 毛管数很小 ， 界面成球型； 油田油水之间界面张力为 m； 喉道半径 2 10孔隙半径 2 10 油滴的长度为径 4 10 毛管压力由下式计算： 毛管压力由下式计算： 油水井距 250m， 油水井减压差 20 计算实际油藏的平均驱替压差为： )/(0211021(1(c 1082501020 46 毛管压力与油藏平均驱替压差之比为： m （ 2）在亲油的储层，减小驱油介质驱替原油的毛细管阻力 假设：孔喉完全是油湿的 （ =180） ； 界面成球型； 油田油水之间界面张力为 m； 油层平均驱替压差 8 104Pa/m P c o s2 4 5 2 o 43 即平均孔隙半径小于 孔隙中的原油将不能被驱动 。 携带作用 ， 降低原油在多孔介质中 的流动阻力 表面活性剂通过降低油水界面张力使稠油乳化形成水包油乳状液，显著降低了体系的流动阻力，从而提高稠油油藏的采收率。 从减小原油在油层中的流动性的角度看 ， 降粘的方法和降低界面张力的方法同样有效 。 提高驱替介质在油层中的波及系数是提高原油采收率的基础，因为没有波及系数即无从谈洗油效率。 驱替介质在稠油油藏中的波及系数低主要由油层非均值和流体非均质 2个主要原因造成 。 洗油效率波及系数非均质性和波及系数有如下图的关系 0 . 0 1 0 . 1 1 10 10001020304050607080901000 . 60 . 70 . 10 . 80 . 40 . 50 . 00 . 3020 . （ 1） 改善储层非均质的方法 目前改善储层非均质的方法主要是调剖堵水 。 调剖堵水可使液流转向 ， 波及系数提高 。 第三轮调剖 第一轮调剖 结束水驱油 调剖轮次 水驱面积（ %） * 调剖轮次 水驱面积（ %） * 1 33 5 54 2 40 6 58 3 44 7 61 4 49 8 63 *水驱后的面积为 22% 第八轮调剖 第七轮调剖 第五轮调剖 （ 2）改善流体的非均质性 目前改善流体非均质性的方法主要是聚合物驱。聚合物溶液通过改善流度比提高驱替介质的波及系数，通过弹性作用提高驱替介质的洗油效率。 水驱结束 聚合物驱结束 （ 3） 改善非均质性在提高波及系数中的作用 在流度比为 10（ 原油粘度 水的粘度 条件下： 渗透率变异系数从 加到 54%， 提高 渗透率变异系数为 流度比从 10降低到 驱替介质的粘度约为20） ， 波及系数从 高到 因此 ， 从改善波及系数的角度看 ， 改善储层的非均质比提高驱替介质的粘度更有效 。 汇报提纲 1前言 2稠油油藏提高采收率方法及原理 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 5小规模现场试验情况 6结束语 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 研究了油水界面张力 、 剥离时间 、 乳化速率和乳化稳定性与采收率的关系 。 10驱油剂界面张力/ （m N m - 1 ）采收率增值/%51015202530350 2 4 6 8 10 12 14剥 离 时 间 ， m i 0510152025300 乳 化 速 度 ， m l / m i 1012141618200 指标 界面张力，mN/m 剥离时间，乳化速度 ，ml/不稳定系数 指标值范围 0 - 0 - 采收率增值极差 乳化速率 / m l m i 乳化不稳定系数 /采收率增值 /% 0 . 1 0 3 . 3 0 . 3 0 3 . 9 0 . 4 6 . 7 0 . 3 5 8 . 7 3 0 1 3 . 6 0 . 8 0 1 4 . 2 0 . 7 5 1 6 . 7 1 . 2 2 1 . 4 0 . 9 2 8 . 6 乳化速率低，采收率低；乳状液的稳定性和采收率无明显的对应关系；只有当乳化速度快、乳状液又不稳定时才有高的采收率。 汇报提纲 1前言 2稠油油藏提高采收率方法及原理 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 5小规模现场试验情况 6结束语 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 目前，用作原油乳化剂的表面活性剂主要有非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂，其中具有较高耐温能力的是阴离子表面活性剂和非离子 究中心用壬基酚为原料，通过壬基酚聚合、氧乙烯化反应和磷酸酯化（或羧甲基化）反应，合成两类非离子 评价其乳化性能。 乳化作用 剥离作用 乳化形成的油滴有一定聚并速率 表面活性剂对稠油的乳化速率高 油水接触后接触半径降低幅度大 接触线缓慢收缩过程时间短 表面活性剂在油水界面吸附层不致密 表面活性剂降低油水瞬时界面张力能力强不致密 表面活性剂具有较强的渗透作用强 驱油过程中表 面活性剂功能 提高采收率对表面 活性剂功能的要求 实现相关功能要求表面活性剂具备的性能 功能的要求 降低瞬时界面张力能力强 和油相相容性好 界面横截面积大 和油相吸附点多 亲油基有一定分支 亲油基含芳环 亲油基含氧丙烯链 类 在油相溶解速度 、 溶解度大 稠油芳烃含量高 与油相的极性组分相吸 ， 提高亲油基插入油相速度 和稠油多点吸附 在油水界面吸附层不致密 表面活性剂具有一定分支 表面活性剂有一定分子量 鉴于破乳剂的破乳机理 具有较强的渗透能力 亲油基有分支 表面活性剂分子量小 鉴于渗透剂结构要求 应具备性能 表面活性剂应具备的分子结构 设计依据 取代酚 （ (1)优化结构 ） 多子型取代酚 多子型非离子 表面活性剂 多子型非离子 表面活性剂 缩 聚 烷氧化反应 （ (1)优化条件 ） 改性 （ (1)优化原料 ） 乳化能力评价 剥离性能评价 反应产率评价 多子型取代酚 分子量调节 分三步反应合成高效表面活性剂：壬基酚聚合 、烷基酚醛树脂氧乙化反应和烷基酚醛树脂磷酸酯化 （ 或羧甲基化 ） 反应 。 O H+ H O 2 O 2 n+ C H 2 - C H 2 2 C H2 + P 2 O 5C H2 2 C H2 O C 2 C 9 H 1 9C H2 2 + N a O C H2 2 2 C H2 + N a O 2 C H2 a+ C l C H 2 C O O 2 C H2 a O C 2 C H2 O N 乳化速率和最小乳化浓度是评价高乳化速率表面活性剂性能的两个关键指标 ， 最小乳化浓度越低 ， 表面活性剂的界面活性和乳化能力越强；乳化速率越高表面活性剂的驱有效率越高 。 研究中测定了合成表面活性剂对 小乳化浓度的测定 以 蒸馏水为溶剂 ， 首先配成 25%水溶液 ， 然后再以所配25%水溶液为溶质 ， 蒸馏水为溶剂 ， 配制系列浓度的表面活性剂溶液 。 按照油水比 =70:30混合油样和活性水样 ， 然后恒温水浴 50 搅拌 ， 观察油水乳化现象 ， 若原油分散成细小液滴 ， 粘度明显降低 ， 搅拌无拉丝现象 ， 乳化良好 ， 认为该浓度为乳化剂的最小乳化浓度 。 试验结果见下表 。 最小乳化浓度， % 油田 井号 原油粘度 m P a . s （ 50 ） A R O P - m A R O P - n A R O C - m A R O C - n 胜利滨南 林 1 - 131 230 0 . 7 5 0 . 4 5 0 . 0 2 5 0 . 2 0 胜利桩西 桩 106 - 17 - 12 546 1 . 0 0 0 . 5 0 0 . 0 6 2 5 0 . 2 5 华北二连 吉 32 - 105 1540 0 . 6 0 0 . 3 5 0 . 1 2 5 0 . 3 5 胜利河口 陈 15 - 15 6990 0 . 4 5 0 . 2 0 0 . 7 5 1 . 0 0 胜利草桥 草 20 - 9 - 14300 0 . 5 5 0 . 3 0 0. 86 1 . 3 0 由上表可看出： （ 1） 不同原油最小乳化浓度对应表面活性剂不同； （ 2） 原油粘度越低对应的最小乳化浓度值越小； （ 3）高粘度原油 粘度原油 成表面活性剂乳化速率的测定 用不同原油 ， 四种双子表面活性剂使用浓度采用最小乳化浓度的两倍 ， 测定了合成表面活性剂的乳化速率 ， 试验结果见下表 。 乳化速率， 油田 井号 原油粘度 m P a . s （ 50 ） A R O P - m A R O P - n A R O C - m A R O C - n 胜利滨南 林 1 - 131 230 0 . 2 5 0 . 6 3 1 . 7 8 2 . 2 0 胜利桩西 桩 106 - 17 - 12 546 0 . 4 1 0 . 1 9 2 . 1 3 1 . 7 2 华北二连 吉 32 - 105 1540 0 . 5 8 0 . 7 7 1 . 4 4 1 . 3 2 胜利河口 陈 15 - 15 6990 0 . 7 1 1 . 7 9 0 . 3 5 0 . 1 3 胜利草桥 草 20 - 9 - 14300 0 . 5 3 1 . 2 1 0 . 2 2 0. 10 上表说明： （ 1） 不同表面活性剂对同种原油的乳化速率不同； （ 2） 粘度较低的原油 高粘度原油 汇报提纲 1前言 2稠油油藏提高采收率方法及原理 3稠油油藏驱油用表面活性剂筛选指标 4适合稠油油藏化学驱的表面活性剂 5小规模现场试验情况 6结束语 5小规模现场试验情况 2005年以来稠油复合表面活性剂驱油技术在几个油田的稠油区块小规模实验取得了较好的效果。 油田 老河口 陈庄油田 二连油田 区块 桩 106 北区 吉 32 注入井井号 桩 106 - 19 - 陈 15 - 13 吉 32 - 88 吉 32 - 1 1 4 对应油井数 3 5 6 5 地面原油粘度 ， m P a . s 1050 6990 1540 1540 地下原油粘度 ， m P a . s 53 1974 6260 6260 油层温度， 64 67 19 19 地层水矿化度， m g / L 3800 2452 2452 原开发方式 水驱 水驱 热采 热采 驱油剂注入量， 0 . 0 8 0 . 0 3 0 . 1 2 0 . 0 7 最高日增产油量， t 2 3 . 2 1 5 . 9 1 5 . 7 1 6 . 9 累计增产油量， t 3192 4775 4359 2743 药剂投入，万元 5 1 . 4 4 7 . 8 1 3 6 . 0 4 9 4 . 6 增产吨油药剂成本，元 1 6 1 . 1 1 0 0 . 0 3 1 2 . 1 3 4 4 . 9 06断块桩 106 106断块基本情况 桩 106区块为馆陶组油藏 ， 埋藏较浅 ， 一般在 1380 本区储层为特高孔 、 特高渗储层 ， 孔隙度平均 ；渗透率一般 2， 10；残余油饱和度平均 。 地面原油粘度为 地层水矿化度在 2434之间 ， 产出水矿化度为 3800， 注入水矿化度为 4822，钙 、 镁离子的总含量为 75mg/l， 水型为 N g 23小层 106 - 17 - 17 砂 体 构 造 图106 - 20 - X 1 并于 2006年 7月 97日分别进行调剖和驱油两个阶段的施工。调剖共用堵液 900工压力 9油共用 400工压力 10）。 单元 堵液名称 堵液 （ 1 0 . 4 弱冻胶调剖液 200 2 0 . 6 强冻胶调剖液 200 3 凝胶颗粒组合堵剂 500 合计 900 该井实施后效果较明显，对应油井井组油量上升，含水下降（见表 11、图 10），截止 12月底井组取得日增油 累增油 3192吨。 组日液 井组日油 综合含水 水井油压 日注水量 注驱油剂 剖 弱冻胶： 200 150元 =3 元 强冻胶： 200 300元 =6 元 凝胶颗粒堵剂： 500 200元 =10 元 复合表面活性剂： 27 12000元 =元 施工费用： 增产吨油的的成本为 虑到增产继续有效，吨油成本将