生物活性剂驱油技术在延长油田的应用研究

周 晔，洪 玲,钟 静,钟少华,王贺谊,张玉川

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075;2.中国石化河南油田分公司工程技术研究院)

延长油田属于典型的低孔超低渗储层油田，孔隙度一般为9%～11%，平均为10%；渗透率一般为(0.1～10.0)×10-3μm2，平均为2.3×10-3μm2，其中渗透率小于1×10-3μm2占到总探明储量的60%。油藏属于岩性圈闭油藏，具有压力低、渗透率低、产能低、埋藏浅的特点。

表面活性剂驱是通过大幅度降低界面张力、改变岩石润湿性、使原油乳化等机理提高驱油效率的。目前国内油田大量使用的烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐等阴离子表面活性剂并不适应于延长油田，主要是因为其不能大幅度降低油水界面张力，加之延长地层水矿化度高(30 000～100 000 mg/L)，二价钙镁离子含量高(3 000～6 000 mg/L)，表面活性剂与地层水配伍性较差，严重影响其注入效果。生物表活剂具有较好的洗油性及降低界面张力作用，具有较强的适应高矿化度及高钙镁离子能力，适用于低渗透、高矿化度地层的驱油应用。

1 生物活性剂驱油机理

生物活性剂驱油剂主要由生物表面活性剂和生物酶驱油剂组成，生物表面活性剂主要是降低油水界面张力、改变油层润湿性提高驱油效率，生物酶驱油剂主要是从岩石表面剥离原油、乳化原油等增加地层原油水驱效果。其驱油机理如下：

(1)界面效应。生物活性剂粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，降低岩石对残余油的吸附阻力，使岩石表面附着的油膜更容易脱落；由于界面张力的降低，原油可以分散在活性水中，形成O/W型乳状液；同时可以改变岩石表面润湿性，降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动，提高原油的流动性。

(2)原油乳化机理。生物活性剂能降低岩石-油-水系统的界面张力，形成油-水乳状液(水包油)，油被降解并发生程度不同的乳化现象，形成大小不等的油珠乳化液，在孔隙中被拉伸、变形、渗流形成乳状液的流体，在孔隙中流动阻力相对降低。

(3)形成胶束或微乳液驱油。胶束或微乳液对油或水具有较强的增溶作用，一定程度上消除了驱替液与被驱替原油之间的界面，达到混相驱的目的。在地层中，生物酶驱油剂液先进入高渗透层，当流速增大，粘度也随之增大，迫使驱替液进入低渗透层驱油，从而提高波及系数。

2 生物活性驱油剂研究

生物活性驱油剂主要是通过增加洗油量、降低油水界面张力、改变储层岩石的润湿性来提高注水波及体积及驱油效率。表面活性驱油剂室内性能的评价方法主要有：静态脱油实验、界面张力实验和润湿性测定实验。

2.1 生物活性剂的静态脱油性能评价

将捣碎的40～120 g目地层岩心洗油、烘干， 将岩心砂1 000 g与150 g实验用油混合均匀，取烘干岩心砂40 g置于100 mL量筒中，用玻璃棒轻轻压实，加入驱油剂溶液(或实验用水)至80 mL，置于地层温度(40 ℃)下的恒温水浴箱中。间隔一定时间测一次脱油量(静态)，计算脱油效率，实验结果见图1。可以看出生物表活剂和生物酶驱油剂随着质量分数增加，脱油量迅速增大，驱油剂在质量分数为0.3%到0.5%时脱油量达到60.1%，继续增加驱油剂用量，脱油效果增加不明显。

图1 生物表活剂和生物酶驱油剂静态脱油实验效果

2.2 降低油水界面张力性能评价

驱油剂通过降低油水间界面张力从而提高注入驱油效果[1]。利用SVT-20视频旋转滴界面张力仪对生物活性复合驱油剂进行降低油水界面张力性能评价，实验结果见图2。从图2中可以看出：生物活性复合驱油剂能有效降低油水界面张力，在质量分数0.3%～0.5%时使用效果较好。

2.3 改变岩石润湿性评价

图2 驱油剂浓度与界面张力关系

根据中外很多研究者对不同润湿性条件下的水驱油机理及最终采收率的研究，所有润湿性类型中，中间润湿或混合润湿对于水驱油最有利，此时的水驱油效率最高[2]；当润湿性从强水湿向接近中间水湿转化时，原油/盐水/岩石系统的水驱油效率增加，在接近中间润湿时获得最高水驱油效率。

润湿性评价实验结果见表1，从表1中可以看出：实验岩心的初始润湿性都是强亲水，在注入生物表活剂和生物酶驱油剂溶液后，岩石的润湿类型发生了变化，由强亲水变为亲水，说明驱油剂可改变岩石的润湿性，利于提高水驱洗油效率。

表1 自吸法测定油藏岩石润湿性实验结果

2.4 抗盐性评价

针对延长储层的高矿化度地层水，用质量分数0.5%的生物表活剂和生物酶驱油剂进行了驱油剂抗盐性实验。表2中可以看出,随盐水矿化度不断提高，油水界张力保持在较低的范围内，且在矿化度100 000 mg/L以上时，油水界面张力仍保持在较低的范围之内，说明驱油剂具有较好的抗盐能力。从表2中可以看出，溶液中二价阳离子浓度从1 000 mg/L上升到5 000 mg/L时，驱油剂溶液与油的界面仍保持在0.35～0.55 mN/m，二价阳离子对驱油剂的性能影响不大，说明驱油剂适合在延长油田高矿化度地层水储层驱油中应用。

2.5 生物活性剂驱油能力评价

表2 驱油剂高盐性评价实验结果

驱油剂驱油评价实验结果见图3，随着驱油剂的注入，岩心洗油效率在不断增加，驱油剂质量分数在0.1%～0.3%时洗油效率增加幅度较大，在驱油剂质量分数小于0.5%时驱油效率增加幅度很大，提高采收率达到15.9%，驱油剂质量分数大于0.5%时，驱油效率增加幅度基本不变。同时，驱油剂能显著降低注入压力，使注入压力下降幅度大于50%。

图3 注入不同浓度驱油剂的驱油效果

3 现场试验效果

2011年6月在延长油田杏子川采油厂王214注水站和瓦窑堡采油厂富昌注水站进行了生物活性驱油剂现场试验。王214注水站试验区主力开采油层为长2油层，低孔(3.24%～21%)、低渗(0.2×10-3～4×10-3μm2)，共有注水井9口，对应受益油井43口，注水覆盖面积2.27 km2。 富昌试验区主力开采油层为长2油层， 1995年正式投入开发，注水工作始于2004年，共有注水井44口，对应受益油井157口，注水覆盖面积4.76 km2。

两个试验区现场试验均取得了良好的增产效果，从表3可以看出，试验后两区块产量均有回升，含水保持稳定，日增油12.5～27.6 t，增油幅度达31.3%～27.4%。

表3 生物活性驱油剂现场试验效果

4 结论

(1)针对延长油田储层低渗低孔、高矿化度、开发效果差的问题，研究应用了生物活性剂驱油技术，并评选出了具有较好的抗盐、抗钙镁二价阳离子能力的生物活性驱油剂。

(2)生物活性驱油剂能有效降低油水界面张力，使储层岩石润湿性由强亲水向亲水转化，有利于提高油田水驱效率。

(3)生物活性驱油剂在延长油田低渗透区块现场试验取得良好的增产效果，具有较广阔的推广应用前景。

[1] 卢广钦，王玉斗.低界面张力体系对相对渗透率影响实验研究[J].油田化学,2003，20(4):54-57.

[2] 宋新旺，程浩然.油藏润湿性对采收率影响的实验研究[J].石油化工高等学校学报,2009,22(4):49-52.

[3] 朱海霞，方新湘，海日古丽.生物表面活性剂在油田开发中的应用[J].现代化工,2008，28(增刊2):407-412.