适合海水二元复合驱配方研究——以埕岛油田为例

潘斌林

(中国石化胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营 257015)

目前，我国面临着能源短缺与大量石油资源未能有效开发的突出问题。海上资源的重要性越来越受到重视，我国海上油田自上世纪中期投入开发以来，在国家能源结构中占有重要地位。埕岛油田是渤海老油田的典型代表，存在采油速度低、采出程度低、平台寿命短等问题，资源得不到充分利用，为实现经济高效开发，需要寻求更快、更大幅度的提高采收率新技术。

二元复合驱是近年来广泛研究的一种化学驱方法，是在聚合物溶液中加入表面活性剂，可以比单一聚合物驱更快速和更大幅度地提高采收率，同时也避免了三元复合驱油体系造成的结垢、腐蚀、乳化等问题［1－3］。胜利油田于2003 年9 月在孤东油田七区西开展了国内首例二元复合驱先导试验，试验区油藏地质条件与渤海老油田相似，到目前已见到了明显的降水增油效果，提高采收率6.2%，中心井区提高采收率13%，展示了二元复合驱良好的发展前景［4］。但由于海水矿化度高(30 000 mg/L)、二价离子含量高(1 800 mg/L)，平台空间有限，海上投入大，要求表面活性剂具有良好的抗钙镁性能，聚合物具有更好的耐盐和速溶性能，现有化学驱油剂难以满足要求，需要开展攻关研究。

1 实验试剂与方法

1.1 实验仪器

TX－500C 型界面张力仪(彪维公司)，DV－Ⅲ型Brookfield 粘度计，岩心驱油装置(江苏海安石油仪器有限公司)，所有测试在65 ℃下完成。

1.2 化学试剂及材料

表面活性剂包括市售工业品和室内合成样品。聚合物为工业品，化学剂在试验体系中的浓度均指以商品计算的浓度。实验用油为埕岛油田1A－4 井、1D－4 井原油。实验用水为海水(TDS=29 858 mg/L，Ca2++Mg2+浓度1 577 mg/L，MgCl2型)。实验岩心为石英砂充填管式岩心。

1.3 实验方法

1.3.1 界面张力测定

使用海水配制表面活性剂溶液，使用TX－500C 界面张力仪在65℃转速5 000 r/min 条件下测定对试验区原油的降低界面张力情况。

1.3.2 粘度测定

DV－Ⅲ型Brookfield 粘度计测定粘度，温度:65 ℃;0#转子，7.34 s－1测定。

2 结果与讨论

2.1 表面活性剂体系设计

2.1.1 表面活性剂抗二价阳离子能力分析

针对海水矿化度高、钙镁离子含量高的特点，表面活性剂需具有良好的耐盐、抗钙镁能力。以不含钙、镁离子的注入水为基础，加入CaCl2，观察现象，测定界面张力，考察了阴离子表面活性剂(SLPS)、支链烷基聚氧乙烯醚型(S－1)、低聚表面活性剂(S－2)的抗钙能力(见表1、表2)。

实验发现，Ca2+、Mg2+离子总浓度小于300 mg/L时体系稳定，浓度大于400 mg/L 时发生浑浊现象，到了500 mg/L，体系中活性剂全部沉淀，静置后变成澄清透明溶液。随着钙、镁离子浓度的增加，界面张力增加。

表1 单一SLPS 体系抗钙能力

表2 S-1、S-2 抗钙镁能力

由表2 可知，当体系Ca2+、Mg2+浓度到达2 500 mg/L 时，两种体系界面张力仍能达到超低，具有良好的抗钙镁能力。S－1 表面活性剂集阴离子、非离子表面活性剂性质于一体，既保持了非离子、阴离子表面活性剂的优点，又克服了各自的缺点［5］。随着氧乙基数增大，耐盐性能增强［6］。S－2 表面活性剂为低聚表面活性剂，其能够在油水界面高效聚集，分子间排列更加紧密，具有更高的界面活性［7］。

2.1.2 超低界面张力浓度窗口

表面活性剂使用浓度的高低决定着复合驱的经济效益，分析了S－1、S－2 两种表活剂浓度为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.6%时对1A－4 井原油的界面张力，结果如图1。

两种表面活性剂在海水条件下对1A－4 井原油具有很好的浓度窗口，综合考虑经济、地层吸附等因素，表面活性剂浓度0.3%为宜。

2.2 耐盐聚合物性能评价

2.2.1 聚合物溶解性能

对目前现场使用及新研制的阴离子型丙烯酰胺共聚物(1#)、引入功能单体聚合物(2#)、引入耐水解基团聚合物(3#)、两性聚合物(4#)、疏水缔合(5#)等5 种聚合物进行溶解性能评价(海水配制母液)。观察聚合物在30 min、45 min、60 min 时溶解状态。实验发现5 种聚合物在45 min 内均不能完全溶解，60 min 时2#、3#、5#聚合物能够溶解。

2.2.2 聚合物增粘性能

选择现场使用的聚合物2#，以及新型聚合物3#、5#，测试其在海水条件下的增粘性能(见图2)。从增粘角度，在常规使用浓度1 500 mg/L 时，3#和5#两种聚合物优于2#，能够满足矿场聚合物粘度要求。

2.3 二元复合驱油体系性能

2.3.1 聚合物与表面活性剂配伍性

海水配制5 000 mg/L 母液，然后与表面活性剂混合搅拌，使溶液聚合物浓度为1 500 mg/L，表面活性剂浓度为0.3%。然后测定混合体系的粘度及其对1A－4 井原油的界面张力。结果见表3。

表3 聚合物与表面活性剂配伍情况

由表3 可以看出，3#和5#聚合物对活性剂降低界面张力的能力影响较小，仍能达到超低。S－1 和S－2 两种表面活性剂对两种聚合物的粘度影响甚微。

2.3.2 体系热稳定性能

配制0.3%S+1 500 mg/L P 二元体系，除氧密闭，在65 ℃下恒温老化，测定界面张力及粘度，实验结果见图3。

试验结果表明，S－1、S－2 两种表活剂在65 ℃海水条件下放置2 个月界面张力仍能达到超低，具有良好的热稳定性能。体系粘度始终保持在14.0 mPa·s 以上，两个月热稳定粘度保留率高于90%。

2.4 提高采收率能力分析

利用非均质双管模型考察了聚合物驱、二元复合驱提高采收率情况(见图4)。结果表明0.4%S－2+1 500 mg/L3#的二元体系，在注入段塞尺寸为0.4PV 下提高采收率26.1%，高于同等经济条件下的单一聚合物驱。

3 结论

支链烷基聚氧乙烯醚型表面活性剂和低聚表面活性剂具有良好的耐盐、抗钙镁能力，在0.05%～0.6%范围内均可使界面张力达到超低。聚合物在海水条件下粘度可达15 mP·s，60 min 内完全溶解。二元体系在聚合物浓度为1 500 mg/L 时，粘度在15 mP·s 以上，热稳定性良好，60 天后粘度保留率＞90%。二元复合驱体系具有良好的提高采收率能力，室内可提高采收率26.1%。

［1］ 曹绪龙，孙焕泉，姜颜波，等.孤岛油田西区复合驱油矿场试验［J］.油田化学，2002(19):350－353.

［2］ 康万利.大庆油田三元复合驱化学剂作用机理研究［M］.北京:石油工业出版社，2001.

［3］ 韩冬，沈平平.表面活性剂驱油原理及应用［M］.北京:石油工业出版社，2001.

［4］ 张爱美.孤东油田七区西南二元复合驱油先导试验效果及动态特点［J］.油气地质与采收率，2007，14(5):66－68.

［5］ 王业飞，李继勇，赵福麟.耐温耐盐型表面活性剂及其在油田中的应用［J］.日用化学品科学，2000，7:130－132.

［6］ 赵有刚，梁成浩，张志军.三次采油用抗盐性表面活性剂的制备及应用［J］.化工技术与开发，2005，34(2):18－21.

［7］ 高志农，许东华，吴晓军.新型低聚表面活性剂研究进展［J］.武汉大学学报(理工版)，2004，6(50):691－698.