双河油田Ⅴ上单元复合驱配方室内研究

郝明耀，郭 艳，孙林涛

(中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南南阳 473132)

双河油田Ⅴ上单元复合驱配方室内研究

郝明耀，郭 艳，孙林涛

(中国石化河南油田分公司石油勘探开发研究院，河南南阳 473132)

在逐一筛选出符合双河油田Ⅴ上单元油藏条件的单一驱剂的基础上，研究了单一驱剂浓度变化对复合体系性能的影响，筛选出了适合双河油田Ⅴ上单元油藏条件的二元、三元复合驱油体系配方，并评价了这两种体系的基本性能和驱油性能，两种驱油体系的界面张力均达到了超低的10-3mN/m数量级。通过对比两种复合驱技术的优劣，推荐双河油田Ⅴ上单元进行三元复合驱较为合适。

双河油田Ⅴ上单元；复合驱体系；超低界面张力；剩余油潜力分析

双河油田Ⅴ上单元位于南襄盆地泌阳凹陷西南部的双河鼻状构造上，含油面积5.84 km2，地质储量533.7×104t，为双河油田主力单元之一。该单元自从2002年6月开始注聚，截至2010年2月已完成注聚段塞0.714 PV。聚驱结束后如何进一步提高该单元采收率成为急需研究的问题。经调研，国内外聚驱结束后，进一步提高采收率的做法主要有二次聚驱、复合驱和泡沫驱等[1]。聚合物驱主要是利用聚合物溶液的增黏作用来扩大波及体积，提高采收率。而双河油田Ⅴ上单元刚进行过聚合物驱，驱剂波及程度较高，剩余油潜力主要为聚驱波及区的高含水残余油和聚驱未波及区的低含水剩余油，所以提高该单元采收率还需从提高波及体积和驱油效率两方面入手。有鉴于此，作者尝试在双河油田Ⅴ上单元进行复合驱的可行性方面做一些研究。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

人造岩心:方岩心(东北石油大学提供，尺寸为2.5 cm×2.5 cm×30 cm)；

表面活性剂：SH6(阴非离子,中石化上海化工研究院提供，质量分数50%)；聚合物：1630S(法国聚合物，水解度为17.30%，质量分数89.31%)；

实验用油：双河油田Ⅴ上单元脱水原油；

实验用水：双河清水、江河陈化污水，所用水的成分组成如表1所示。

1.2 实验方法

用DV-III型黏度计测试体系黏度(转速6 r/min，剪切速率7.34 s-1)，用TX-500C旋转滴界面张力仪测试体系与双河油田Ⅴ上单元脱水原油界面张力(转速4 500 r/min)。用岩心驱替装置进行人造岩心驱油实验，驱替流程：用通过0.45 μm膜的单元地层水饱和岩心24 h；用单元模拟油饱和岩心至含油饱和度为70%，水驱至含水100%；注入浓度为1 500 mg/L的1630S聚合物溶液至0.714 PV，水驱至含水100%；注入不同配方的复合体系溶液，水驱至含水100%；计算采收率。

表1 实验用水离子成分组成 mg/L

2 实验结果和讨论

2.1 表面活性剂筛选与评价

测试多种表面活性剂与单元地层水的配伍性、降低油水界面张力的能力以及热稳定性。综合以上几种因素,筛选出双河油田Ⅴ上单元表面活性剂为SH6。其油水界面张力随浓度变化情况如图1所示，从中可知，随着浓度的增加，界面张力逐渐降低，当浓度达到200 mg/L时，界面张力可达10-3mN/m级。可见双河油田Ⅴ上单元油水界面张力的超低浓度窗口是200 mg/L。

2.2 聚合物筛选与评价

图1 表面活性剂SH6界面张力随浓度变化关系

为了保持聚合物驱的连续性，复合驱继续选用聚合物1630S。

因聚合物溶液要在地层高温无氧条件下驱替数月或数年，因此，研究聚合物溶液在高温无氧条件下的长期稳定性就显得很有必要。其实验方案为：先用双河清水将聚合物配制成浓度为5 000 mg/L的基液，然后用江河陈化水稀释成不同浓度溶液，密闭封样，放入80℃的烘箱老化。老化一定时间后，研究其黏度随老化时间的变化情况，其结果见表2。从中可以看出，聚合物在油藏条件下老化180 d的黏度保留率均达80%以上，说明聚合物具有较好的耐温性。

表2 聚合物溶液黏度与老化时间的关系 mPa·s

2.3 碱剂筛选与评价

常见的碱剂主要分为有机碱和无机碱两大类，有机碱由于价格比较昂贵，在油田开发中使用较少，而无机碱中常用的氢氧化钠由于碱性太强，对金属管线腐蚀太严重。弱碱中主要有碳酸钠和碳酸氢钠[2]，双河油田Ⅴ上单元原油酸值较高(0.034 μg/g)，所以选用碱性稍强一点的碳酸钠作为复合驱碱用剂。

双河油田Ⅴ上单元的油水界面张力约为20.0 mN/m，用二次水配制不同浓度的碱溶液，其界面张力与碱浓度变化情况见图2，从中可看出，随着碱剂浓度的增大，界面张力呈逐渐减小趋势，但仍然保持在1 mN/m数量级，这说明单一碳酸钠不能将双河油田Ⅴ上单元油水界面张力降低至超低级。

2.4 二元复合驱配方筛选与评价

2.4.1 单一驱剂浓度对复合体系的性能的影响

为了考察单一驱剂对二元复合体系性能的影响，就要固定其中一种驱剂浓度，然后考察另外一种驱剂浓度变化对复合体系性能的影响，实验结果见图3和图4。从中可知，当聚合物浓度固定时，二元体系的界面张力由表面活性剂浓度决定，而黏度几乎保持不变；而表面活剂浓度固定时，二元体系的黏度由聚合物浓度决定，而界面张力几乎保持不变。

图2 界面张力随碳酸钠浓度变化关系

2.4.2 二元复合体系的热稳定性评价

将一定浓度的二元复合体系溶液转入安培瓶中密封，放到80℃烘箱中老化一定时间后，测定其黏度和界面张力老化情况，从图5看出，随着老化时间的延长，二元体系的黏度呈先增后降的趋势；而二元体系界面张力总体呈缓慢上升趋势。从变化特征看，180天内二元体系的的黏度保留率保持在80%以上，界面张力都能保持在10-3数量级，这些均说明二元体系的长期热稳定性较好。

图3 2000 mg/L聚合物时二元复合体系界面张力、黏度与表面活性剂浓度的关系

图4 2000 mg/L表活剂时二元复合体系界面张力、黏度与聚合物浓度关系图

图5 二元复合体系黏度、界面张力随老化时间的变化情况

根据以上二元复合体系界面张力、黏度影响因素、长期老化实验结果，综合聚合物在地层中的剪切、降解等因素，推荐双河油田Ⅴ上单元的二元复合体系配方为2 000 mg/L SH6+2000 mg/L 1630S。

2.5 三元复合驱配方筛选与评价

2.5.1 表面活性剂浓度对三元复合体系性能影响

参考双河油田其它单元复合驱配方经验，固定聚合物浓度为2 000 mg/L，碱浓度为8 000 mg/L，考察表面活性剂浓度变化对三元体系性能的影响。结果见图6，从中可看出，随着表面活性剂浓度的增加，三元复合体系的黏度和界面张力都在持续下降，当表面活性剂浓度达到2 000 mg/L时，复合体系的黏度降低趋势开始减缓，界面张力的下降趋势也开始减缓。

2.5.2 聚合物浓度对三元复合体系性能影响

固定表面活性剂浓度为2 000 mg/L，碱浓度为8 000 mg/L，考察聚合物浓度变化对三元复合体系性能影响。从图7中可看出，三元复合体系的黏度随聚合物浓度的增加呈指数型增加，而界面张力随着聚合物浓度的增加而有所增加，但增加幅度不大；当聚合物浓度达到2 000 mg/L后界面张力上升又开始加快。

2.5.3 碱浓度对三元体系性能影响

图6 三元复合体系黏度和界面张力随表面活性剂浓度变化情况

图7 三元复合体系黏度和界面张力随聚合物浓度变化情况

固定表面活性剂浓度为2 000 mg/L，聚合物浓度为2 000 mg/L，考察碱浓度变化对三元复合体系性能的影响，从图8中可看出，随着碱浓度的增加，界面张力呈先降后升趋势，在浓度为8 000 mg/L处出现最小值；而黏度随着碱浓度增加呈持续下降趋势。

由此确定三元体系最佳配方为2 000 mg/L 1630S+2000 mg/L SH6+8000 mg/L Na2CO3。

图8 三元复合体系黏度和界面张力随碱浓度变化情况

2.6 驱油实验

评价优选出的二元、三元复合体系最佳配方。经检测其性能参数如下。二元复合体系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6，体系黏度为50.8 mPa·s，界面张力为1.73×10-3mN/m；三元复合体系：2 000 mg/L 1630S+2 000 mg/L SH6 + 8 000 mg/L Na2CO3，体系黏度为37.5 mPa·s，界面张力为7.0×10-4mN/m。将优选出的二元和三元复合体系进性驱油实验，从实验结果表3可以看出，三元复合体系与二元复合体系相比，无论是均质岩心驱油还是非均质岩心驱油实验，驱油效率明显较高。

表3 驱油实验结果

3 结论

(1)经过筛选确定双河油田Ⅴ上单元复合驱表活剂为SH6，碱剂为Na2CO3，聚合物用剂为1630S。

(2)筛选出适合双河油田Ⅴ上单元油藏特征的二元复合体系配方为2 000 mg/L 1630S + 2 000 mg/L SH6，体系黏度为50.8 mPa·s，界面张力为1.73×10-3mN/m。

(3)筛选出适合双河油田Ⅴ上单元油藏特征的三元复合体系配方为2 000 mg/L1630S + 2 000 mg/L SH6 + 8000 mg/L Na2CO3，体系的黏度为37.5 mPa·s，界面张力为7.0×10-4mN/m。

(4)对比两种复合体系的性能参数和驱油实验结果，推荐双河油田Ⅴ上单元进行三元复合驱。

[1] 李干佐,翟利民,郑立强,等.我国三次采油进展[J].日用化学品科学,1999，(增刊):1-9.

[2] 廖广志,王德民.化学复合驱原理及应用[M].北京：石油工业出版社,1999:88-92.

[3] 廖广志,杨振宇,刘奕.三元复合驱中超低界面张力影响因素研究[J].大庆石油地质与开发,2001,20(1):40-42.

[4] 杨凤华.二元复合体系性能及微观驱油机理研究[J].石油地质与工程,2012,26(1):105-107.

编辑：刘洪树

1673-8217(2015)02-0133-04

2014-08-19

郝明耀，工程师，1980年生，2007年毕业于长江大学油气田开发专业，现从事提高原油采收率研究工作。

TE357

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