喇嘛甸油田强碱三元复合驱采出液性能分析

苏延昌

(大庆油田公司 第六采油厂，黑龙江 大庆 163114)



喇嘛甸油田强碱三元复合驱采出液性能分析

苏延昌

(大庆油田公司 第六采油厂，黑龙江 大庆 163114)

为了给强碱三元复合驱技术决策提供依据，以喇嘛甸油田取样井的采出液为研究对象，分析了强碱三元复合驱采出液药剂加量与黏度和界面张力间的关系，探索了强碱三元复合体系段塞黏度对采出液药剂加量和色谱分离程度的影响。结果表明，随取样井储层渗透率增加，采出液中碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度呈现“先升后降”变化趋势。随采出液聚合物质量浓度增加，黏度增加，界面张力升高。随采出液碱和表面活性剂质量分数增加，黏度减小，界面张力降低。分析表明，强碱三元复合驱过程中存在比较严重色谱分离现象。通过提高三元复合体系黏度可以减弱色谱分离现象，进而改善三元复合驱增油效果。

大庆喇嘛甸油田；采出液检测； 机理分析

近年来，大庆油田在喇嘛甸、萨尔图和杏树岗等油层开展了强碱三元复合驱矿场试验，取得了较好的增油降水效果，已成为油田“稳油控水”的重要技术手段[1-4]。与聚合物溶液相比较，三元复合体系中碱可以与石油中石油酸等反应，生成表面活性物质，可以与三元复合体系中原有的表面活性剂产生协同效应，促使油水界面张力大幅度降低，同时引起油水乳化。乳状液不仅可以起到调剖和扩大波及体积作用，而且具有较强洗油和携油能力[5-7]。

矿场监测结果表明，大庆油田不同区块采出液稳定性和药剂浓度存在较大差异。分析其原因，除了储层矿物组成、平均渗透率和非均质性等差异外，各个区块驱油剂段塞组合和黏度不同也是重要影响因素。有关采出液性质及其影响因素方面室内研究工作已有文献报道[8-9]，但通过专门取样井收集和分析采出液药剂组成并结合室内实验数据来研究色谱分离程度和作用机理方面研究工作还未见文献报道。依据矿场实际需求，本文以物理化学和油藏工程等为理论指导，以化学分析为技术手段，以喇嘛甸油田取样井的采出液为研究对象，开展了强碱三元复合驱采出液药剂加量与黏度和界面张力关系研究，探索了强碱三元复合体系段塞黏度对采出液药剂加量和色谱分离程度的影响，对改善强碱三元复合驱增油效果具有重要参考价值。

1　渗透率与采出液药剂加量关系

依据现场取样井储层渗透率以及采出液中碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度检测数据，绘制散点图并添加趋势线结果，结果见图1。

图1　储层渗透率与采出液药剂加量关系

Fig.1The relationship between reservoir permeability and the pharmaceutical concentration of produced liquid

从图1中可以看出，随取样井储层渗透率增加，采出液中碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度呈现“先升后降”变化趋势。分析其原因认为，当储层岩心渗透率小于0.8 μm2时，随渗透率增大，地层岩石吸附作用减弱，采出液中碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度升高。当渗透率大于0.8 μm2时，由于前置高质量浓度聚合物段塞的调剖作用，促使后续三元复合体系更多地进入中低渗层，引起化学药剂滞留量增加，采出液中碱和表面活性剂质量分数降低。

2　采出液界面张力与药剂加量关系

依据现场取样井采出液界面张力以及碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度检测数据，绘制散点图并添加趋势线结果，结果见图2。

图2　采出液界面张力与药剂加量关系

Fig.2Relationship between the produced liquid interfacial tension and pharmaceutical concentration

从图2中可以看出，随采出液中碱质量分数增大，油水间界面张力呈现下降态势。分析表明，由于碱可以协助重烷基苯石油磺酸盐表面活性剂与原油中有机酸和胶质沥青质作用，促使油水相间界面张力降低。从图2中还可以看出，随采出液中表面活性剂质量分数增大，油水间界面张力呈下降态势，这与室内配制三元复合体系与原油间界面张力变化规律一致[10]；随采出液中聚合物质量浓度增大，油水相间界面张力呈先下降后上升态势。研究表明，随聚合物质量浓度增加，可以有效抑制表面活性剂与地层水中离子生成络合物，提高了表面活性剂的利用率和工作效率，使得界面张力降低。当聚合物质量浓度增加到一定值时，水相黏度快速增加，导致油水相间界面张力增大。

3　采出液黏度与药剂加量关系

依据现场取样井采出液黏度以及碱、表面活性剂质量分数和聚合物质量浓度检测数据，绘制散点图并添加趋势线，结果见图3。

图3　采出液黏度与药剂加量关系

Fig.3Relationship between produced liquid viscosity and pharmaceutical concentration

从图3中可以看出，随采出液中聚合物质量浓度增加，采出液黏度呈上升态势。当聚合物质量浓度超过1 000 mg/L时，黏度增幅加剧。从图3中还可以看出，随采出液中碱和表面活性剂质量分数增加，采出液黏度呈现“先升后降”态势。分析表明，当碱和表面活性剂质量分数较低时，碱的水解作用和表面活性剂的吸附作用有利于增大聚合物分子线团尺寸，增强其包络水分子能力。但随碱和表面活性剂质量分数逐渐增加，Na+浓度增加，对聚合物分子链stem双电层产生压缩作用增强，造成聚合物分子链卷曲和收缩，包络水分子能力减弱，聚合物溶液黏度开始下降[11]。

4　采出液药剂加量与色谱分离现象的关系

4.1原理简介

当三元复合体系在多孔介质中流动时，聚合物、碱和表面活性剂由于竞争吸附、滞留损失差异等因素，破坏了三元复合体系的完整性，导致它们之间差速运移，并且影响碱和表面活性剂之间的协同效应，称之为色谱分离。一般采用无因次突破时间和无因次等浓距等描述三元复合体系的色谱分离程度，无因次突破时间指的是最早检测到采出液中聚合物/碱/表面活性剂时所对应PV(孔隙体积)数，无因次等浓距指的是采出液中任意两种化学剂达到相同无因次浓度时所对应的PV(孔隙体积)数之差。三元复合体系中各组分的无因次突破时间相差愈大、无因次等浓距愈大，色谱分离程度就愈严重。

4.2色谱分离程度

采出液无因次浓度C/C0与PV数关系见图4，其中C0为原始注入三元复合体系中各组分浓度，其中聚合物质量浓度为2 500 mg/L，碱和表面活性剂质量分数分别为1.2%和0.3%。

图4　无因次浓度C/C0 与PV数关系

Fig.4The relationship between dimensionless concentration ofC/C0and the times of PV

从图4中可以看出，聚合物突破时间约为0.09 PV，碱突破时间约为0.28 PV，表面活性剂突破时间相对滞后，约为0.49 PV，表明聚合物、碱和表面活性剂3种化学剂运移速度间存在差别，即存在色谱分离现象。分析表明，由于岩心中存在聚合物分子线团不可及孔隙体积使得聚合物首先突破，此外，由于聚合物与烷基苯磺酸盐之间的混溶性比较差，同时在碱作用下，聚合物水解程度增加，使得分子链上的负电荷也增加，并且由于碱与岩石间的相互作用使得岩石表面的负电荷增加，导致吸附过程中聚合物被排斥，都会使聚合物超前突破[12]。从图4中还可以看出，采出液中聚合物、碱质量分数和表面活性剂质量浓度变化曲线与横坐标所围的面积不同，聚合物质量浓度变化曲线与横坐标所围的面积最大，其次为碱、表面活性剂。说明采出液中聚合物相对流出量最大，其次为碱，表面活性剂的相对流出量最小。即表面活性剂在地层中的损失量最大，依次为碱、聚合物。从图4中还可以看出，采出液中聚合物、碱和表面活性剂3种化学剂的相对浓度C/C0的极值不同，聚合物的无因次浓度C/C0极值最大，其次为碱，表面活性剂的极值最小，并且3种化学剂出现相对浓度C/C0极值的时间也不同。说明按配方配制好的三元复合体系在注入地层后，其组分发生了改变，这种改变对于3种化学剂之间的协同作用是非常不利的。

当无因次浓度C/C0=0.03时，三元复合体系中各组分间的无因次等浓距见表1。

表1　无因次等浓距对比

从表1中可以看出，表面活性剂与聚合物间无因次等浓距为0.497 PV，表面活性剂与聚碱间无因次等浓距为0.314 PV，碱与聚合物间无因次等浓距为0.183 PV。由此说明，表面活性剂与碱和聚合物之间的色谱分离程度相对比较严重，而碱与聚合物之间相对较弱。因此，聚合物、碱和表面活性剂三元复合体系的色谱分离主要发生在表面活性剂与聚合物、碱之间，因为岩心孔隙内表面的吸附作用和孔隙喉道的捕集作用都会使表面活性剂大量损耗。

4.3驱油剂段塞黏度对色谱分离的影响

矿场三元复合体系注入液黏度与时间关系见图5，其采出液无因次浓度与注入PV数关系见图6。

图5　三元复合体系段塞黏度与时间关系

Fig.5The relationship between the slug viscosity of ASP system and the time

从图5中可以看出，矿场采取各注入段塞黏度逐渐减小组合方式，即三元主段塞黏度高于三元副段塞的黏度，三元副段塞黏度高于保护段塞黏度。

图6　无因次浓度C/C0 与PV数关系

Fig.6The relationship between dimensionless concentration ofC/C0and the times of PV

从图6中可以看出，驱油剂段塞黏度较高时，采出液中三元复合体系各组分出现峰值对应段塞尺寸基本相同。但当驱油剂段塞黏度较低时，采出液中三元复合体系各组分出现峰值出现先后距离加大。说明驱油剂段塞黏度较低时色谱分离程度更严重。因此，增加驱油剂黏度可以减弱色谱分离程度，提高驱油效果。

5　结论

(1) 随取样井储层渗透率增加，采出液中碱、表面活性剂和聚合物浓度呈现“先升后降”变化趋势。

(2) 随采出液聚合物质量浓度增加，黏度增加，界面张力升高。随采出液碱和表面活性剂质量分数增加，黏度减小，界面张力降低。

(3) 采出液药剂浓度分析表明，强碱三元复合驱过程中存在比较严重色谱分离现象。通过提高三元复合体系黏度可以减弱色谱分离现象，进而改善三元复合驱增油效果。

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(编辑闫玉玲)

Produced Liquid Performance Analysis of ASP Flooding with Strong Base in Lamadian Oilfield

Su Yanchang

(No.6OilProductionCompanyinDaqingOilfieldofPetroChina,DaqingHeilongjiang163114,China)

In order to provide a basis for decision-making on improving the effect of ASP flooding with strong base, this paper carried out the research on the relationship of produced liquid reagent concentration and its viscosity to interfacial tension, through taking Lamadian oilfield produced fluid of ampling wells as research object. And this paper also explored the effect of ASP system slug viscosity to produced liquid reagent concentration and chromatographic separation degree. The results showed that with the increasing of the sampling wells permeability in reservoir, the produced liquid concentration of alkali, surface active agent and polymer present "first rising and then falling" change trend. With the concentration increasing of polymer in produced liquid, its viscosity and interfacial tension gradually increased. With the concentration increasing of alkali and surface active agent in produced liquid, its viscosity and interfacial tension gradually reduced. By analysis of the produced liquid concentration, there is a more serious phenomenon of chromatographic separation during the process of ASP flooding with strong base. Throngh enhancing the viscosity of ASP system, it can weak the separation of chromatographic separation, which can improve the oil encreasement effect of ASP flooding.

Lamaidan oilfield in Daqing; Produced liquid detection； Mechanism analysis

1006-396X(2016)04-0047-05投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn

2015-12-14

2016-04-04

国家科技重大专项子课题“聚合物驱后进一步提高采收率新技术”经费资助(2011ZX05010-005)。

苏延昌(1969-)，男，博士，高级工程师，从事化学驱技术研究和管理工作;E-mail:suyanchang@petrochina.com.cn。

TE357

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.04.010