表面活性剂复配技术研究

吴文祥 宋 哥 唐佳斌

（东北石油大学石油工程学院，大庆 163318）

0 前言

辽河油田已处于油田开发的中后期，可采储量逐渐减少，为了开采此类剩余储量，二元驱是应用最为广泛的驱油技术，此类技术又以表面活性剂/聚合物[1]SP二元复合驱[2]技术具有发展前景，其中表面活性剂的选择是关键，表面活性剂用量大，费用高，成本占二元驱化学剂成本的70%以上。本文针对现场中如此昂贵的表面活性剂价格，找到一些价格低廉的副表面活性剂和辽河主表面活性剂进行复配，不仅使复配体系的性能有所改善，而且可以克服单一表面活性剂的局限性，实现降低二元驱成本、提高二元驱驱油效果和经济效益的目的。

本实验就是对这些复配体系进行粘弹性[3,4]，界面张力稳定性[5]和驱油效果的研究，找到适合现场应用的最佳复配体系，希望为辽河油田聚合物驱的大规模矿场应用起到指导作用。

1 表面活性剂基本参数

本文主要研究如下三种表面活性剂，分别为辽河EOR-SAA/LY-IQ/SY LY0474(简称LY)，大庆炼化HLX-B05(简称HLX)，滨州慧源HY-100A（简称HY），它们都能够有效降低水的表面张力和油水界面张力，其中HY表面活性剂具有较强的耐碱能力和抗盐能力，LY表面活性剂在浓酸，浓碱或浓无机电解水溶液中性能稳定，以下是三种表面活性剂的具体参数。

表1 各种表面活性剂的性能参数

2 粘弹性及界面张力评价

2.1 复配体系粘弹性研究

复配体系流变性具体体现为体系的粘弹性。体系的粘弹性对于提高无碱二元复合驱的波及体积和驱油效率都有利，是评价驱油效果的重要指标。为此进行了不同聚合物分子量的粘弹性研究。所用仪器为HAAKE RS150流变仪。

2.1.1 粘性实验及结果分析

样品采用辽河软化水配制母液，污水稀释，软化水和污水各占50%，一种表面活性剂浓度0.2%wt，一种聚合物浓度1600ppm，共6个复配体系。实验材料为辽河2500万聚合物，辽河LY主表面活性剂，滨州慧源HY副表面活性剂，大庆炼化公司HLX副表面活性剂，三种复配比为90：10、80：20、70：30，实验温度为55℃。

通过实验结果分析，可以看出，不同体系的粘度都随剪切速率的增大而下降，这是因为剪切应力的增加，可以拆散聚合物溶液分子之间的缔合，使单位体积中参与分子间缔合的聚合物分子数减小，因而溶液的粘度降低。从图中还可以看出，表面活性剂的类型和复配比例对二元体系粘度[6]的影响不大。

2.1.2 弹性实验及结果分析

材料及样品配制溶液与粘性测定时的方法一样，测定了第一法向应力差[7,8]（N1），来说明复配体系的弹性。

实验结束后，通过对比分析，我们发现，不同复配体系的弹性都随着剪切速率的增加而增加，这是因为，聚合物分子存在剪切流动和拉伸流动两种形式，当剪切速率增大，聚合物分子之间的流动形式主要表现为拉伸流动，当聚合物分子流经孔道时，聚合物分子受到的拉伸表现为弹性，使得弹性增大，从图中还可以看出，不同复配比例下，二元体系弹性点基本重合，说明复配活性剂体系不会降低聚合物溶液的弹性，因此复配体系与聚合物有一定的匹配性。

2.2 复配体系界面张力稳定性研究

LY与HY复配比为80：20和70：30，LY与HLX复配比为70：30，分别测定原始、第1天、第3天，第5天，第10天，第15天，第30天，第60天，第90天的界面张力，材料及样品配制溶液与粘弹性实验研究一致。

表2 各种复配体系的界面张力随时间的变化

从表1可以看出，单独LY体系的稳态界面张力随时间的增加没有太大变化，一直稳定在4×10-2mN/m左右，LY与HY复配比为80:20和70:30的复配体系从第1天开始稳态界面张力达到超低（10-3mN/m数量级），并一直维持在超低范围内，LY与HLX复配体系稳态界面张力在10天内略有上升，之后维持在稳定在4×10-2mN/m左右。由此可知，LY与HY复配体系界面张力的稳定性要好于LY与HLX复配体系和单独LY复配体系。

3 驱油效果研究

3.1 驱油实验步骤

1）将浇铸好的模型抽空4小时后，饱和水，测量孔隙度；

2）将饱和好人工合成盐水的模型放在恒温箱内恒温12小时以上（55℃）；

3）油驱水至模型不出水为止，确定原始含油饱和度；

4）按规定的驱替速度水驱至模型出口含水98%以上，计算水驱采收率；

5）按照实验方案进行化学驱，注入量达到所规定的孔隙体积倍数；

6）段塞全部注完后，继续水驱至出口含水98%以上，计算化学驱采收率。

3.2 实验方案

水驱至含水98%以上，注入前置段塞0.04pv2500mg/L（3000万），注入主段塞 0.35pvP1600mg/L（2500万）+S0.2%wt（复配），注入副段塞 0.2pv1600mg/L（2500 万）+S0.15%wt（复配），注入保护段塞0.1pvP1400mg/L（2500万），后续水驱至含水98%以上。

3.3 驱油实验结果分析

表3 LY与HY，LY与HLX复配驱油效果对比

由表3可以看出，LY与HY复配，当复配比例为90:10时，二元体系的化学驱采收率为21.48%，比相应单聚的化学驱采收率提高5.88个百分点；复配比例为80:20时，二元体系的化学驱采收率为22.58%，比相应单聚的化学驱采收率提高6.98个百分点，比配比90:10提高1.1个百分点；复配比例为70:30时，二元体系的化学驱采收率为23.26%，比相应单聚的化学驱采收率提高7.66个百分点，比配比80:20提高0.68个百分点，当LY与HLX复配，配比为90:10时，复配二元体系的化学驱采收率为21.08%，比相应单聚的化学驱采收率提高5.48个百分点；复配比例为80:20时，复配二元体系的化学驱采收率为22.2%，比相应单聚的化学驱采收率提高6.6个百分点，比配比90:10提高1.12个百分点；复配比例为70:30时，复配二元体系的化学驱采收率为22.98%，比相应单聚的化学驱采收率提高7.38个百分点，比配比80:20提高0.78个百分点。以上数据说明，两种复配体系的化学驱采收率都随着主副表面活性剂复配比例的降低而增加，在各种复配比例情况下，LY与HY复配体系的化学驱采收率都高于LY与HLX复配体系的化学驱采收率。

4 结论

1.三种复配体系复配效果最好的体系：LY与HY复配比为80：20和70：30，LY与HLX复配比为70：30，表面活性剂的类型和复配比例对二元体系的粘弹性影响不大。

2.LY与HY复配降低界面张力的能力要高于LY与HLX复配。LY与HY复配体系界面张力的稳定性要好于LY与HLX复配体系。

3.两种复配体系的化学驱采收率都随着主副表面活性剂复配比例的降低而增加，在各种复配比例情况下，LY与HY复配体系的化学驱采收率都高于LY与HLX复配体系的化学驱采收率。

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