J16块化学驱表活剂与配方粘度研究

史慧文（辽宁石油化工大学 辽宁 抚顺 113000）

水驱油藏地质储量占LH油田动用石油地质储量的54.3%，而水驱油藏的年产油只占LH油田年产油的40%左右，并且水驱油藏89%的储量已进入高含水和高采出程度的“双高期”开采阶段，水驱四大矛盾突出，稳水控油难度大。针对以上开发形势，为提高水驱油藏产量，保证LH油田千万吨级规模稳产的需求，调整油品产量结构、探索大幅度提高水驱采收率方式已成为油田稳定效益发展的根本方向，急需寻找水驱提高采收率接替技术。

DQ油田、SL油田矿场试验表明，油区调整产量结构、大幅度提高采收率主要依靠化学驱（调驱）来实现。化学驱是指利用化学剂改善原油-水-地层之间的物理化学性质，提高采收率，即提高波及系数和提高驱油效率。本文通过对化学驱油体系粘度、界面性、流变性、驱油效率等参数优化，研究出了J16块化学驱油体系配方，建立并完善了配套评价技术。

一、原油与表活剂构效关系研究

不同油田的原油性质不同，甚至同一油田不同区块原油性质也不相同，导致化学驱用表活剂筛选困难，表活剂个性化强，普适性差。为了提高不同区块表活剂筛选效率，开展了原油与表活剂构效关系研究。首先，建立表活剂结构模型，保证表活剂分子能稳定地停留在油水界面层，并提高表活剂分子停留在油水界面层的能力，降低油水界面张力。然后，根据相似相溶原理，系统分析原油组分分布与结构特征，确定适用的表活剂。

1.表面活性剂疏水碳链长度的影响

不同表活剂与不同长度碳链烷烃（模拟不同原油）界面性测试结果见表1，从表1中可知，表面活性剂的疏水链长度与烃分子碳链长度之间存在内在联系，表面活性剂A属于混合型二乙醇酰胺型表面活性剂，内含一定量的C8-C10的疏水链，对短链的正庚烷（C9）显示出很好地界面活性（0.0694 mN/m）。

从结构上分析，原油中烃类分子碳链越长，相应要使用疏水链越长的表面活性剂。然而实际上，由于疏水链的增长，表面活性剂在水中的溶解度会明显地降低，因此需要对表活剂不同长度分子链进行复配。

表1二乙醇酰胺型表面活性剂疏水链对正烷烃界面张力的影响（mN/m）

2.碳链长度不同的烃分子混合产生的影响

考虑到原油中含有各种不同碳链长度的烃类分子，进一步考察了不同碳链长度的正烷烃混合后，界面张力的变化情况，结果见表2。正十六烷与水间的界面张力在表面活性剂A的作用下可以降低至0.1828mN/m，在同样条件下，等摩尔的正十二烷/正二十烷的混合物的界面张力为0.1884 mN/m。这两个数值十分接近，说明长链和短链的烃分子混合后，混合物的界面张力与长链和短链的烃分子的界面张力的平均值十分接近。

表2碳链长度不同的烃分子混合界面张力影响（mN/m）

3.表面活性剂间的协同效应

考察三种原油样品与非离子表面活性剂A、阳离子表面活性剂季铵盐、阴离子表面活性剂石油磺酸盐和脂肪酸钠等四种类型以及复配后的表面活性剂水溶液之间的界面张力，结果见表3。表面活性剂A和脂肪酸钠在降低J16块和H1块油样的界面张力的效果较好，而石油磺酸盐（SL）的效果最差。将表面活性剂A和季铵盐复配后，J16块油样的界面张力有所下降；H1块的降幅比较明显；其中S22块的降幅最为显著，由0.1236 mN/m降低到0.0093mN/m。这些结果说明，表面活性剂A和季铵盐之间对三种原油都存在良好的正协同效应，其中对碳链长度较长的S22块油样显示出最好的协同效应。

表3表面活性剂间的协同效应

非离子型的表面活性剂与阴离子型或阳离子型的表面活性剂间的复配可以产生在降低界面张力能力方面的有效正协同效应，但是协同效应的大小还与原油样品的组成密切相关。原油所含烃分子的结构与表面活性剂的疏水碳链间的有效相互作用可能是产生有效的正协同效应的内在结构因素。

二、配方粘度设计研究

炮眼剪切对粘度影响非常大，是配方粘度设计的关键。评价难度大，以往对粘度损失率只能估计，本研究应用实际射孔枪、弹进行射孔，建立炮眼及地层剪切高压模型，设计粘度损失试验流程，建立了炮眼剪切模拟试验方法，完善了炮眼剪切模拟技术，研究了溶液经炮眼剪切前后粘度实际损失情况，优化了地面注入复合体系配方的使用浓度。

聚合物经配制、注入到采出，要经过一个复杂的过程，受到机械剪切、微生物和氧化降解等多种因素的影响，使聚合物溶液的粘度下降，据相关文献报道，聚合物溶液注入目的层过程中粘度损失最严重的位置在井筒附近及炮眼处，因此开展了应用实际套管及射孔枪来模拟聚合物经过炮眼后粘度损失实验，结果表明，聚合物经过炮眼后由于机械剪切造成粘度损失在24.0%左右，基本与DQ油田、SL油田在注聚试验中通过观察井进行返排测得聚合物粘度损失在30～26.9%（表4）认识一致。注聚过程总粘度损失56%，根据油藏所需最低粘度，确定地面配方粘度。

三、应用潜力评价

依据美国NPC标准，对LH油田化学驱潜力进行再评价研究，筛选出适合开展化学驱地质储量3.03亿吨，预计增加可采储量3901.6万吨，表明LH油田化学驱潜力大，应用前景广阔。

结论

1.通过原油与表活剂构效关系研究，配制适合不同原油性质的表活剂，提高表活剂分子停留在油水界面层的能力，降低油水界面张力，达到了提高驱油效率的目的。

2.实验表明，LH油田注聚过程总粘度损失为56%，优化了地面注入复合体系配方的使用浓度。

3.通过化学驱创新评价技术的突破，解决了化学驱配方体系研究难题，实现了配方体系个性化设计，应用潜力大，为LH油田注水开发后期大幅度提高采收率提供重要技术保障。