胜利石油磺酸盐在史深100油田的应用.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 J OuRNAL OF DAQI NG PETROLEUM I NS TI TUTE 第 3 5卷 第 3期 2 0 1 1年 6月 Vo 1 ．3 5 No ．3 J u n ． 2 0 1 1 胜 利石 油磺 酸盐在史深 1 0 0油 田的应用 聂振 霞 中国石油化工股份有限公司 胜利油田地质科学研究 院， 山东 东营 2 5 7 0 1 5 摘要 为解决低渗透油藏生 产过程 中由于物性条件差导致 的注水效 果差 、 驱替 能力弱 问题 ， 以胜利石 油磺酸盐 作 为表面活性剂 ， 研究油水 界面张力 和压降 因数等 ， 分析胜利石油磺酸盐对储层 渗流的改善作用． 结 果表明 降低油水界 面 张力有利于减小水驱毛管阻力 ， 从 而降低水驱压差 ； 胜利石油磺 酸盐与史 深 1 0 0区块 的原油具有 良好 的相 似相容性 能， 质量浓度为 4 g ／ I 的胜利石油磺酸盐能够将 油水界 面张力 降至 1 ． o 1 0 ～ mN／ m． 在史深 1 0 0区块史 3 1 0 一x 1 2水井 进行矿场试验， 统计启动压力 、 吸水指数 、 注水压力和 日注水量等参 数 ， 表明胜利石油磺 酸盐能够有效 改善低渗油藏注水 效果 ， 补充地层 能量 ， 缓解低渗透油藏注采矛盾 ， 对提高采收率具有 一定实 际意义． 关键词 胜利石油磺酸盐 ；表面活性剂 ；降压增注 ； 低渗 透油藏 ；注采矛盾 中图分类 号 TE 3 4 8 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 01 8 9 1 2 0 1 1 0 3 0 0 8 1 0 4 0 引言 低 渗油藏 岩石 物性 条件 差 、 微孑 L 隙发 育 ， 水 驱油 时 ， 油 珠通 过孔 隙喉 道首先 需 克服 毛细 管作用 力 ， 使 大 油珠 通 过毛细 孔道 _ 1 ] ； 其 次需 克服 变形产 生 的附加 阻 力 贾敏 效 应 ， 在 低 渗油 藏 岩 石孔 隙 中 ， 这 种 附加 阻 力 的叠加 效果 非常 显著 2 ] ， 低 渗油 田普遍 存在 注水 困难 和产 液量 递减 快 问题l 3 ] ． 添 加表 面 活性 剂一 方 面 能够 将油 水界 面 张力 由 2 O ～ 3 0 mN／ m 降为 0 ． 0 0 1 ～ 0 ． 0 1 0 mN／ m， 大 幅 降低 油水 渗流 过程 中的毛 细管 阻 力 ； 另一 方面 还能促 进 油珠拉 伸变 形 ， 消除低 渗透 孔 喉处 的贾敏 效应 ． 表 面活性 剂在地 下 油藏 中的 工业化 应用 始 于 2 0世纪 9 O年代 初 的 三元 复 合 驱 油试 验 ， 化 学驱 常 用 的 驱油 表 面活性 剂有 3 种 [ 6 -- 1 5 ] 石油 磺 酸盐 、 人 工合 成磺 酸盐 和 乙氧 基磺 酸盐 ， 大 多数 矿 场试 验采 用石 油磺 酸盐 ． 石油 磺 酸盐是 以特 定馏分 的石 油 为原料 ， 经 过气 相 或液 相磺 化 工 艺得 到 的表 面活 性剂 ． 通过 胜 利石 油磺 酸盐 S L P S 在史 深 1 0 0区块史 3 一1 0 一x 1 2井组 的矿 场应用 ， 分 析表 面活性 剂 降压增 注 的机 理 ， 以及 胜利 石油磺 酸盐 作为 降压 增注 剂 的优势 及其 矿场试 验效 果 ． 1 注 采 矛 盾 史 深 1 0 0区块 油 层埋深 大 于 3 k m， 平均 渗透率 为 6 ． 8 1 0 ～ m ， 平 均压力 因数为 1 ． 3 5 ～1 ． 5 1 ， 属 于 异常高压深层低渗透岩性油藏． 由于储层物性差 ， 注入水向周围扩散慢 ， 注采矛盾突出． 注水井启动压力 由 初期的 1 6 ～2 0 MP a 上升到 目前的 3 0 MP a以上； 注水井憋压致使压力逐渐升高， 最高达 3 4 MP a ； 地层能 量 补充 不足 ， 动液 面下 降快 ， 已由注水 初期 的 1 ． 2 k m 下 降 到 1 ． 7 k m； 全 区 地层 注 水量 累计 亏 空 4 4 ． 5 8 1 0 I T I 。 ． 这 主要是 由于井况 恶化 、 注水 水质 差 ， 并且低 渗 透油 藏 的渗透率 低 、 孔喉 细小 、 压 力传 导 慢 ， 容易 造 成 地层堵 塞 ， 注水 困难 ， 最终 降低 储层 吸水 能力． 根据 低 渗透 油 藏渗 流 机理 ， 只有 建 立有 效 驱 替压 差 ， 提 高 注 水能力 ， 才 能实 现低 渗透油 藏 的有效 动用 ． 2 实验分析 2 ． 1 磺 酸盐 表面 活性剂 对渗 流 阻力 的影 响 油滴 通过 岩心 孑 L 喉 时需要 克 服贾敏 效应 ， 宏 观上 表现 为驱 替压 力 的波动 ． 油滴 在孔 喉处 的贾敏 效应 表 收稿 日期 2 O l 1 0 3 0 7 ； 审稿人 张继才 ； 编辑 张兆虹 基金项 目 国家科技重大专项 2 0 0 8 Z X0 5 0 1 1 作者简介 聂振霞 1 9 7 4 一 ， 女 ， 工程师 ， 主要从事油气藏 开发及提 高采收率方面 的研究． 8 1 大庆石油学院学报 第 3 5卷2 0 1 1年 不 为 P 一 2 a 1 ／ R1 1 ／ Rz ， 式 中 P 为油滴 通过孔 喉处 的毛 管阻力 ； R ， R 分别 为油 滴两 端半 径 ； 为 油水 界面 张力 ． 采用表 面 活性剂 水溶液 作 为驱替 相时 ， 随着 油水界 面 张力 降低 ， 油滴 更 加 容易 变 形 ， 油滴 通 过 岩心 孔 喉 时克服贾 敏效 应所 需 的附加压 力更 小 ， 宏 观上 表现 为驱替 压力 降低 和压 力波 动减 弱． 选用 渗透 率为 1 8 ． 5 1 0 m ， 直径 为 2 5 mm， 长度 为 6 0 mm 的天 然岩 心柱 ， 抽 真空 后饱 和 地层 水 ， 然 后用 2台高 压柱塞 泵 以相 同流速 0 ． 0 0 2 mL ／ mi n 同时 向岩心 中注入 原油 和地 层水 ， 记 录注 水柱 塞 泵 的 最 高驱替 压力 和最低 驱替 压力 ． 在地 层水 中添加 质量 浓度 为 1 g ／ L的十二 烷基 磺酸 钠表 面活性 剂后 ， 重复 驱 替实 验 ， 分 析油水 界 面张力 的变化 对 驱替压 力 的影 响． 岩心流 动实验 结果 见 图 1 ． 由 图 1可 见 地 层水 中添 加表 面 活性 剂后 ， 油 水 界 面 张力 从 2 6 ． 5 0 mN／ m 降至 2 ． 1 5 mN／ m； 油水渗流过程 中的最高驱替压力从 0 ． 2 5 6 MP a降至 0 ． 1 2 0 MP a ； 驱替压力波动值 最 高压力 和最 低压力 的差 值 从 0 ． 0 8 5 MP a 驱替 压差 为 1 ． 4 2 MP a ／ m 降 至 0 ． 0 0 5 MP a 驱 替 压 差 为 0 ． 0 8 MPa ／ m ． 原油在 低渗 透岩 心 的微 细孔 隙 中运 移 时需要 克服 毛管 阻 力 ， 在 通 过更 加 微 小 的孔 喉 时还 需 要额 外 克 服油 滴变形 带来 的 阻力 ， 因此驱 替压力 高 ， 压力波 动值 大． 表 面活性 剂 不足 以降低 油水 界 面张力 ， 界面越 低 越有 利 于油滴 的拉伸 变形 ， 原油 在微 细孔 隙 中的运 移 阻力 减 小 ， 特 别是 油 滴 通 过 孔 喉处 的 阻力 大 幅度 减 小． 在宏观的岩心驱替过程中表现为驱替压力下降 ， 压力波动值变小． 2 ． 2磺 酸盐 类表面 活性 剂对 油水界 面张 力的 影响 磺 酸盐类 表面 活性 剂具有 优 良的耐 温抗盐性 能 ， 适用 于大 多数 油藏 和地层 水 ， 被 广泛 应用 于油 田化学 驱 领域 ． 以油 水界 面张力 为评价 指标 ， 不 同类 型的磺 酸盐 类 表 面活性 剂 对原 油 的 适应 性 存 在较 大 差异 ． 在 7 O℃条件 下采用 TX 5 0 0 C旋 转滴 界面 张力仪 ， 分析 8种 磺酸 盐工业 产 品针对 史深 1 0 0区块油 水 条件 的适 应性 见图 2 ， 表面活性剂溶液的质量浓度为 4 g ／ L ． 实验结果表明 胜利石油磺酸盐能够将油水界面张力 降至 0 ． 0 0 1 mN／ m． 胜利石油磺酸盐是 以胜利油 田原油为原料 ， 经磺化工艺生产的石油磺酸盐． 该产品在 分子 结构上 与胜 利原油 具有 很高 的相似 性 ， 因此对 史深 1 0 0区块油 水界 面张 力 降低 效果 最好 ． 至 0 黧 o ． O 2 ． 1 5 2 6 ． 5 O 油水界面张力 ／ m N m一 1 图 1 油水界面张力对驱替压 力波动的影响 胜 利石 油磺 酸盐 十二烷基苯磺酸钙 重烷基苯磺酸钠 P E P OS O3 Na 十 烷基苯磺酸钠 十二烷基磺酸钠 木质索磺酸盐 2 木质素磺酸盐 1 0 0 ． 0 5 0 ．1 0 0 ． 1 5 0 ． 2 0 0 ． 2 5 0 ． 3 0 0 ． 3 5 0 ． 4 0 界面张力 ／ m N m- - 图 2 不同磺酸 盐在 史深 1 0 0区块 油水条件下 的界面活性 2 ． 3胜利石 油磺 酸盐对 最佳 使用 质量 浓度 的影 响 在 7 0℃条件下， 采用 TX 5 0 0 C旋转滴界面张力仪， 分析不同质量浓度胜利石油磺酸盐对史深 1 0 0区 块油水 条件 的适应 性 见 图 3 ． 实验结 果表 明 胜利石 油磺 酸盐在 质量 浓度 为 2 ． 0 ～ 6 ． 0 g ／ L范 围 内油水 界面 张力均小 于 1 _ 0 1 0 _ 。 mN／ m． 表 面 活性剂 溶液 注入油 藏后 ， 其质 量浓 度 因地层 吸 附和 地层 水 的稀 释 作用 而逐渐 降低 ． 较宽 的有效 质量 浓度 范 围有 利 于增加 表 面活 性剂 在 油 藏 中的有 效 作 用距 离 和 有效 作 用 时间． 2 ． 4驱替 实验 选 用史 深 1 0 0区块 渗透 率约 为 2 5 1 0 p ． m 的天然 岩 心抽真 空后 饱和地 层水 ， 测定 岩 心孔 隙度 ；向 第 3期 聂振霞 胜利石 油磺酸盐在史深 1 0 0油 田的应用 岩心 中注入 1 O倍孔隙体积 P V 的原 油， 静置在 7 O ℃ 保温 箱 中老化 2 4 h ， 岩心 基本 参数 见表 1 ． 用老化 过 岩心进 行驱 替实 验 ， 用 地层 水驱 替原 油 至 岩心 驱 出液含 水 率 大 于 9 8 且 驱 替 压力 趋 于 平 稳 时 ， 测量水 驱 压力 ； 暂 停 注入 地 层 水 ， 注 入 0 ． 5 P V 胜 利 石 油磺 酸盐水溶 液 ； 继续 注入 地层 水驱 替原 油至 岩心 驱 出 液含 水率 大 于 9 8 9 ／ 6 且 驱 替 压 力趋 于平 稳 时 ， 测 量 表 活 剂 驱压 力． 以压 降因数 表征胜 利 石油磺 酸盐 降压 增 注性 能， 压降系数表示为 [ 水驱压力 ～活性剂驱压力 ／ 水 驱 压 力 l 1 0 0 ． 驱替 实验 结果 表 明 ， 注入 0 ． 5 P V 石 油磺 酸 盐 水 溶 g Z 鲁 直 噩 p 胜利石油磺酸盐 ／ g L 。 图 3 胜 利 石 油 磺 酸 盐 在 史 深 1 0 o区块 油 水 条 件 下 的 界 面 活 性 液 ， 继续水驱时又驱出部分残余油 ， 当石油磺酸盐水溶液质量浓度为 2 ． O ～8 ． 0 g ／ L时降压效果显著， 注 水压降系数为 5 7 ． 0 ％～5 9 ． 2 见表 2 ． 说明石油磺酸盐对低渗透油藏具有优 良的降压增注性能． 表 1 史 深 1 0 0区块 驱 替 实验 用 岩 心 基 本 参 数 编号 气测渗 透率／ 1 0 。 m 直- ／ c m 长度／ c m 孔隙体积／ mL 孔 隙度／ 6 ． 1 5 6 ． 1 O 6 ． 1 2 6 ． 1 2 6 ． O 8 表 2石 油 磺 酸 盐 降 压 增 注 性 能 实 验 结 果 p 胜利石油磺酸盐 ／ gL 一 水驱压力／ MP a 表面活性剂驱压力／ MP a 压降系数／ ％ 1 ． 0 2 ． 0 4 ． 0 6 ． 0 8 ． 0 O． 2 4 O 0． 2 42 0． 2 42 0． 2 4 4 0 ． 2 4 0 0 ． 1 6 8 0 ． 1 0 4 0 ． 1 O 0 0 ． i O 0 0 ． 0 9 8 3 O． O 5 7 ． 0 5 8 ．3 5 9 ． O 5 9 ． 2 3 现场试验 史 3 1 0 一 x 1 2井组 位 于史深 1 0 0断块沙 三 中油藏 北部 ， 共有 油 井 4口、 水井 1口 ， 油压 为 2 3 MP a ， 日 注水 量为 3 8 m。 ， 月 注采 比为 1 ． 0 ， 年 累计注 采 比为 1 ． 1 ， 年 累计 注水 量 为 0 ． 8 5 8 1 1 0 m。 ， 年 累计 亏 空 注 水量 为 0 ． 2 3 1 0 r n 。 ． 3 ． 1水 井注水 压力 采用胜 利石 油磺 酸盐 对史 3 ～1 0 一x 1 2水 井进 行单井 1 9 试 注试 验． 投注 质量浓 度 为 4 g ／ L 的胜 利 石 油 磺 酸盐 后 ， 水 井 的 日注 水 量 从 3 5 1“1 “1 。增 至 4 2 1 “I 1 。 ； 注 水 压 力 由 2 4 。 MP a下降 至 2 2 MP a； 水井 的启 动压 力 由 1 8 ． 3 MP a下 降 至 1 7 ． 1 MP a 见表 3和图 4 ． 尝 1 7 表 3史 3 一l O --x 1 2水井增注试验效果统计 图 4 史 3 ～ 1 0 一X1 2注 水 井 启 动 压 力 曲线 注 入初期 1 0 0 1 1 0 d 注 水站 增压 泵保 持 2 4 MP a的注 入 压 力 ， 水井 日注 水量 从 3 5 r n 。 增 至 4 0 m。 ， 8 3 大庆石油学院学报 第 3 5卷2 0 1 1 年 达到该 井设计 的 日注水 量 ， 说 明 胜利石 油磺 酸盐 降低 水驱 油 阻力 ， 水 相渗 流 通道 明显 增 多 ； 为防 止水 井 注 水 量增 加导致 油井 水窜 ， 1 l 0 n2 0 0 d保 持 4 0 I“1 3 ．。的 E l 注水 量 ， 同时注 水压 力降 至 2 2 MP a ， 说 明胜 利石 油磺 酸盐在持续地降低水驱油阻力 ； 在 2 0 0 3 0 0 d期间降压增注效果趋于稳定． 史 3 8 1 2与试 验井 史 3 1 0 一x 1 2相邻 ， 为 同期 投产 的注 水井 ， 在史 3 1 0 一x 1 2 增 注试 验期 间 ， 水 井 E l 注量 从 3 0 l i t 。 降到 1 0 m。 ， 后期基 本 注不进 水 ， 由 2口井注水 曲线 可 以看 出 ， 史 3 ～8 1 2井 注水 压力 持续 上升 由 2 4 MP a 上 升到 3 0 MP a 见 图 5 。 3 ． 2储 层吸水 能 力 由史 3 1 0 一x 1 2 水井的注水指示曲线可见 ， 采用胜利石油磺酸盐表面活性剂增注措施后 ， 注水指示 曲线下移 ， 说明水相渗流阻力降低， 地层吸水能力增加， 水井注水压力下降 见图 6 ． 矿场 测试 史 3 1 0 ～x 1 2水井 试验前 的吸水指 数 为 0 ． 2 1 m。 ／ d mP a ， 试 验后 吸水 指数 上升 为 0 ． 2 4 m。 ／ dmP a ． 3 2 3 0 重 2 8 2 。 薹 2 4 2 2 2 0 0 5 O l 0 0 1 5 O 2 0 0 2 5 0 3 0 0 试验时间 ／ d 图 5 水 井 注 水压 力 曲线 2 4 2 2 ＼ 2 O * 燃 1 8 1 6 O 2 O 4 O 6 0 注水量 ／ m ． d 一 - 图 6 史 3 1 0 ～x 1 2注水指示 曲线 4 结论 1 胜利石油磺酸盐与胜利原油相似程度高 ， 与 7种其他类型磺酸盐类表面活性剂相 比， 油水界面张 力最 小 ， 适 用范 围广 ， 降压 增注性 能优 越 ； 2 对史 3 1 0 一x 1 2水井投注胜利石油磺酸盐现场试验表 明 压力稳中有降 ， 降压增注效果明显 ， 储 层 吸水能 力增加 ， 具 有重要 推广 意义 ． 参考文献 [ 1 ] 秦 积舜 ， 李爱芬． 油层物理学[ M] ． 东营 石油大学 出版社 ， 2 0 0 1 1 7 6 1 7 8 ． [ 2 ] 黄延章． 低渗透油层渗流机理 E M] ． 北 京； 石油 工业 出版社 ， 1 9 9 8 8 3 ～8 5 ． [ 3 ] 尤源， 岳湘安 ， 王锐 ， 等． 低渗透非均质油藏提高采收率实验研 究[ J ] ． 大庆石油学 院学报 ， 2 0 0 8 ， 3 2 1 1 1 8 1 2 5 ． E 4 ] 闰栋栋， 杨满平 ， 王刚 ， 等． 低流度油藏启 动压力梯度分析E J ] ． 大庆石油学院学报， 2 0 1 0 ， 3 4 1 3 9 ～4 2 ． [ 5 ] 彭昱强 ， 何顺利 ， 郭 尚平 ， 等． 岩心渗透率对亲水砂岩渗吸 的影响[ J ] ． 大庆石油学院学报 ， 2 O 1 o ， 3 4 4 5 1 ～5 6 ． [ 6 ] 郭东红 ， 李森 ． 表面 活性剂 的驱油机理与应 用[ J ] ． 精细石 油化工进展 ， 2 0 0 2 ， 3 7 3 6 4 1 ． [ 7 ] 谢俊． P S剂 驱油矿场先导性试验研究[ J ] ． 青岛海 洋大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， 3 3 1 9 5 1 0 0 ． E 8 ] 张路 ， 罗澜． 表面活性剂亲水一亲油能力对动态界面张力的影响[ J ] ． 物理化学学报， 2 O O l ， 1 7 1 6 2 6 5 ． E 9 ] 王景 良． 三元复合驱用石油磺酸盐表面活性剂 的研究进展[ J ] ． 国外油田工程， 2 0 0 2 ， 1 8 1 2 1 5 ． [ 1 o ] 黄宏 度， 吴一慧． 石油羧酸盐和磺酸盐复配体 系的界面活性广 J ] ． 油 田化学 ， 2 0 0 0 ， 1 7 1 6 9 7 2 ． [ 1 1 ] 王业 飞 ， 赵福麟． 醚羧酸盐及其与石油磺酸盐和碱的复配研究[ J ] ． 油田化学， 1 9 9 8 ， 1 5 4 3 4 0 3 4 3 ． [ 1 2 ] 付敏 ， 徐 志清． 孤岛油 田中一区 N g 4注聚后石油磺酸盐驱试验及效果[ J ] ． 油气 田地面工程 ， 2 0 0 3 ， 2 2 5 1 l 一1 2 [ 1 3 ] 聂昌谋 ， 高世 臣． 辽河油田欢 1 7 块开发方式转换研究[ J ] ． 江汉石油学 院学报 ， 2 0 0 2 ， 2 4 2 5 7 5 9 ． [ 1 4 ] 万彬 ， 洪伟． 表面活性剂降压增 注技术现场应用效果分析[ J ] ． 江汉石油职工 大学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 1 6 4 6 4 9 ． [ 1 5 ] 王刚， 王德 民， 夏惠芬 。 等． 聚合物溶液 的黏弹性对残余油膜的作用[ J ] ． 大庆石油学 院学报 ， 2 0 0 7 ， 3 1 1 2 5 ～3 0 ． 8 4