朱長(zhǎng)福，趙 婷，雷婷婷，張園園，龐建云，張 康

（延安大學(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院，陜西延安 716000）

子北油田位于我國(guó)鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，屬于典型的“ 三高一低”低滲透油藏，采用超前注水開發(fā)方式。由于長(zhǎng)時(shí)間注水開發(fā)，含水上升速度加快，遞減速度增加，水驅(qū)效率降低。采用常規(guī)水驅(qū)開采很難解決原油被滯留和剩余油流動(dòng)性差等難題。為了進(jìn)一步有效提高原油采收率，可采用物理化學(xué)和生物學(xué)等技術(shù)來(lái)強(qiáng)化開采剩余油。乳液表面活性劑驅(qū)技術(shù)是目前最重要的提高采收率技術(shù)之一，由于其提高采收率程度高，適用范圍廣，被廣泛應(yīng)用在各類油田的注水開發(fā)中[1，2]。

表面活性劑驅(qū)油是微乳液驅(qū)油的一種方式，近幾年許多專家都致力于微乳液在石油領(lǐng)域的應(yīng)用。李家學(xué)等[3]采用超級(jí)界面張力的納米乳液來(lái)處理含油作業(yè)廢物。殷代印等[4]采用SDBS/DTAB 復(fù)配微乳液驅(qū)與三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油效果進(jìn)行對(duì)比，得出微乳液驅(qū)采收率比三元復(fù)合驅(qū)增加0.06 %～0.35 %。李兆敏等[5]對(duì)二氧化碳微乳液微觀穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。但是對(duì)表面活性劑驅(qū)油的研究較少，周敏[6]對(duì)特高溫油藏開展乳液表面活性劑驅(qū)實(shí)驗(yàn)。吳偉[7]對(duì)特高溫中低滲透油藏乳液表面活性劑驅(qū)提高采收率進(jìn)行研究。目前，對(duì)于低滲透致密砂巖采用微乳液表面活性劑驅(qū)油來(lái)提高采收率的研究很少，尤其是鄂爾多斯盆地伊陜斜坡段低滲致密砂巖的表面活性劑驅(qū)油研究幾乎缺乏。本文針對(duì)鄂爾多斯盆地子北油田毛家河區(qū)低滲致密砂巖油藏，優(yōu)選適合該油田的乳液表面活性劑，以期進(jìn)一步提高油井產(chǎn)量和最終采收率。

1 乳液表面活性劑體系實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)測(cè)定界面張力來(lái)評(píng)價(jià)兩種乳液表面活性劑在研究區(qū)低滲透油藏條件下的適用性，選出最適合研究區(qū)油藏特征的乳液表面活性劑體系，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，考察該表面活性劑體系的驅(qū)油能力。

1.1 乳液表面活性劑體系實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品準(zhǔn)備

（1）乳液表面活性劑樣品：OAF1-2和OLF1-2表面活性劑驅(qū)油體系；

（2）實(shí)驗(yàn)油樣：研究區(qū)1 號(hào)注水站附近受益油井脫水后的原油；

（3）實(shí)驗(yàn)水樣：研究區(qū)1 號(hào)注水站注入水。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器 本次對(duì)乳液表面活性劑篩選主要用到的儀器為TX500C 的旋滴界面張力儀，另外還包括恒溫箱，玻璃管，計(jì)量泵，電子天平等。

1.2 乳液表面活性劑體系實(shí)驗(yàn)原理

乳液表面活性劑主要由OAF2和OLF1兩種驅(qū)油劑組成，當(dāng)乳液表面活性劑濃度＞2 %時(shí)，可以形成水連續(xù)相，油為分散相的水包油乳狀液。該表面活性劑進(jìn)入油層后，會(huì)在油水界面上產(chǎn)生吸附，降低油水界面張力使得原油剝離巖石表面，提高水驅(qū)油效率[8]（見圖1）。

圖1 微乳液表面活性劑驅(qū)油原理示意圖（引自趙方劍，2017）

該技術(shù)主要包括油滴變形、降低界面張力、潤(rùn)濕性的改變和蠟、膠質(zhì)和瀝青的溶解作用等幾個(gè)方面。該體系中的表面活性劑可以和油互溶，削弱網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，降低原油的極限動(dòng)剪切應(yīng)力，提高原油采收率。

1.3 乳液表面活性劑體系實(shí)驗(yàn)方法與步驟

本次實(shí)驗(yàn)主要使用旋滴法測(cè)油水的界面張力，對(duì)比優(yōu)選乳液表面活性劑體系對(duì)油水界面張力的降低程度。主要是在毛細(xì)管中加入兩液相，再將管子以一定的角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由于離心力、重力、界面張力共同作用，使得液滴（低密度）在液體（高密度）中形成圓柱形或者橢球形，圓柱直徑越小，界面張力就越低[9]。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用注射器裝水樣，并注意裝樣時(shí)不產(chǎn)生氣泡，使得水樣加至液面離管子頂端2 mm 處停止。

（2）保持溫度恒定，用微量注射器裝入油樣，推入4 μL～8 μL 油樣后抽出針頭，利用慣性將油滴留在毛細(xì)管的下部。用裝水樣的注射器將毛細(xì)管裝滿，擠走氣泡后插入裝有墊片和O 形圈的壓帽中。

（3）用濾紙吸干外漏液體，避免腐蝕。再將毛細(xì)管的壓帽放置到界面張力儀的旋轉(zhuǎn)軸上。

（4）打開界面張力儀，并將溫度調(diào)至控制溫度，移動(dòng)讀取顯微鏡，調(diào)焦距直到在毛細(xì)管中找到被拉長(zhǎng)的油珠。

（5）測(cè)定時(shí)，調(diào)整讀數(shù)旋鈕使得眼睛與油柱下端重合，讀取螺旋測(cè)微器（d1），再雙線向上移至油柱上端，讀?。╠2）。油柱直徑為d（單位10-4m）=d2-d1。每隔一段時(shí)間測(cè)量讀數(shù)一次，計(jì)算動(dòng)態(tài)界面張力，直到兩次讀數(shù)差在±0.001 cm，則認(rèn)定該體系達(dá)到平衡狀態(tài)。

（6）測(cè)量油、水密度，測(cè)水的折光率。當(dāng)油柱長(zhǎng)度大于直徑的4 倍時(shí)，計(jì)算界面張力：

式中：δ-油水界面張力，mN/m；ρ-油水相對(duì)密度，10-3kg/m3；Y-油柱直徑，10-4m；P-轉(zhuǎn)速的倒數(shù)，ms/rev；n-水相折光率，無(wú)量綱。

但是如果油柱的長(zhǎng)度比直徑小于4 時(shí)，計(jì)算界面張力的公式變?yōu)椋?/p>

式中：δ-油水界面張力，mN/m；ρ-油水相對(duì)密度，10-3kg/m3；Y-油柱直徑，10-4m；P-轉(zhuǎn)速的倒數(shù)，ms/rev；n-水相折光率，無(wú)量綱；Z-油柱長(zhǎng)度，）-校正因子，無(wú)量綱。

2 乳液表面活性劑體系的篩選

通過(guò)大量文獻(xiàn)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，乳液表面活性劑的好壞的評(píng)價(jià)一般用其對(duì)油水界面張力來(lái)評(píng)價(jià)[6-9]。因此本文主要通過(guò)對(duì)比兩種乳液表面活性劑對(duì)研究區(qū)油水界面張力的降低，與研究區(qū)地層水的配伍性以及最佳濃度三方面作為乳液表面活性劑的優(yōu)選條件。

2.1 配伍性實(shí)驗(yàn)研究

在溫度30 ℃下進(jìn)行了乳液表面活性劑體系與研究區(qū)注入水及地層水的配伍性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，溶液表面活性劑的濃度為4 %，同時(shí)隨機(jī)配制1 %、4 %、6 %的溶液來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果溶液和地層水不匹配，則會(huì)產(chǎn)生沉淀，堵塞孔隙（見表1）。

表1 表面活性劑體系配伍性實(shí)驗(yàn)

從表1 可以看出，濃度為2 %和4 %的OAF1-2和OLF1-2溶液與地層水的混合實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為澄清狀態(tài)，或者是渾濁狀態(tài)，說(shuō)明配伍性較好。而OLF1當(dāng)濃度為5 %時(shí)，與地層水混合產(chǎn)生懸浮物，說(shuō)明OLF1溶液在濃度較大時(shí)，配伍性差。

2.2 界面活性評(píng)價(jià)

表面活性劑洗油能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)為界面張力，根據(jù)前人研究成果可以得出，如果所測(cè)得的界面張力越低，殘余油飽和度就越小，乳液表面活性劑的洗油效率就越高，提高采收率的能力也就越高，將＜10-3mN/m的界面張力稱為超低界面張力[10-12]。本文評(píng)價(jià)了四種乳液表面活性劑的界面張力，進(jìn)一步優(yōu)選具有超低界面張力的體系。

本次實(shí)驗(yàn)溫度恒定為30 ℃，將OAF1、OAF2、OLF1、OLF2系配成濃度為4 %的溶液，靜置密封24 h 之后，測(cè)定動(dòng)態(tài)界面張力（轉(zhuǎn)速6 000 r/min），實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖2）。

從圖2 可以看出，四種表面活性劑乳液與原油的界面張力都隨時(shí)間的增加而下降，其中OAF2和OLF1界面張力始終低于OAF1和OLF2，也就是說(shuō)OAF2和OLF1兩種溶液更容易將殘余油從地層巖石上剝離下來(lái)。而OLF1比其他三種溶液更快達(dá)到動(dòng)態(tài)界面張力平衡狀態(tài)，說(shuō)明該表面活性劑體系吸附能力更強(qiáng)，其分子在水中運(yùn)移速度更快，可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到吸附速率和脫附速率相等，達(dá)到界面張力平衡狀態(tài)。而OAF1和OLF2界面張力值達(dá)不到10-3mN/m，不適合作為研究區(qū)的乳液表面活性劑。

圖2 表面活性劑體系與原油動(dòng)態(tài)界面張力曲線圖

3 乳液表面活性劑在研究區(qū)適應(yīng)性評(píng)價(jià)

本次適用性評(píng)價(jià)主要采用TX500C 型旋滴界面張力儀，常溫常壓下對(duì)不同比例的OAF2和OLF1表活體系進(jìn)行篩選，測(cè)定了不同比例時(shí)的油水界面張力（見圖3）。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，OAF2和OLF1在2:3 比例條件下，油水兩相界面張力最低，適合實(shí)驗(yàn)區(qū)油藏特征。

根據(jù)子北油田地層特征和流體性質(zhì)，并結(jié)合乳液表面活性劑驅(qū)油的技術(shù)原理，在該區(qū)選擇注水井4226-4 和5226-4 進(jìn)行乳液表活劑驅(qū)實(shí)驗(yàn)。

3.1 5226-4 井組受益油井效果評(píng)價(jià)

圖3 乳液表面活性劑在不同比例下與原油界面張力圖

圖4 5226-4 井組施工前后對(duì)比圖

5226-4 為研究區(qū)長(zhǎng)6 儲(chǔ)層注水井，有利層位為741.3 m～748.5 m、750.7 m～752.9 m，日注水量為12.2 m3，注水方式為籠統(tǒng)注水（見圖4）。

對(duì)比施工前后受益井可知，5226-4 井組累計(jì)增油量達(dá)到75.91 t，其中5237-4 采油井的增油效果最為明顯。平均日產(chǎn)油比施工前增加了0.4 倍，有效期內(nèi)累計(jì)增油24.1 t，含水率上升了1.7 %。主要是由于5237-4井與5226-4 井之間連通性好，乳液表面活性劑更多的作用在其上，將該井生產(chǎn)層內(nèi)部剩余油更大程度的驅(qū)替出來(lái)。除了5225-3 增油效果不明顯外，其他采油井都在一定程度上受到了乳液表面活性劑的作用，增加產(chǎn)量降低綜合遞減率。

3.2 5229 井組受益油井效果評(píng)價(jià)

5229 井組注水井注水方式為分層配注。該井組主力開采層位為長(zhǎng)6 層，日注水量為11.3 m3。對(duì)比施工前后受益井效果圖（見圖5）得知，該井組累計(jì)增油量達(dá)到127.2 t，其中采油井理75-2 增油效果最明顯，主要是由于理75-2 與注水井5229 之間連通性好，乳液表面活性劑作用范圍更廣，降低了綜合遞減率。其次是5237-4 井，平均日產(chǎn)油量增加了0.4 倍，累計(jì)增油24.1 t，含水率增加1.7 %。最后是5226-3 井，累計(jì)產(chǎn)油量增加了1 倍，累計(jì)增油23.58 t。

3.3 5273-4 井組受益油井效果評(píng)價(jià)

5273-4 井組注水方式為分層配注。主力層位為長(zhǎng)6 層，日注水量10.3 m3。對(duì)比乳液表面活性劑前后效果（見圖6）可以看出，該井組增油量達(dá)到271.74 t，其中5275 平1 井增油效果最明顯，累計(jì)增油75.98 t，含水率下降了27 %。其他生產(chǎn)井也一定程度的受到了乳液表面活性劑驅(qū)油的作用，增加了產(chǎn)量，降低了綜合遞減率。

圖5 5229 井組受益油井施工效果圖

圖6 5273-4 井組受益井效果評(píng)價(jià)圖

圖7 理75-3 注水井組受益效果圖

3.4 理75-3 井組受益油井效果評(píng)價(jià)

理75-3 井組注水方式為分層配注，主力開發(fā)層位為長(zhǎng)6 層，日注水量為11.4 m3。

從該井組受益效果圖（見圖7）可以看出，該井組累計(jì)增油量高達(dá)67.82 t，其中理75-2 和5253-4 井的增油效果最明顯。理75-2 井乳液表面活性劑驅(qū)油后，平均日產(chǎn)量增加了2 倍，累計(jì)增油36.68 t，含水率幾乎不變。其次是5253-4 井，增產(chǎn)將近1 倍，乳液表面活性劑驅(qū)油之后，累計(jì)增油25.62 t，含水率下降了15 %。

通過(guò)對(duì)4 口實(shí)驗(yàn)井注入實(shí)驗(yàn)所篩選的乳液表面活性劑驅(qū)油，OAF2和OLF1在2:3 比例條件下注入井組。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)井組控制的21 口生產(chǎn)井產(chǎn)量都有了明顯提高，累計(jì)增油542.68 t。平均累計(jì)增油25.84 t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)驗(yàn)效果較為明顯。

4 結(jié)論

（1）濃度為2 %和4 %的OAF1-2和OLF1-2溶液與地層水配伍性好，OLF1當(dāng)濃度為5 %時(shí)，與地層水混合產(chǎn)生懸浮物，說(shuō)明OLF1溶液在濃度較大時(shí)，配伍性差。

（2）OAF2和OLF1兩種溶液更容易將殘余油從地層巖石上剝離下來(lái)，而OLF1比其他三種溶液更快達(dá)到動(dòng)態(tài)界面張力平衡狀態(tài)，說(shuō)明該表面活性劑體系吸附能力更強(qiáng)。

（3）OAF2和OLF1在2:3 比例條件下，油水兩相界面張力最低，適合實(shí)驗(yàn)區(qū)油藏特征。

（4）按照乳液表面活性劑OAF2和OLF1以2:3 的比例注入4 口實(shí)驗(yàn)井組，受益效果顯示，該4 個(gè)井組所控制的21 口生產(chǎn)井的產(chǎn)量都有了明顯的提高，累計(jì)增油542.68 t，平均累計(jì)增油25.84 t，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。