• / 8
  • 下载费用:1 下载币  

普通稠油化学驱的研究进展

关 键 词:
普通 化学 研究进展
资源描述:
2011 年5 月第26 卷第3 期西安石油大学学报(自然科学版)i'0116 收稿日期: 2010国家863重点项目“稠油油藏混气表面活性剂驱技术”(编号:2006者简介: 丁保东(1984-),男,硕士研究生,主要从事提高采收率与采油化学研究. 63. 673011)03贵才,葛际江,李锦超,王静,汤明光(中国石油大学(华东) 石油工程学院,山东青岛 266555)摘要:综述了普通稠油化学驱的研究进展,分别讨论了普通稠油聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和复合驱.对国内外稠油化学驱技术研究现状和发展趋势做了总结,提出了稠油化学驱技术发展中需要研究的几个主要问题.关键词:普通稠油;化学驱;聚合物驱;碱驱;复合驱;研究进展中图分类号:6 文献标识码:着经济发展对能源的不断需求,稠油将成为我国未来石油开采的主战场之一.我国稠油油田主要采用2 种开发方式.地下原油黏度在5 000 s 以下的油藏常采用注水开发(约占稠油开采量的18%),注水开发的平均采收率约为23%;黏度大于5 000 占稠油开采量的82%) . 由于稠油黏度高,水驱一般注水利用率不高,采收率低,而有些稠油油藏太薄,由于能量在上下岩层的大量损失,也不宜用热力方法提高采收率. 很多石油工作者致力于在开采稠油方面具有巨大潜力的化学驱研究,以期在化学开采稠油方面取得突破.1 聚合物驱聚合物驱主要是通过降低水油流度比提高波及系数来提高原油采收率.另外,弹性聚合物溶液能通过黏弹性产生黏滞力,提高原油的微观驱油效率[1].中国的聚合物驱技术走在世界的前列,相继在大庆、胜利等油田得到应用,从稀油到稠油,从整装油田到断块油田,该技术及相应的配套技术得到了长足的发展.在开采普通油藏时,聚合物驱技术已趋于成熟[2].总的来说,聚合物驱适用于含油饱和度高且中等非均质的油藏,不建议运用于地层原油黏度大于200 国外学者20 世纪末对聚合物驱矿场实践总结时,发现聚合物驱成功的油藏原油黏度最大为126 s,尽管原油黏度250是具有很大的不确定性[3].随着聚合物性能、调剖堵水等技术的进步,胜利油田的聚合物驱实践证明增油效果较好的井集中在地下原油黏度500 ~ 1 000 s 区域,大于1 000 s 的区域流度比改善幅度不大,效果变差[4].张贤松、丁美爱[5]针对中国稠油油藏的情况,通过数值模拟手段,研究了包括储层性质、原油黏度、注入时机等影响聚合物驱开采指标的关键油藏参数,认为:渗透率下限值为500 × 10-3μ层原油黏度低于100 s,含水70%以下(中高含水前期)实施聚合物驱最佳. N. . .]对具有活跃底水的油藏聚合物驱进行了数值模拟和井组试验,试图寻找出最佳的实施条件.由于原油价格的走高和技术的进步,近年来研丁保东等:普通稠油化学驱的研究进展究者开始考察聚合物驱在原油黏度更高的稠油油藏中的适用性[7当原油黏度较高时,为了降低水油流度比,需要更高浓度的聚合物溶液,这样就会导致注入困难.但是近年来水平井技术的迅速发展,使得高浓度的聚合物溶液的有效注入成为了可能. 垂直井和水平井的结合能使聚合物驱发挥更大的作用,与水平井结合,聚合物驱可以增加注入速度,保证经济合理的采油速度[7,10].J. . ]在考察稠油三次采收率与聚合物有效黏度关系时,选用了黏度在430 ~5 500稠油,发现对于特定稠油聚合物驱用聚合物溶液的有效黏度具有一个最优值,例如5 500 聚合物有效黏度小于51.8 有效黏度的增加,采收率增幅不大(不大于 5%);当聚合物有效黏度为 51. 8 ~128.8 s 时,随着有效黏度的增大,采收率增值迅速增大;当聚合物有效黏度大于128. 8 着有效黏度的增大,采收率增幅变得缓慢. 当在高残余油饱和度的产油早期实施聚合物驱时,聚合物溶液的有效黏度的上下限都会降低;欲达到均质填砂管中相同的增油量,非均质填砂管中要使用更高浓度的聚合物溶液[8].尽管聚合物驱对改善流度比,增加稠油采收率具有很好的前景,但是必须考虑其他的不利因素.例如,油藏的非均质性:我国大部分油田存在强注强采的现象,这样易导致大孔道,增加变异系数. 实施聚合物驱时,易导致窜聚,降低开发效果. 虽然有人提出了预测和治理的方法[11],但聚合物驱实施前的吸水剖面调整及必要的调剖堵水等措施都是很重要的.另外,稠油水驱存在最大的初始压力梯度,当聚台物驱时,一般会出现驱替压力升高的特征,但不会超过水驱时的初始压力梯度. 若聚合物驱时的驱替压力超过初始压力梯度,则可能造成岩石结构的破坏[12].因为一般稠油油藏储层胶结疏松,成岩作用低,固结性能差,因此聚合物驱带来的储层性质的变化应该受到重视.表1 近期报道的普通稠油化学驱汇总表 of of 点 实施时间 渗透率/10-3μ s) 备注聚合物驱 1 000600 ~2 000(油藏条件下)与水平井相结合聚合物驱渤海油田6 -1 油田中国渤海 2003 年 2 60070(油藏条件下)疏水缔合聚合物现场试验碱驱 2 100 150 ~860酸值0.77 块中国河南 2004 年 310 ~3 740344 ~1 088(50℃)— 4 500 ~9 90050(油藏条件下)酸值1.852 0 g 原油2 碱 驱碱驱是试验最早的化学驱油技术. 因为驱油机理复杂,限制很多,未得到广泛的应用[13].尽管碱驱在矿场试验上未获得很大的成功,但因为其较低的成本,受到石油工作者的普遍关注.碱驱的机理之一是:碱和原油中的酸性物质反应,形成原位表面活性剂,降低界面张力. 鉴于稠油的酸值一般比较大[14],碱很易乳化稠油,且碱能部分改变润湿性(水湿转为油湿),故碱驱对于稠油来说是非常有利的.合理设计的碱驱能通过原位形成的油包水型乳状液堵塞水流通道,显著地降低水相渗透率,增加波及体积,提高采收率[15],即使在特殊设计的非均质模型上,合理的设计也能提高采收率达20%左右[16].J. . . [17]针对 行了碱驱的设计和实施,段塞大小为0.44 隙体积)的0.5%的于化学示踪剂技术、垢和防腐等技术的强大支持,获得了成功.碱驱未能大规模应用的主要原因是:由于碱对地层溶蚀使地层变得更不均质,它使地层和产出系统结垢并使乳化原油脱水困难,所以碱驱用剂的发展趋势[18],倾向于使用弱碱、潜在碱、有机碱[19]和缓冲碱[20].—35—西安石油大学学报(自然科学版)3 表面活性剂驱国内方面,张润芳、王纪云、张燕田等[21]对古城油田块进行研究,发现表面活性剂体系的乳化性能差并不一定说明驱油效率差.水驱结束后,注入0.3 高驱油效率幅度超过10%.另外,于立君、张锐和刘喜良[22]对吐玉克深层稠油化学段塞驱进行了数值模拟,发现化学驱能在一定程度上提高采收率.0. 2 学驱可提高采收率4%左右.化学驱开采稠油油藏,选用低浓度小段塞加冷水驱为宜.国外方面,有学者研究发现:在表面活性剂溶液/砂子体系里,引入稠油能降低表面活性剂在砂子表面的吸附; 加入增加了表面活性剂的吸附,3].注表面活性剂能大幅地提高原油产量,其效果超过注水.注水以后开采,注热表面活性剂比注冷表面活性剂驱油效果好[24].微乳驱是表面活性剂驱中的重要类型. 但是较高的表面活性剂用量导致它的成本很高. 为了降低成本,有研究证明:在岩心外用原油制备的稳定的油包水乳状液也可用于提高稠油采收率[25].尽管驱油用的表面活性剂类型很多,但大规模应用的只有磺酸盐型表面活性剂,它包括石油磺酸盐和合成磺酸盐[26]. 随着高温、高矿化度油藏的开发,石油工作者开始研究并应用耐温抗盐的表面活性剂[27].4 复合驱4.1 碱/表面活性剂复合驱添加的表面活性剂能增加碱降低界面张力的程度,增加低界面张力和自发乳化的 围.同时碱能降低表面活性剂在砂子表面的吸附[23].国内方面,对辽河锦45 块于Ⅱ组稠油油藏、辽河油区千 22 块普通稠油油藏和锦 90 块稠油油藏[28究表明,碱/表面活性剂驱能显著提高采收率.一般的碱/表面活性剂驱,首先要经过最低界面张力和平衡界面张力来筛选碱和表面活性剂,然后再检验配方与地层及地层流体的配伍性,通过物理模拟和数学模拟得到能应用于实际油藏的技术参数.通常采用段塞式,实施前需要对油层进行调整吸水剖面等工艺处理,保证段塞的完整性. 碱/表面活性剂溶液的流度比较大,易导致水窜,需要进行必要的调剖[29].有时候单独的碱或者单独的表面活性剂均不能有效地乳化稠油,碱和表面活性剂的结合能降低界面张力,加上极其轻微的扰动或剪切,体系就能形成水包油乳状液[30].一般认为,碱/表面活性剂驱是通过乳化原油形成水包油型乳状液,降低稠油黏度,增加采收率. J.1]通过压力数据和低场. J. M. 2]使用描述多孔介质中乳状液流动的过滤模型证明:水包油乳状液的形成降低了水相的流度,把注入水转向了未波及的区域,增加了采收率;水相渗透率的降低源于油滴的捕集作用.J. . 3]认为油滴的乳化捕集是提高原油采收率的主导机理,乳化捕集比乳化携带在提高采收率方面更有效. 原因是:稠油水驱后,剩余油分布的主要形式不是被毛管力束缚的残余油,而是未被波及到的成片的剩余油;乳化捕集能堵塞水流通道,增加波及系数,而在高驱替速率下发生的乳化携带机理不能有效地增加产出油. 要想更大地降低水相渗透率,化学驱要在小的剪切速率或者小的压力梯度下进行[31],即低驱替速度能有效地提高采收率[34].4.2 聚合物/表面活性剂复合驱聚合物/表面活性剂二元复合驱是一种可以充分发挥表面活性剂和聚合物的协同作用来提高原油采收率的方法.低界面张力聚合物驱充分利用了稀表面活性剂溶液和聚合物的协同作用,显著地优于碱/表面活性剂驱,因为碱/表面活性剂驱易因驱替前缘不稳定或原油的酸值不适致使原位表面活性剂不足,从而减弱驱油效果.吕鑫、张健、姜伟[35]实验室研究结果表明,与水驱相比,聚/表二元复合驱可提高采收率幅度20%左右.该技术在胜利油田孤东七区54 -61 进行了矿场试验,取得了较好的效果. [36]筛选了一种聚合物强化的泡沫配方,在均质和非均质岩心实验中均能提高稠油采收率达20%以上.4.3 聚合物/碱复合驱低的波及系数和碱段塞的损耗会造成碱驱的失—45—丁保东等:普通稠油化学驱的研究进展败[37].充分利用聚合物的增黏作用,降低水油流度比,可以增加波及系数[38].卢祥国等[39]发现当聚合物溶液中加入碱后,部分聚合物分子链变粗,结构层次变少,网络出现缺陷,导致聚合物分子结构形态以支状为主,网状为辅,从而降低了复合体系的黏弹性,导致其在地层中封堵能力下降. 侯吉瑞等[40]也观察到了这一现象.可见,碱/聚合物在产生协同效应的同时,也因其二者的不相容性导致其他一些问题.对聚合物/碱在稠油油藏中应用,国内绳德强[41]研究发现:复合驱体系溶液黏度值均随老化时间的增加而升高,能有效地提高稠油采收率.陈智宇和杨怀军等[42]研究表明:碱/聚合物体系使碱耗和聚合物的滞留量都大大下降;尽管 合物体系初始黏度降低,但随时间的推移,碱/聚合物体系的黏度会有所上升;采用碱和聚合物混合注入后续跟进聚合物的方式要比交替或分开注入的方式能获得更高的采收率增值.3]室内研究发现,在碱浓度比较高时,相同碱浓度的A/者认为是聚合物的加入阻碍了碱的扩散,降低了碱与原油的反应速度.聚合物/碱复合驱在稠油油藏中的矿场试验未见报道,但是在常规油藏中的实践值得借鉴,例如辽河油田兴28 块碱加聚合物复合驱和加拿大阿尔伯塔省的 田碱/聚合物驱[44].5 稠油化学驱中的几个关键问题5.1 原油乳化乳化是化学驱中提高采收率的重要机理. 对于亲水油藏: O/W 乳状液能降低原油的黏度,增加原油的流动性; W/O 乳状液能增加原油的黏度,具有调驱的性能.乳状液的类型以及乳状液的形成、稳定和破乳极大地影响着流体在油藏中的分布,最终影响原油采收率.影响原油乳化的因素主要有原油组分、驱替配方和矿化度等,其中原油组分具有重要的影响.原油中的有机酸是引起碱水乳化的主要活性组分已得到公认,文献中提到的其他的乳化活性组分还有沥青、胶质、蜡晶等.对于O/W 乳状液的研究:范维玉等[45]考察辽河油田杜-84 稠油时,发现酸性组分或沥青质是稠油中成膜的主要界面活性组分;油相高芳香度、水相碱性条件下有利于 O/W 乳状液的稳定. 范维玉等[46]对辽河油田杜-84 稠油和胜利孤岛垦西稠油组分分析,并进行乳化试验,发现: 的增大,酸性组分/甲苯溶液和沥青质组分/甲苯溶液乳化形成的乳状液更稳定;模拟油在碱性条件下倾向形成O/性组分和沥青质的界面活性高于其他组分.张铜耀等人[47]认为稠油及其极性组分与乳化剂的相互作用程度取决于稠油及其极性组分自身的界面活性,且活性越强作用程度越强;无乳化剂时,碱性条件下的稠油与水相之间的界面张力低于酸性条件下的界面张力;在强酸强碱条件下乳化剂与组分没有体现出明显的相互作用,在 4 ~ 10 的中性和弱酸弱碱条件下,稠油及其极性组分的加入使得界面张力降低,表现出较强的协同作用.对于油包水乳状液的研究: 8]把W/,且乳状液的类型主要由原油的性质决定,主要的性质为沥青质含量、胶质含量和原油的黏度. 徐明进等[49]研究发现:原油中分离出的活性组分胶质和沥青质的平均相对分子质量越大,分子结构中含有较多的芳环结构,其形成的模拟油乳状液的界面膜强度越大,反之越小.由于油包水乳状液形成后原油黏度大幅度增加,若能在高渗透区域形成,就能有效地阻碍后续水驱的指进,这一机理被认为是普通稠油碱驱中的主要机理,且被用于数值模拟.5.2 界面张力影响界面张力的因素很多,诸如油组成、水相组成、温度、盐含量和 . 钙离子具有破坏碱降低油水界面张力的能力[50]. 1]认为:采用碱/表面活性剂驱油时,测定瞬时界面张力比测定平衡界面张力对优化注入剂配方更为有效.很多工作者仍以达到超低界面张力为指标来筛选驱替配方,实际上在非均质油藏或者稠油油藏中,并非具有超低界面张力的配方才能获得最好的效果[52].对于非超低界面张力体系驱油实际效果的研究应引起足够的重视[53].在非均质油藏或稠油油藏中,增加波及系数带来的增油量比增加洗油效率带来的增油量更为明显.5.3 润湿性润湿性是影响多孔介质里流体分布和流体流动的重要因素之一.影响润湿性的因素很多,主要有油相组成、岩石表面性质和盐水的性质(包括离子组成和54].在一定条件下,原油碱驱中,岩石的润—55—西安石油大学学报(自然科学版)湿性由亲水转化为亲油,降低水相渗透率,增加波及系数,降低剩余油饱和度[55].鉴于盐水中的高价离子对润湿性的影响,6]考察了对稠油/盐水/化学溶液/砂子体系中润湿性的影响,结果表明:在同时存在时,砂子表面由水湿转为了油湿.原油中的酸性和碱性组分对润湿性具有重要影响,影响程度可能主要不在于它们的含量(酸值和碱值的大小),而在于它们的强度和分子结构,此问题有待进一步深入研究[57]. A. . .O. 8]研究认为:在其试验用油范围内,酸值与碱值具有一致性,高酸值一般对应高碱值;碱性组分和酸性组分的总量和原油的极性物质总量成正比;当碱值和酸值的比增大时,体系表现出更强的油湿性.改变润湿性的方法可以分为物理和化学两大类.物理手段主要通过改变温度和采取声波振动;化学手段包括采用酸、碱、表面活性剂、原油胶质沥青质及新型膜剂(如分子沉积膜)的处理等.6 结 语化学方法对于薄层中的可流动稠油具有吸引力,因为它们不受时间约束并可以使用相对大的井距.但是对普通稠油油藏进行化学驱需要注意以下问题:(1)糟糕的水油流度比更易导致指进. 水驱后残余油的形式不是簇状或膜状,而是成片的死油区.限制普通稠油油藏采收率的主要因素是波及系数不高.筛选化学驱配方时,不能片面地追求超低界面张力,应更加注重配方堵塞大孔道启动成片剩余油的能力.(2)基于成熟的技术,聚合物驱在开采普通稠油油藏时具有很大优势. 碱在乳化稠油方面的优势使得含碱驱替液在开采稠油中具有巨大潜力. 为保证化学驱的成功,即使是聚合物驱,也必须进行必要的调剖堵水或者深部调驱.参考文献:[1] 王德民,程杰成. 粘弹性聚合物溶液能够提高岩心的微观驱油效率[J].石油学报,2000,21(5):45]. 000,21(5):452] ,. 0 ]. 004.[3] L, F. ]. 545970.[4] 张绍东,束青林,张本华,等. 河道砂常规稠油油藏特高含水期聚合物驱研究与实践[M]. 北京:石油工业出版社,2005:133.[5] 张贤松,丁美爱. 陆相沉积稠油油藏聚合物驱关键油藏条件研究[J]. 石油天然气学报,2009,31( 1):12794.of in ]. il 009,31(1):12794.[6] ,,et ].29177010.[7] R,,,et ]. 007007.[8] ,. A of ]. 007007.[9] ,. of ]. 009,67( 3/4): 15510],,,et a in ].7998,11]顾永涛.聚合物驱单元窜聚研究及治理[J].新疆石油天然气,2005,1(2):59U in ]. 005,1(2):5912]蒋明,许震芳.辽河常规稠油油藏的聚合物驱问题研究[J]. 水动力学研究与进展: A 辑,1999,14( 2): 240U on ]. ,1999,14(2):24013]赵福麟. ]. 东营:中国石油大学出版社,2001:91.[14]窦立荣,侯读杰,程顶胜,等.高酸值原油的成因与分布[J].石油学报,2007,28(1):8et of ]. 007,28(1):815] E E, A. ]. 739974.—65—丁保东等:普通稠油化学驱的研究进展[16],,,et of ]. 007,55(3/4):29417],,. of OR ]. 17221008.[18]赵福麟.采油用化学剂的研究进展[J].中国石油大学学报:自然科学版,2007,31(1):163of ]. 007,31(1):16319] D, H. SP ]. 9581006.[20] at ]. 993.[21]张润芳,王纪云,张燕.古城油田].石油钻采工艺,2005,27(4):511.125 ]. 005,27(4):511.[22]于立君,张锐,刘喜良.吐玉克深层稠油油田化学段塞驱开采方式数值模拟研究[J]. 特种油气藏,1999,6(2):23U in ]. 999,6(2):2323],,,et on ]. 005005.[24] S, M, R,et ]. 001,40(3):5625]'of ]. 674973.[26]葛际江,张贵才,蒋平,等. 驱油用表面活性剂的发展[J].油田化学,2007,24(3):287E et of as ]. 007,24(3):28727]王业飞,李继勇,赵福麟.耐温耐盐型表面活性剂及其在油田中的应用[J].日用化学品科学,2000(1):130I in ]. 000(1):13028]蔺玉秋,杨纯东,赵辉,等.普通稠油蒸汽吞吐转换开发方式优化研究[J].中外能源,2007,12(3):46ui,et on ]. 007,12(3):4629]周雅萍,刘其成,孟平平.碱/表面活性剂( A/S)改善千22 块普通稠油开采效果实验研究[J]. 特种油气藏,2000,7(2):394.on of 2 [J]. 000,7(2):394.[30]et in of ]. a: 006,273(1):21931],. in by ]. S/17649,2008.[32],. [C]. 009009.[33],. ]. 009,48(2):3734],. by ]. 10738007.[35]吕鑫,张健,姜伟.聚合物/表面活性剂二元复合驱研究进展[J]. 西南石油大学学报:自然科学版,2008,30(3):12793.in ]. 008,30(3):12793.[36]et A to ]. 29175010.[37] W,, W. in ]. 425970.[38] W,. of ].6179986.[39]卢祥国,姜维东,王晓燕. 、碱和表面活性剂对聚合物分子构型及渗流特性影响[J]. 石油学报,2009,30(5):749U ,on ].009,30(5):74940]侯吉瑞,刘中春,张淑芬,等.碱对聚丙烯酰胺的分子形—75—西安石油大学学报(自然科学版)态及其流变性的影响[J]. 物理化学学报,2003,19(3):256et of on of ]. 003,19(3):25641]绳德强.应用碱/聚合物驱体系提高稠油采收率[J].江汉石油学院学报,1993,15(2):65of by ]. 993,15(2):6542]陈智宇,孙卫,杨怀军.羊三木油田碱]. 西北大学学报:自然科学版,1999,29( 3): 237by ]. 999,29( 3): 23743]is in
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:普通稠油化学驱的研究进展
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-51535.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开