低張力體系削弱水鎖損害實驗研究
賴南君,葉仲斌,陳 洪,舒 政,鄧素玉,李春燕
(1油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室·西南石油大學2大慶油田第九采油廠3長慶油田第二采油技術服務處)
賴南君等.低張力體系削弱水鎖損害實驗研究.鉆采工藝, 2010, 33(6): 99-101
摘 要:水鎖損害是指在油氣層開發(fā)過程中,外來水相流體進入儲層后,由于毛細管力滯留作用,地層驅動壓力不能將外來流體完全排出地層,使儲層的含水飽和度增加,油氣相滲透率降低。水鎖損害廣泛存在于低滲透儲層開發(fā)中,嚴重地影響著油氣藏的勘探開發(fā)效果。采用化學劑降低水鎖損害成本低、見效快、施工簡便,是提高低滲透儲層開發(fā)效果的重要方法,而常用化學劑對巖心水鎖損害削弱效果不明顯。由季銨鹽型陽離子雙子表面活性劑與普通表面活性劑OP-10復配而成的低張力體系RSE能將油水界面張力降低至10-3mN/m數(shù)量級,對水鎖損害較為嚴重的低滲透儲層,低張力體系RSE可使?jié)B透率損害程度大幅度降低。
關鍵詞:低張力體系;水鎖損害;毛細管阻力;界面張力
中圖分類號:TE 311 文獻標識碼:A DOI: 10. 3969 /.j issn. 1006-768X. 2010. 06. 030
在油氣藏開發(fā)開采中,由于鉆井完井、酸化壓裂、注水等措施的開展,當外來的水相流體滲入油氣層孔道后,會將儲層中的油氣推向儲層深部,并在油氣/水界面形成一個凹向油相的彎液面。由于表面張力的作用,任何彎液面都存在一個附加壓力,即產生毛細管阻力,其大小等于彎液面兩側水相壓力和油氣相壓力之差,并且可由任意曲界面的拉普拉斯方程確定。欲使其流向井筒,就必須克服這一毛細管阻力和流體流動的摩擦阻力。若儲層能量不能克服這一附加的毛細管壓力,就不能把水的堵塞消除,最終影響儲層的采收率,這種損害稱為“水鎖損害”。
低滲透儲層普遍具有低孔、低滲的特點,油/氣相的流動通道窄,滲流阻力大,固、液界面及氣、液界面的相互作用力大,這使得水鎖損害更為突出。
國內外油田公司及科研院所對此開展了大量研究,并在室內及礦場試驗中采用注氮氣、水力壓裂、增大生產壓差、預熱地層、注混相水溶劑以及添加化學劑等方法,在一定程度上降低水鎖對低滲透儲層的損害。其中,采用化學劑成本低、見效快、施工簡便,逐漸成為一種降低水鎖損害、提高低滲透儲層開發(fā)效果的重要方法。
造成水鎖的主要阻力,而一般化學劑不能減小乳狀液堵塞造成的阻力,所以不能有效地解除水鎖損害,甚至還會與油水形成穩(wěn)定的乳化液加劇堵塞的程度;其二,一般化學劑降低界面張力的能力不夠,不能有效地降低毛細管阻力。因此,研究具有低界面張力的化學體系降低水鎖損害對提高低滲透油/氣藏采收率具有極其重要的作用。
二、低張力體系
大多數(shù)低張力體系均為表面活性劑,或者是以表面活性劑為主體并輔以添加劑。表面活性劑的特點是:①少量的加入便能大大降低溶液的表面張力或界面張力,改變體系界面狀態(tài),使表面呈活化狀態(tài),從而產生潤濕或反潤濕;②表面活性劑可以加速侵入液的蒸發(fā),這有利于近井地層滯留液以蒸發(fā)方式被驅走,更好地解除水鎖。
兩種或兩種以上的表面活性劑互相混合時,其溶液的性質有別于單獨的表面活性劑溶液的性質,這主要是由于混合的表面活性劑分子之間互相作用或成為絡合物、或靜電吸引、相斥、或其他物理、化學作用,因而產生對抗效應或者協(xié)同效應。雖然在表面活性劑溶液中加入某些無機鹽、有機化合物(如醇類、高分子化合物等),也可能產生協(xié)同效應,但相比之下,復配時表面活性劑的用量往往比單一用量少、成本低,所以研究表面活性劑的復配體系,有著明顯的經(jīng)濟效益。
低張力體系RSE是由季銨鹽型陽離子雙子表面活性劑與普通表面活性劑OP-10復配而成的。季銨鹽型陽離子雙子表面活性劑具有很低的臨界膠束濃度(CMC)和很高的界面活性,研究表明,季銨鹽型陽離子雙子表面活性劑與OP-10具有良好的協(xié)同效應。低張力體系RSE能在較寬的溫度范圍內,將原油油水界面張力降低至10-3mN/m數(shù)量級(圖1)。
三、低張力體系削弱水鎖損害室內實驗研究
欲降低毛細管力,克服水鎖損害,應降低油/水界面張力來實現(xiàn),可以通過向油層中注入低張力體系來達到這個目的。室內實驗操作步驟:
(1) 巖心抽空飽和。
(2) 正向用無水煤油驅替,驅至油水兩相平衡后,測油相滲透率K01。
(3) 反向注水,排至無油流為止。
(4) 正向用煤油測損害后的滲透率K02。
(5) 計算損害率=[(K01-K02) /K01]×100%。
(6) 重復以上步驟,在反向注入水中加入低張力體系RSE,計算加入低張力體系RSE后的損害率,將其與未加低張力體系RSE時的損害率進行對比。
表2是以我國新疆某油田區(qū)塊巖心進行的室內水鎖損害實驗,結果表明,該儲層存在很強的水鎖損害,滲透率越低,水鎖損害越嚴重;加入低張力體系RSE后,可使?jié)B透率損害較大程度地降低;低張力體系RSE的濃度越高,滲透率損害降得越低。
四、結論
(1) 油田常用化學劑對巖心水鎖損害削弱效果不明顯。一是因為其不能減小乳狀液堵塞造成的阻力,二是因為一般化學劑降低界面張力的能力不夠,不能有效地降低毛細管阻力。
(2) 低張力體系RSE是由季銨鹽型陽離子雙子表面活性劑與普通表面活性劑OP-10復配而成的,能在較寬的溫度范圍內,將原油油水界面張力降低至10-3mN/m數(shù)量級。
(3) 室內實驗結果表明,對水鎖損害較為嚴重的低滲透儲層,低張力體系RSE可使?jié)B透率損害程度大幅度降低;低張力體系RSE的濃度越高,可使?jié)B透率損害降得越低。
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來源：中國化學試劑網(wǎng)
