塔河奥陶系油田是我国目前最大的整装碳酸盐岩油田，主要储渗空间为碳酸盐岩的岩溶缝洞复合体，储集层纵、横向非均质性极强，油水分布规律性差[1, 2]，原油性质复杂(密度：0.818 g/cm3~1.08 g/cm3)，埋深5 300 m以下，且属于高温高盐油藏(塔河四区油藏温度在120 ℃左右，矿化度20×104 mg/L以上)。油藏投入开发后自然产量递减快，弹性采收率低，因此如何控制产量递减、提高最终采收率已经成为塔河油田开发的紧迫任务。
注水是目前碳酸盐岩油藏应用最普遍的提高采收率技术，结合塔河油田的实际地质油藏特征及其采用的注水替油以及多井单元注水等提高采收率方法[3-7]，考虑单井注水替油和多井注水过程中或者注水后期进一步驱替缝洞中的残余油，探索在注水过程中加入聚表剂，在水波及到的区域来提高洗油(驱油)效率，达到进一步提高采收率的目的。聚表剂是一种有表面活性的高分子聚合物[8]，它以柔性的碳氢链骨架作为载体，用特别优选的多种活性功能基团为侧基，承担相应的物理、化学功能，使用嵌段接枝、乳液共聚，通过对功能基团比例调控，使这些高分子达到亲水、疏水的平衡，从而使分子有很好的水溶性、抗盐性、耐温性及界面活性。本试验筛选了适合油藏条件的聚表剂，研究了聚表剂的抗温抗盐性、乳化降粘性和热老化稳定性，并通过室内物理模拟试验验证了其提高采收率可行性，为塔河缝洞型油藏提高采收率奠定了一定的理论基础。
TX500C全量程界面张力测量仪(量程范围为100 mN/m~1×10-5 mN/m，转速控制范围1 000 r/min~10 000 r/min，美国彪维工业公司)；HAAKE RT20旋转流变仪(德国HAAKE公司)。
NaCl，分析纯；CaCl2，分析纯；去离子水；聚表剂，上海海博公司提供。
启动恒温系统，用微量注射器吸取油滴注入测量管形成合适液滴，此时测量管中不应有气泡。启动界面张力仪，调节转速，使测量管中液滴长度L与液滴直径d之比尽量介于2~8(如L/d≥4，则测量液滴直径d；如L/d < 4，则测量液滴长度L和液滴直径d)。
流变仪稳定后，用量筒分别移取10 mL未加聚表剂和已加入聚表剂的原油放入转筒中，设定参数，分别在不同的温度下测定两种原油的粘度。
测定了浓度为0.1%的聚表剂在不同温度下的油水界面张力，如图 1所示。
由图 1可看出，在测试的温度范围内，随着温度的升高界面张力线性下降，线性曲线为y= -0.007x+0.597 5，相关性达到0.999 3。由此可推测在温度较高的油藏温度下会有更低的界面张力。由于仪器的功能限制，界面张力仪的使用温度不能大于80 ℃，所以后面的界面张力测定均在80 ℃下进行。
配制不同浓度的聚表剂，测定不同浓度的聚表剂与塔河原油间的界面张力，实验温度为80 ℃，结果见表 1。由表 1可以看出，聚表剂在较低浓度0.035%时，油水界面张力就达到10-2 mN/m；在0.035%~1%，界面张力保持在10-2 mN/m。
配制不同矿化度的盐水，在80 ℃测定了不同矿化度下0.2%聚表剂溶液与塔河原油之间的界面张力，结果见表 2。由表 2可以看出，高矿化度有利于形成低界面张力，由此可见聚表剂完全适用于塔河这样特高矿化度的油藏。
用模拟塔河盐水配制0.1%的聚表剂溶液，与原油体积比1:1混匀后测定粘度，实验结果见表 3。从表 3可看出，加入聚表剂后原油降粘率达到94%以上，降粘效果非常好。
用模拟塔河盐水配制聚表剂溶液密封在玻璃安瓿瓶中，放置在120 ℃的烘箱中老化，80 ℃下测量不同老化时间下聚表剂与塔河原油之间的界面张力。油水界面张力随老化时间的变化曲线如图 2所示。由图 2可看出，在老化30天后，聚表剂与塔河原油之间的界面张力逐渐趋于稳定，一直维持在10-2 mN/m，表明聚表剂的抗老化能力较强。
采用不同内径的移液管当作不同尺度的裂缝来研究裂缝模型中油水重力分异实验。首先用移液管从底部吸取一定量的模拟原油，下端密封后从上端分别加入模拟盐水和聚表剂，考察不同内径移液管中油水重力分异情况，结果分别见图 3和图 4。
由图 3实验结果可知，内径分别为1.16 mm、2.26 mm、2.78 mm、3.74 mm、5.0 mm和8.0 mm的玻璃细管模拟注水替油过程中发生油水置换的小裂缝，进行油水重力分异实验，结果发现小于4.0 mm管重力分异困难，5.0 mm管通过激荡可以分异，8.0 mm管容易分异。
同样，用0.2%聚表剂溶液代替盐水进行了不同尺度裂缝中油水重力分异实验。由图 4实验结果可知，毛细管中注入0.2%聚表剂溶液半小时后，大于2.26 mm的毛细管中的原油全部上浮到顶部。2 h后1.16 mm毛细管中的原油也全部上浮到顶部。
通过两个实验对比可以看出，聚表剂与原油之间形成更小的界面张力，从而有更强的分散原油的能力，在细小的毛细管中将原油分成更细小的油滴，有利于油滴的上浮，从而更容易将油藏岩石缝隙中的油分离下来后采出。
塔河油田地质结构极其复杂，单独的缝和洞独立存在的可能性极小，基本上都是多条裂缝和多个洞穴的复杂组合。为了研究方便，用两个有机玻璃容器当两个洞，再用管线模拟裂缝将两个洞穴沟通起来(图 5)，通过改变管线的内径来研究不同的缝洞组合模型的注水替油的效率。
实验结果表明，当连接管线内径为3.5 mm时，上部的聚表剂溶液很快(约10 min)就将下部的油全部替换上来，并且在注水替油过程中，油冒出的方式是连续性的，形成一条油柱呼呼地向上冒。当管线内径为2 mm时，聚表剂溶液与油替换速度较慢，15天替换上来12 mL油，而且注水替油过程中，油冒出的方式是单个油滴向上冒，速度较慢；而当管线内径为1.5 mm时，聚表剂溶液与油替换速度更慢，15天仅仅替换上来8 mL油。由此可见，缝隙越大，洞中的原油被置换出的速度越快。
(1) 聚表剂可以在较宽、较低浓度范围内与塔河原油之间形成较低的界面张力。
(2) 聚表剂与塔河原油之间的界面张力随着温度的升高越来越小，高温有利于形成更低的界面张力；矿化度增大，有利于聚表剂与塔河原油之间形成更低的界面张力。
(3) 聚表剂的降粘效果较好，并且老化30天后，界面张力仍维持在10-2 mN/m范围内。
(4) 模拟裂缝的实验表明，聚表剂可以将盐水不能发生重力分异的细小缝隙的油置换出来；缝洞实验表明随着缝隙宽度的增加聚表剂置换出油的速度加快。
2011, Vol. 40 Issue (3): 271-274
2011, Vol. 40 Issue (3): 271-274