摘要

針對勝利油田樁西區(qū)塊地層水鈣、鎂含量高的問題，通過測定耐垢堿與表面活性劑復(fù)合體系與樁西原油間的動(dòng)態(tài)界面張力，形成了適合該區(qū)塊的超低界面張力驅(qū)油體系。結(jié)果表明，單一表面活性劑和樁西原油的界面張力均無法達(dá)到超低水平，其中當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的CBET-17，降低界面張力能力最好，界面張力能達(dá)到7.5×10-2 mN/m左右；由不同濃度偏硼酸鈉和0.1%表面活性劑復(fù)合體系與樁西原油的界面張力表明，當(dāng)濃度0.4%偏硼酸鈉與0.1%CBET-17或者0.1%SLPS復(fù)配時(shí)，油水界面張力都能達(dá)到超低水平。同時(shí)由于偏硼酸鈉具有耐垢性，可螯合地層水中的鈣、鎂離子，使得復(fù)合體系具有很好的耐垢能力，可以適合于勝利油田樁西區(qū)塊的驅(qū)油。

化學(xué)復(fù)合驅(qū)技術(shù)是我國東部油田提高采收率的重要手段之一，1992年勝利油田在孤東區(qū)塊就開始實(shí)施了化學(xué)復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，取得較好的提高采收率效果。但是進(jìn)行化學(xué)復(fù)合驅(qū)時(shí)，使用的是常規(guī)無機(jī)堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉，對水中的Ca2+、Mg2+ 離子反應(yīng)較敏感，導(dǎo)致堿與地層水或注入水不配伍，引起注入井和近井地帶結(jié)垢問題。為有效解決常規(guī)堿的結(jié)垢問題，復(fù)合驅(qū)時(shí)傾向使用具有螯合作用的耐垢堿。最新研究表明，偏硼酸鈉是一種堿性金屬鹽，水溶液顯弱堿性。由于B原子具有空軌道，可以螯合Ca2+、Mg2+，可以有效減少結(jié)垢的趨勢。AdameK等發(fā)現(xiàn)含有偏硼酸鈉的表面活性劑配方在高礦化度硬水中表現(xiàn)出好的驅(qū)油效果。Zhang等在偏硼酸鈉和碳酸鈉上所做的滲吸驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，偏硼酸鈉性能優(yōu)于碳酸鈉，因而在復(fù)合驅(qū)應(yīng)用中有巨大潛力。本文主要以超低界面張力為指標(biāo)，研究偏硼酸鈉和表面活性劑復(fù)合體系與勝利油田樁西原油的界面張力，并評價(jià)偏硼酸鈉的耐垢性及降低油水界面張力的能力，最終形成了適合勝利油田樁西區(qū)塊超低界面張力驅(qū)油體系。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和藥品

藥品：石油磺酸鹽(SLPS)；非離子表面活性劑(OP-10)；甜菜堿表面活性劑(CBET-17)；偏硼酸鈉(AR，國藥集團(tuán))。

實(shí)驗(yàn)用油為勝利油田樁西原油，50℃時(shí)黏度為225 mPa·s；酸值1.65 mg/g，該區(qū)塊地層水的離子組成見表1。

儀器：Kibron dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀(芬蘭)，超微量天平(0.001 g)(芬蘭Kibron)，501型恒溫水浴鍋(上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠)，Wzs-1型折光率儀(上海光學(xué)儀器廠)。

表1 樁西區(qū)塊地層水離子組成

1.2 界面張力的測定

采用旋滴法測定油/水體系的動(dòng)態(tài)界面張力。將液相加入到Kibron dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀的玻璃樣品管中，再注入對應(yīng)的油相，恒溫50℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 單一表面活性劑/樁西原油的界面張力研究

以模擬地層水做溶劑配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1%的CBET-17、SLPS、OP-10表面活性劑溶液，測其與樁西原油的動(dòng)態(tài)界面張力，結(jié)果如圖1所示。一般動(dòng)態(tài)界面張力通常以動(dòng)態(tài)界面張力起始值、動(dòng)態(tài)界面張力最低值、動(dòng)態(tài)界面張力平衡值以及體系到達(dá)動(dòng)態(tài)界面張力最低值的時(shí)間作為評價(jià)指標(biāo)。

圖1 單一表面活性劑與樁西原油的界面張力

研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿表面活性劑可以降低油水界面張力，使其達(dá)到超低，提高驅(qū)油效率。由圖1可以看出，0.1%濃度的CBET-17/原油體系的界面張力呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，最低界面張力為3×10-2 mN/m，35min后趨于平衡，平衡界面張力在7.5×10-2 mN/m左右。勝利石油磺酸鹽是勝利油田較常用的驅(qū)油用表面活性劑，主要依靠降低油水界面張力，乳化和增溶作用，達(dá)到提高采收率的效果。由圖1可以看出，開始階段，SLPS/樁西原油界面張力呈緩慢下降趨勢，初始界面張力在1 mN/m，30min后趨于平衡，平衡界面張力在1×10-1 mN/m左右。OP-10/樁西原油界面張力較穩(wěn)定，基本保持在一定值，上升下降幅度不大，界面張力穩(wěn)定在 8×10-1~9×10-1 mN/m之間。

可以看出，三種表面活性劑降低油水界面張力的能力從強(qiáng)到弱為CBET-17>SLPS>OP-10。SLPS和OP-10與樁西原油的界面張力均在 1×10-1 mN/m，界面張力較高，不適合單獨(dú)作為驅(qū)油用表面活性劑。CBET-17與樁西原油界面張力瞬時(shí)可達(dá)3×10-2 mN/m，但維持超低界面張力的時(shí)間很短，為了找到更好的能降低油水界面張力的表面活性劑體系，建議加入堿，提高其效果。