低张力体系削弱水锁损害实验研究
赖南君,叶仲斌,陈 洪,舒 政,邓素玉,李春燕
(1油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学2大庆油田第九采油厂3长庆油田第二采油技术服务处)
赖南君等.低张力体系削弱水锁损害实验研究.钻采工艺, 2010, 33(6): 99-101
摘 要:水锁损害是指在油气层开发过程中,外来水相流体进入储层后,由于毛细管力滞留作用,地层驱动压力不能将外来流体完全排出地层,使储层的含水饱和度增加,油气相渗透率降低。水锁损害广泛存在于低渗透储层开发中,严重地影响着油气藏的勘探开发效果。采用化学剂降低水锁损害成本低、见效快、施工简便,是提高低渗透储层开发效果的重要方法,而常用化学剂对岩心水锁损害削弱效果不明显。由季铵盐型阳离子双子表面活性剂与普通表面活性剂OP-10复配而成的低张力体系RSE能将油水界面张力降低至10-3mN/m数量级,对水锁损害较为严重的低渗透储层,低张力体系RSE可使渗透率损害程度大幅度降低。
关键词:低张力体系;水锁损害;毛细管阻力;界面张力
中图分类号:TE 311 文献标识码:A DOI: 10. 3969 /.j issn. 1006-768X. 2010. 06. 030
在油气藏开发开采中,由于钻井完井、酸化压裂、注水等措施的开展,当外来的水相流体渗入油气层孔道后,会将储层中的油气推向储层深部,并在油气/水界面形成一个凹向油相的弯液面。由于表面张力的作用,任何弯液面都存在一个附加压力,即产生毛细管阻力,其大小等于弯液面两侧水相压力和油气相压力之差,并且可由任意曲界面的拉普拉斯方程确定。欲使其流向井筒,就必须克服这一毛细管阻力和流体流动的摩擦阻力。若储层能量不能克服这一附加的毛细管压力,就不能把水的堵塞消除,最终影响储层的采收率,这种损害称为“水锁损害”。
低渗透储层普遍具有低孔、低渗的特点,油/气相的流动通道窄,渗流阻力大,固、液界面及气、液界面的相互作用力大,这使得水锁损害更为突出。
国内外油田公司及科研院所对此开展了大量研究,并在室内及矿场试验中采用注氮气、水力压裂、增大生产压差、预热地层、注混相水溶剂以及添加化学剂等方法,在一定程度上降低水锁对低渗透储层的损害。其中,采用化学剂成本低、见效快、施工简便,逐渐成为一种降低水锁损害、提高低渗透储层开发效果的重要方法。
造成水锁的主要阻力,而一般化学剂不能减小乳状液堵塞造成的阻力,所以不能有效地解除水锁损害,甚至还会与油水形成稳定的乳化液加剧堵塞的程度;其二,一般化学剂降低界面张力的能力不够,不能有效地降低毛细管阻力。因此,研究具有低界面张力的化学体系降低水锁损害对提高低渗透油/气藏采收率具有极其重要的作用。
二、低张力体系
大多数低张力体系均为表面活性剂,或者是以表面活性剂为主体并辅以添加剂。表面活性剂的特点是:①少量的加入便能大大降低溶液的表面张力或界面张力,改变体系界面状态,使表面呈活化状态,从而产生润湿或反润湿;②表面活性剂可以加速侵入液的蒸发,这有利于近井地层滞留液以蒸发方式被驱走,更好地解除水锁。
两种或两种以上的表面活性剂互相混合时,其溶液的性质有别于单独的表面活性剂溶液的性质,这主要是由于混合的表面活性剂分子之间互相作用或成为络合物、或静电吸引、相斥、或其他物理、化学作用,因而产生对抗效应或者协同效应。虽然在表面活性剂溶液中加入某些无机盐、有机化合物(如醇类、高分子化合物等),也可能产生协同效应,但相比之下,复配时表面活性剂的用量往往比单一用量少、成本低,所以研究表面活性剂的复配体系,有着明显的经济效益。
低张力体系RSE是由季铵盐型阳离子双子表面活性剂与普通表面活性剂OP-10复配而成的。季铵盐型阳离子双子表面活性剂具有很低的临界胶束浓度(CMC)和很高的界面活性,研究表明,季铵盐型阳离子双子表面活性剂与OP-10具有良好的协同效应。低张力体系RSE能在较宽的温度范围内,将原油油水界面张力降低至10-3mN/m数量级(图1)。
三、低张力体系削弱水锁损害室内实验研究
欲降低毛细管力,克服水锁损害,应降低油/水界面张力来实现,可以通过向油层中注入低张力体系来达到这个目的。室内实验操作步骤:
(1) 岩心抽空饱和。
(2) 正向用无水煤油驱替,驱至油水两相平衡后,测油相渗透率K01。
(3) 反向注水,排至无油流为止。
(4) 正向用煤油测损害后的渗透率K02。
(5) 计算损害率=[(K01-K02) /K01]×100%。
(6) 重复以上步骤,在反向注入水中加入低张力体系RSE,计算加入低张力体系RSE后的损害率,将其与未加低张力体系RSE时的损害率进行对比。
表2是以我国新疆某油田区块岩心进行的室内水锁损害实验,结果表明,该储层存在很强的水锁损害,渗透率越低,水锁损害越严重;加入低张力体系RSE后,可使渗透率损害较大程度地降低;低张力体系RSE的浓度越高,渗透率损害降得越低。
四、结论
(1) 油田常用化学剂对岩心水锁损害削弱效果不明显。一是因为其不能减小乳状液堵塞造成的阻力,二是因为一般化学剂降低界面张力的能力不够,不能有效地降低毛细管阻力。
(2) 低张力体系RSE是由季铵盐型阳离子双子表面活性剂与普通表面活性剂OP-10复配而成的,能在较宽的温度范围内,将原油油水界面张力降低至10-3mN/m数量级。
(3) 室内实验结果表明,对水锁损害较为严重的低渗透储层,低张力体系RSE可使渗透率损害程度大幅度降低;低张力体系RSE的浓度越高,可使渗透率损害降得越低。
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来源：中国化学试剂网
