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新研究的海水基耐高温驱油压裂液界面张力值等性能优于常规驱油压裂液产品

来源:中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 浏览 69 次 发布时间:2024-05-15

在低渗致密油藏压裂过程中,多孔介质中产生较为复杂的渗吸过程,通过机理分析和实验数据,目前认为孔隙的空间结构、岩石表面润湿性、油/水界面张力以及储层条件下的流体性质都是影响原油采收效率的影响因素。在这些影响因素中,岩石的表面润湿性对采油速度和最终釆油量起着决定性的作用,因为岩石表面的亲疏水性会影响自发渗吸过程的方向与强弱。因此,将表面活性剂注入地层当中,改善裂缝壁面的润湿性,调整油水界面张力,可以将岩层表面改善为亲水性,增大毛细管力,促进自发渗吸的进行,将小裂缝中的油替换到比较大的孔喉通道或者压裂形成的人造大裂缝中,便于后续驱替。


因此,近年来科研人员提出“压驱”技术,即在压裂作业时注入以表面活性剂为主的驱油剂,驱油压裂液将地层压开人造裂缝,驱油剂改善岩石表面润湿性,将储层小裂缝中的油替换到压裂形成的大裂缝中,高压差下裂缝边扩展、边滤失,渗流面积增大、驱替距离缩小,驱替方式由井间驱替变为裂缝与基质间驱替,实现大幅度提高采收率,延长低渗油田开发寿命,矿场试验表明采用该技术开采中低渗储层中的剩余油,效果明显优于常规化学驱与传统水力压裂技术。


驱油压裂液是压驱工艺的核心工作液,随着压驱应用逐渐增多,对驱油压裂液的研究也广泛开展。专利CN 114196390A公开了一种复合驱油压裂液及其制备方法和应用,该复合驱油压裂液包含稠化剂0.25~0.45%,交联剂0.15~0.4%,驱油剂0.2~0.5%,助排剂0.25~0.5%,杀菌剂0.1~0.2%,破胶剂0.05~0.1%,其余是水,其中稠化剂为改性瓜尔胶,驱油剂为氧化胺类表面活性剂与甜菜碱类表面活性剂的混合物,该驱油压裂液兼具压裂和驱油的复合作用。专利CN 116063622A公开了一种压裂用增稠剂、驱油压裂液及应用,该驱油压裂液包含增稠剂、交联剂和粘土稳定剂,其中增稠剂为改性丙烯酰胺聚合物,交联剂为十二烷基硫酸钠等阴离子表面活性剂,粘土稳定剂为氯化钾、氯化胆碱、十二烷基三甲基氯化铵的混合物,该驱油压裂液可满足页岩气开采时携砂造缝和驱油的需求。专利CN115977604B公开了一种页岩油纳米渗吸增能压裂方法,该纳米渗吸驱油压裂液包含改性纳米乳液驱油剂、减阻剂分散液,其中改性纳米乳液驱油剂选用的表面活性剂是烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸二乙醇酰胺、油酰胺的混合物,是油溶性表面活性剂。专利CN 116064023A公开了一种对储层低伤害的驱油压裂液及其应用,该驱油压裂液包含驱油增稠剂、交联剂、粘土稳定剂和水,其中驱油增稠剂为改性丙烯酰胺聚合物,交联剂为十二烷基硫酸钠等阴离子表面活性剂,粘土稳定剂为氯化钾、氯化胆碱、十二烷基三甲基氯化铵的混合物。综上可以看出,现有驱油压裂液多在陆上页岩油等低渗致密储层应用,涉及到在海上油田应用的较少,且多为淡水配制,没有使用海水配制的,也不强调耐温性能。


新海水基耐高温驱油压裂液及其制备方法,驱油压裂液通过多种化学药剂的协同增效进而具备能够耐温180℃、可直接使用海水配制,且兼具高效减阻、降低界面张力、润湿反转、抑制结垢、长效防膨等多种功能;驱油压裂液面向海上油田高温深部储层的应用场景,在海上油田开发中结合压驱工艺使用,能够起到补充地层能量、渗吸驱油、改善渗流及提高产能的显著作用。


取南海西部某油田现场海水样(水质数据见表1),配制海水基耐高温驱油压裂液。结合《SY/T 7627-2021水基压裂液技术要求》、《SY/T 5971-2016油气田压裂酸化及注水用粘土稳定剂性能评价方法》、《GB/T 30447-2013纳米薄膜接触角测量方法》、《SY/T5673-2020油田用防垢剂通用技术条件》,使用旋转滴界面张力仪、视频接触角测量仪、管路摩阻仪、高速离心机、高温反应釜等,分别对海水基耐高温驱油压裂液的油水界面张力、润湿角改变值、减阻率、防膨率及阻垢率进行评价。其他实验条件:实验温度180℃,驱油压裂液在180℃下老化24h后,再进行性能的测定;储层岩性为砂岩,为油润湿;使用原油也取自现场,原油基本物性见表2。实验结果如表3所示。

表1南海西部某油田现场海水样水质数据

表2南海西部某油田现场地下原油性质

表3海水基耐高温驱油压裂液性能评价实验结果


结合《SY/T 7627-2021水基压裂液技术要求》、《SY/T 5673-2020油田用防垢剂通用技术条件》等标准及油田现场具体情况,海上油田对于海水基耐高温驱油压裂液的指标要求是:配制好的驱油压裂液在实验温度(经常取储层温度)下老化24h后,界面张力值<10-2


mN/m,润湿角改变值≥40°,减阻率≥70%,防膨率≥90%,阻垢率≥80%。从表2中数据可以看出,新研究的海水基耐高温驱油压裂液,在实验温度180℃条件下,各项指标均达到海上油田的要求;在相同条件下,其界面张力值、润湿角改变值、减阻率、防膨率、阻垢率均优于常规驱油压裂液产品。