CN103528862B

CN103528862B - 一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法

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Publication number: CN103528862B
Application number: CN201310451177.9A
Authority: CN
Inventors: 张翼; 朱友益; 马德胜; 王兴伟; 张丽波
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103528862A

Abstract

本发明涉及一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法。该方法是评价驱油剂对于目标油藏的原油的洗油效果的方法，该方法包括以下步骤：根据目标油藏的储层渗透率Ka选择相应粒径范围的石英砂或天然砂；测定所述驱油剂对目标油藏的原油或模拟油与所述石英砂或天然砂混合制成的油砂的洗油效率增值；根据洗油效率增值对所述驱油剂对于所述目标油藏的洗油效果进行评价。本发明提供的驱油剂洗油效果的室内快速评定方法能够快速准确地评价驱油剂在油藏中的洗油效率。

Description

一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法

技术领域

本发明涉及一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，属于石油化工技术领域。

背景技术

化学复合驱作为三次采油提高采收率的最重要技术，国内外的研究表明具有大幅度提高采收率的作用优势。三元复合驱现在开始推广应用、二元复合驱逐步进入矿场先导性试验阶段。国内各大石油公司在推广三元复合驱的同时也部署了多项二元复合驱的试验区块，亟需评价筛选出性能优异的复合驱用表面活性剂，但以往的标准方法中缺少对洗油效率的单独评价，特别是缺少一种快速可行的评价方法。

而化学复合驱中表面活性剂的洗油性能与驱油效率、复合驱矿场试验的效果直接相关，洗油效率是影响驱油效果的关键因素，通常指驱油用化学剂在波及范围内剥离岩石表面原油的能力，也是室内研究、筛选和评价驱油剂综合性能和效果的关键指标。这个指标与渗吸效果不同，驱油剂与岩石孔隙表面的原油接触面越大，洗油效果就越能够反应驱油效果。因此，在测试时需要搅拌或振荡保证驱油剂与砂表的原油充分接触。以往方法和标准中评定驱油剂驱油效果采用岩心的物理模拟实验测定驱油效率，每一组实验耗时较长，均质性好的贝雷岩心（美国进口）的价格高，不便于对比实验。

由于目前国内各个石油公司的行业标准中缺少洗油效率指标，各油田采用各自不同的评价指标和评价方法进行复合驱用表面活性剂的筛选，缺乏统一规范的快速评定方法，导致进入现场试验的表面活性剂产品质量控制难以奏效，严重制约了矿场试验的推广和顺利开展。而国内学者姚同玉等人在研究论文中报道了通过测定驱油剂的接触角、界面张力和粘附功计算出粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子等参数来间接评价驱油剂的洗油效率，这种方法创造性地提出了3个因子的概念，但作为评价驱油剂洗油效果的方法，测试相对较麻烦，属于间接方法，也未对效果等级进行系统摸索和规定。

基于以上现有技术的现状和不足，建立一种与实际储层具有良好模拟性的洗油效果室内快速评定方法，为油田用驱油剂的评价和筛选提供具有系统性和规范性的科学方法，是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，其是一种简单易行、误差小的洗油效率测试和评价方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，其是评价驱油剂对于目标油藏的原油的洗油效果的方法，该方法包括以下步骤：

根据目标油藏的储层渗透率Ka选择相应粒径范围的石英砂或天然砂；

测定所述驱油剂对目标油藏的原油或模拟油与所述石英砂或天然砂混合制成的油砂的洗油效率增值；

根据吸油效率增值对所述驱油剂对于所述目标油藏的洗油效果进行评价。

本发明提供的上述方法根据储层渗透率将制备油砂用的石英砂或天然砂分为相应的等级范围，将洗油效率增值分成几个等级以评价驱油剂的驱油效果。在上述方法中，优选地，在选择石英砂或天然砂时：

当Ka＞800mD时，选择粒径≤40目的石英砂或天然砂；

当Ka为300-800mD时，选择粒径为40-80目的石英砂或天然砂；

当Ka为100-300mD时，选择粒径为80-100目的石英砂或天然砂；

当Ka为10-100mD时，选择粒径为100-160目的石英砂或天然砂；

当Ka≤10mD时，选择粒径为＞160目的石英砂或天然砂。

在上述方法中，优选地，洗油效率增值通过以下步骤进行测定：

1）模拟油砂和天然油砂的制备：将石英砂或天然砂与目标油藏的原油或模拟油混合均匀得到油砂，然后在目标油藏的地层温度下对油砂进行恒温老化；

2）洗油实验过程：将经过老化的油砂，放入自吸仪的量筒中，然后加入部分驱油剂溶液，封口后进行振荡处理，然后取出并加入驱油剂溶液，控制驱油剂溶液的加入量使刻度管的顶部留下2-3mL的刻度空间，盖上自吸仪的刻度管，在油藏的地层温度下振荡2小时并恒温保温5-24小时，记录洗出油的体积量V₁，单位为mL，油砂质量为m₀，单位为g；

3）洗油效率的计算：根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d，单位为g/mL，经振荡保温洗出油的体积V₁，石英砂或天然砂与原油或模拟油的质量比为n：1，通过下面公式计算出洗油效率值η：

η = \frac{(n + 1) d V_{1}}{m_{0}} \times 100 %;

以地层模拟水替代驱油剂按照上述步骤测得所述模拟水的洗油效率值；

洗油效率增值=驱油剂的洗油效率值—模拟水的洗油效率值。

根据本发明的具体实施方案，地层模拟水的洗油效率可以按照以下步骤进行测试：

1）模拟油砂和天然油砂的制备：将石英砂或天然砂与油藏的原油或模拟油混合均匀得到油砂，然后在油藏的地层温度下对油砂进行恒温老化；

2）洗油实验过程：将经过老化的油砂，放入自吸仪的量筒中，然后加入部分模拟水，封口后采用气浴振荡器振荡2小时，然后取出并加入模拟水，控制模拟水的加入量使刻度管的顶部留下2-3mL的刻度空间，盖上自吸仪的刻度管，在油藏的地层温度下恒温保温预定时间，记录洗出油的体积量V₁，油砂质量为m₀，单位为g；

3）洗油效率的计算：根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d，单位为g/mL，经振荡保温洗出油的体积V₁，单位为mL，石英砂或天然砂与原油或模拟油的质量比为n：1，通过下面公式计算出地层模拟水的洗油效率值η_模拟水：

在上述方法中，所采用的自吸仪可以是中国专利ZL201120075849.7中的自吸仪，将上述专利的全文引入这里作为参考。该自吸仪还可以称为洗油瓶，单只瓶的总体积约50mL-80mL，上部刻度管约10mL、精度0.01mL，下部量筒（盛砂管）容积约40mL-70mL。

在上述方法中，优选地，原油是经过脱水脱气处理的原油；模拟油是用中性煤油与原油调和而成的，其粘度与油藏的地层温度下原油的粘度相同。

在上述方法中，优选地，“石英砂或天然砂”与“原油或模拟油“的质量比（n：1）为10:1到4:1。

在上述方法中，优选地，油砂的恒温老化时间不少于48小时。

在上述方法中，优选地，振荡处理采用气浴振荡器或者水浴振荡器进行。其中，采用气浴振荡器时，其振荡模式可以为回旋，振荡速度可以控制为120-170r/min，优选为150r/min。采用水浴振荡器时，振荡速度可以控制为70-100r/min，优选为90r/min。

在上述方法中，在评价不同驱油剂对于同一油藏的洗油效果时，不同驱油剂的洗油效率测试所采用的驱油剂的浓度应是相同的，所采用的油、地层模拟水也应是相同的，测试过程中的试验条件（油砂粒径、试验温度、振荡时间和保温时间等）也是相同的。

在上述方法中，优选地，油砂质量m₀为10.00-20.00克；更优选地，m₀为15.00克。

在上述方法中，优选地，驱油剂溶液是用地层模拟水配制的，其浓度为0.01-0.5wt%。

根据本发明的具体实施方案，优选地，本发明提供的驱油剂洗油效果的室内快速评定方法可以包括如下具体步骤：

1、油砂的制备：

油砂配制：根据目标区块储层的气测渗透率（Ka）值选择不同粒径范围的砂子（见下表1），分别与目标区块的原油或模拟油（用中性煤油调制成室温下粘度与储层温度下的粘度相同的原油）以砂、油质量比为10：1-4：1（优选7：1）的比例称量并盛入250mL或500mL的广口瓶中，通过手工搅拌、摇动混合均匀后置于在烘箱中在油藏的地层温度下保温，保温期间每4-5小时回旋摇动10次，老化48小时以上待用。

该步骤中的原油是指经过脱气脱水处理过的原油，一定浓度的驱油剂溶液可以用地层模拟水配制。地层模拟水可以是根据油藏的采出水中各种无机矿物的含量，用蒸馏水加相应量的无机盐配制而成的。

表1石英砂和天然砂的粒径选择标准

对应砂子粒径范围	≤40目	40-80目	80-100目	100-160目	＞160目
						储层渗透率Ka，mD	＞800	800-300	300-100	100-10	≤10

2、洗油实验：用天平称取老化后的油砂m₀（单位为g，优选称取15.00g左右）置于自吸仪的量筒中，将150mL配制好的一定浓度的驱油剂溶液向两只洗油瓶中各注入约20-30mL，然后用保鲜膜封口、用猴皮筋系紧后放入气浴振荡器（温度已达到油藏的地层温度的）中，将回旋速度调至120-170r/min振荡2小时后取出，取下封口薄膜、迅速加盖上自吸仪上半部的刻度管、注入预留的驱油剂溶液至刻度管某一刻度处，留2-3mL的刻度空间，旋紧磨口后放入恒温箱，在油藏的地层温度下保温5-24小时，记录保温5-24小时洗出油的体积量V₁（单位mL）。

3、洗油效率的计算：以砂、油质量比为7：1为例，根据油砂质量m₀，含有原油的质量为1/8m₀，制备油砂用的模拟油密度（油层温度下）为d（单位为g/cm³），洗出的油的质量为V₁×d，则洗油效率η为：

η = \frac{8 d V_{1}}{m_{0}} \times 100 %

洗油效率增值为：η=η_总-η_模拟水，其中，η_总代表驱油剂溶液的洗油效率值，η_模拟水代表模拟水的洗油效率值。

当砂、油质量比为其他值时，也可以采用上述的方式计算，只需要对公式中的原油质量进行调整即可。

4、洗油效果评定：采用油砂的粒径范围不同、驱油剂不同，洗油效率有差别，这里的洗油效率增值为：洗油效率增值=驱油剂洗油效率值-地层模拟水的洗油效率值。根据洗油效果增值，按照表2给出的评价标准对驱油剂的洗油效果进行评价，确定不同的驱油剂对于目标油藏的洗油效果等级。

表2洗油效果的评价标准

本发明提供的驱油剂洗油效果的室内快速评定方法具有以下优点：

（1）在统一规格的仪器和实验条件下进行测试，油砂和驱油剂用量少，便于比较和分析；

（2）测试方法简便易行、测试时间短、操作简单，便于在室内进行测试；

（3）可同时进行多组实验和平行实验，误差较小、开展研究方便；

（4）测试采用可视玻璃仪器、便于实时观察和记录现象，仪器尺寸小、多组实验保温和振荡方便。

本发明提供的驱油剂洗油效果的室内快速评定方法能够准确评价驱油剂在油藏中的洗油效率，采用该方法能够推进复合驱矿场试验、保证复合驱现场试验和推广效果，是一种科学的油田用驱油剂的评价和筛选方法。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

砂子的选取：

考虑石英砂具有代表性和方便性，便于购买、价格低廉。而天然油砂难以获得。所以，通常在室内评价可以选用石英砂。

关于选用哪个粒径范围的砂子，可以参考表1选择。如某油田的A区块平均渗透率为500mD，可以选用40-80目的石英砂配制油砂；如果渗透率在100-300mD之间，可以选用中等粒径（80-100目）的石英砂配制油砂；如果某油田的B区块渗透率属于低渗或超低渗，可以选100-160目或160目以上的砂子；其它特殊岩性的储层可以取天然岩样洗净、研磨后筛分，然后根据上述办法选择砂子粒径范围，用原油或模拟油配制油砂。

老化时间的确定：

根据石英砂或天然砂的润湿性处理时，如果处理成油湿的状态一般需要饱和润湿剂后老化48小时，但用原油老化石英砂或天然砂至油湿状态通常需要10-15天时间。而油在石英砂表面附着至少需要保温48小时以上，所以油砂制作时的老化时间优选不低于48小时。

洗油效率实验条件的选择：

油砂制备老化温度选用油藏的地层温度，洗油过程温度条件也是地层温度，都是考虑实验尽可能与地层条件吻合。采用振荡能够加速洗油过程的进行。由于地层矿化水也能在一定温度下将砂粒碱的少量油滴冲浮上来，所以驱油剂的洗油效率可以采用洗油效率增值表示，以扣除矿化水本身的影响。

实施例1

本实施例提供了一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，包括以下步骤：

将80-100目的石英砂与不同的原油混合均匀得到油砂（如表3所示），原油与石英砂的质量比为1：7，然后在油藏的地层温度55℃下对油砂进行96小时的恒温老化；原油和地层模拟水的参数如表4所示

将适量经过老化的油砂，放入自吸仪的量筒中，然后加入部分驱油剂溶液（采用驱油剂和地层模拟水配制，该系列驱油剂溶液的浓度为0.20wt%），封口后采用气浴振荡器进行2小时的振荡处理，然后取出并加入剩余的驱油剂溶液，盖上自吸仪的刻度管，在油藏的地层温度下恒温保温5小时，记录洗出油的体积量V₁，油砂质量为m₀，具体参数如表3所示；

根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d，经振荡保温洗出油的体积V₁，单位为mL，通过公式计算出洗油效率值η。

表3不同驱油剂洗油效果测试结果对比（驱油剂溶液的浓度为0.20wt%）

驱油剂	油砂	油砂质量比	振荡/保温温度	洗油效率增值	洗油等级
						LH-1	辽河锦16模拟油砂	1:7	55℃	13.92%	较差
LH-2	辽河锦16模拟油砂	1:7	55℃	14.16%	较差
						JPS-1	吉林红岗模拟油砂	1:7	50℃	12.56%	较差
DCS-1	大港模拟油砂	1:7	53℃	49.87%	好
						磺酸盐-1	大港模拟油砂	1:7	53℃	20.25%	中等
磺酸盐-2	大庆一厂模拟油砂	1:7	45℃	37.98%	较好
						甜菜碱-1	长庆模拟油砂	1:7	50℃	44.38%	好
非离子-1	大港模拟油砂	1:7	53℃	11.50%	差
						阳离子-1	大港模拟油砂	1:7	53℃	3.76%	极差

在表3中，非离子-1是指烷基酚聚氧乙烯(6)醚（OP-6），河南郑州中亚化工原料有限公司生产；阳离子-1是指十二烷基三甲基氯化铵（1231），由上海经纬化工有限公司生产。LH-1和LH-2是辽河油田生产的用剂，JPS-1是吉林油田生产的二元复合驱用剂，DCS-1是大港油田生产的二元复合驱用剂。

表4原油以及地层水等的相关参数

油区	原油密度，g/cm³	原油粘度，mPa·s	地层温度，℃	地层水矿化度，mg/L
					辽河锦16	0.9103	14.32	55	2300
吉林红岗	0.9384	12.91	45	5315
					大港港西	0.8603	9.90	53.5	8368
大庆一厂	0.8450	9.95	45	5282
					长庆马岭	0.8503	2.32	40	23800

实施例2

本实施例提供了一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，其是对3种主剂相同的驱油剂（主剂为阴离子表面活性剂聚丙烯酸钠，辅助剂为非离子表面活性剂，辅剂主要成分是吐温80，三种驱油剂的辅剂的含量均不相同）的洗油效果进行评定的方法，包括如下步骤：

将辽河锦16原油与80-100目的石英砂混合，原油与石英砂的质量比为7:1，然后在油藏的地层温度55℃下对油砂进行72小时的恒温老化；

将适量经过老化的油砂放入自吸仪的量筒中，然后加入部分驱油剂溶液（采用3种主剂相同的驱油剂分别进行配制并分别进行测试，驱油剂溶液的浓度分别为0.20wt%），封口后采用气浴振荡器（气浴振荡的频率为150转/分）进行2小时的振荡处理，然后取出并加入剩余的驱油剂溶液，盖上自吸仪的刻度管，在油藏的地层温度下恒温保温5小时和10小时，记录洗出油的体积量V₁，油砂质量为m₀；

根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d=0.9103g/cm³，经振荡保温洗出油的体积V₁，通过公式计算出洗油效率值η。

然后以模拟水替代驱油剂溶剂，测得地层模拟水的洗油效率值为0.46%，通过计算得到驱油剂的洗油效率增值，具体结果如表5所示。

表5三种驱油剂对辽河模拟油砂的洗油效果

由表5的内容可以看出，在震荡后静置保温5小时后基本均达到最好的洗油效果。结果证实，用该实验方法可以评定驱油剂中主剂相同、辅剂不同的洗油效果，可以用于配方优化和筛选。

聚丙烯酸钠是由山东省桓台县金龙化工有限公司公司生产，牌号为PAAS，其中，固含量为30-50wt%，游离单体（以CH₂=CH-COOH计）含量为0.5-1wt%，pH值为6-8；吐温80（聚氧乙烯（20）山梨醇酐单油酸酯）由江苏省海安石油化工厂生产，酸值≤2毫克KOH/克，皂化值为45-55毫克KOH/克，羟值为65-80毫克KOH/克。

实施例3

本实施例提供了一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，其是对主剂相同、辅剂不同的一系列驱油剂的洗油效果进行评定的方法，包括如下步骤：

将吉林红岗试验区的原油与80-100目的石英砂混合，原油与石英砂的质量比为7:1，然后在油藏的地层温度50℃下对油砂进行72小时的恒温老化；

将适量经过老化的油砂放入自吸仪的量筒中，然后加入部分驱油剂溶液（驱油剂溶液的浓度分别为0.20wt%），封口后采用气浴振荡器（气浴振荡的频率为150转/分）在50℃下进行2小时的振荡处理，然后取出并加入剩余的驱油剂溶液，盖上自吸仪的刻度管，在50℃下恒温保温5小时，记录洗出油的体积量V₁，油砂质量为m₀；

根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d=0.9384g/cm³，经振荡保温洗出油的体积V₁，通过公式计算出洗油效率值η；

然后以模拟水替代驱油剂溶剂，测得地层模拟水的洗油效率值为0，通过计算得到驱油剂的洗油效率增值，具体结果如表6所示。

表6

由表6的内容可以看出：驱油剂不同，对吉林油砂的洗油效果不同。这种测试洗油效率的方法可靠性好。每个值均是2次实验结果的平均值，同时进行多组实验，方便对比和分析结果、优化筛选出性能优良的驱油剂，误差也小。

通过上述的实施例可以看出，本发明所提供的驱油剂洗油效果的室内快速评定方法能够评价各种驱油剂对于不同油藏的洗油效果，并且评定过程比较简单，评定结果比较准确，因此，该方法用于筛选和评价适用于某一区块的驱油剂是可行的。

Claims

1.一种驱油剂洗油效果的室内快速评定方法，其是评价驱油剂对于目标油藏的原油的洗油效果的方法，该方法包括以下步骤：

根据洗油效率增值对所述驱油剂对于所述目标油藏的洗油效果进行评价；

所述洗油效率增值是通过以下步骤测定的：

将石英砂或天然砂与目标油藏的原油或模拟油混合均匀得到油砂，然后在目标油藏的地层温度下对油砂进行恒温老化；

将经过老化的油砂，放入自吸仪的量筒中，然后加入部分驱油剂溶液，封口后进行振荡处理，然后取出并加入驱油剂溶液，控制驱油剂溶液的加入量使刻度管的顶部留下2-3mL的刻度空间，盖上自吸仪的刻度管，在油藏的地层温度下振荡2小时并恒温保温5-24小时，记录洗出油的体积量V₁，单位为mL，油砂质量为m₀，单位为g；

根据配制油砂所用原油或模拟油的密度d，单位为g/mL，经振荡保温洗出油的体积V₁，石英砂或天然砂与原油或模拟油的质量比为n：1，通过下面公式计算出洗油效率值η：

η = \frac{(n + 1) {dV}_{1}}{m_{0}} \times 100 %;

以地层模拟水替代驱油剂按照上述步骤测得所述模拟水的洗油效率；

所述洗油效率增值＝驱油剂的洗油效率值—模拟水的洗油效率值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在选择石英砂或天然砂时：

当Ka＞800mD时，选择粒径≤40目的石英砂或天然砂；

当Ka为300-800mD时，选择粒径为40-80目的石英砂或天然砂；

当Ka为100-300mD时，选择粒径为80-100目的石英砂或天然砂；

当Ka为10-100mD时，选择粒径为100-160目的石英砂或天然砂；

当Ka≤10mD时，选择粒径为＞160目的石英砂或天然砂。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原油是经过脱水脱气处理的原油；所述模拟油是用中性煤油与原油调和而成的，其粘度与油藏的地层温度下原油的粘度相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石英砂或天然砂与所述原油或模拟油的质量比为10:1到4:1。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述油砂的恒温老化时间不少于48小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡采用气浴振荡器或者水浴振荡器进行。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述气浴振荡器的振荡模式为回旋，振荡速度为120-170r/min，所述水浴振荡器的振荡速度为70-100r/min。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述m₀为10.00克-20.00克。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述m₀为15.00克。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱油剂溶液是用地层模拟水配制的，其浓度为0.01-0.5wt％。