PDF《油田用于 CO》

油田用于 C O

2 起泡的表面活性剂的研究现状 赵淑霞1,

2 杨永恒3 马涛1,

2 1.

中国石化海相油气藏开发重点实验室 2. 中国石化石油勘探开发研究院 3. 中国石油辽河油田分公司 摘要介绍了油田用 C O

2 泡沫的发展过程, 以及对用作起泡剂的表面活性剂的要求.重点介绍 了国内外 C O

2 泡沫用表面活性剂的发展现状, 现场用于 C O

2 泡沫的水溶性表面活性剂的种类, 用于 C O

2 泡沫的溶于 C O

2 的表面活性剂的研究现状, 并总结了 C O

2 泡沫在现场的应用情况. 关键词 C O

2 泡沫 驱油 研究现状 中图分类号: T E

6 4

2 文献标志码: A D O I :

1 0.

3 9

6 9 / j . i s s n .

1 0

0 7 -

3 4

2 6.

2 0

1 7.

0 6.

0 1

2 R e s e a r c hs t a t u so f s u r f a c t a n t su s e df o rC O 2f o a m i n g i no i l f i e l d Z h a oS h u x i a 1,

2 , Y a n gY o n g h e n g

3 ,M aT a o 1,

2 1. S I NO P E CK e yL a b o r a t o r yo f M a r i n eO i l&

G a sR e s e r v o i rP r o d u c t i o n, B e i j i n g, C h i n a;

2. E x p l o r a t i o n&

P r o d u c t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t e, S I NO P E C, B e i j i n g, C h i n a;

3. P e t r o C h i n aL i a o h eO i l f i e l dC o mp a n y, P a n j i n, L i a o n i n g, C h i n a A b s t r a c t : T h ed e v e l o p m e n t p r o c e s so fC O 2f o a mu s e d i no i l f i e l dw a s i n t r o d u c e d . T h ep r o p e r t i e so f t h es u r f a c t a n t su s e da s f o a m i n ga g e n tw e r ee x p l a i n e d . T h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o no f s u r f a c t a n t su s e d i nC O 2f o a ma th o m ea n da b r o a dw e r em a i n l y i n t r o d u c e d . A l l k i n d so fw a t e r s o l u b l es u r f a c t a n t su s e d i nC O 2f o a mo ft h ef i e l dw e r ea n a l y z e d .T h er e s e a r c hs t a t u so ft h eC O

2 s o l u b l es u r f a c t a n t su s e di n C O 2f o a m w a ss i m p l y i n t r o d u c e d . T h ea p p l i c a t i o no fC O 2f o a mi nt h e f i e l dw a ss u mm a r i z e d . K e yw o r d s : c a r b o nd i o x i d e , f o a m, f l o o d i n g , r e s e a r c hs t a t u s 研究表明, 尽管很多气体都能提高原油驱替效率, 但只有 C O

2 可以将残余油饱和度降低至接近0.C O

2 驱提高采收率室内研究起始于2 0世纪5 0年代, 现场 试验开始于2 0世纪6 0年代.在2 0世纪7 0年代, 随着CO2管线的敷设, 规模开始扩大[

1 - 2] .2

0 1

4 年, 美国CO2驱油 E O R 年产量已达13

7 1*1

0 4 t .近年来, 我国对 C O

2 驱的研究越来越多, 也在一些油田开展了 现场应用[

3 - 5] .但是, C O

2 驱油由于气体黏度远低于 原油黏度, 气体与原油的重力分异严重, 导致气体绕 流、 指进, 驱替效率较低.早在1

9 5 5年, 一些研究者已 经认识到在气驱过程中, 注入表面活性剂使其在油藏 内部形成泡沫可以降低气体流度.这方面的工作最早 报道于1

9 5 8年, 是由 B o n d和Holbrook共同完成的, 同时申请了一项有关气驱过程中泡沫作用的专利.但 当时 C O

2 的价格相对于原油价格较高, C O

2 驱被忽 视, 直到后来油价上涨, 泡沫和 C O

2 相结合的技术才 得到应用. 国外自2 0世纪7 0年代开始研究泡沫防气窜的技 术,

8 0年代末9 0年代初先后在十多个 C O

2 驱区块开 展了泡沫封窜试验.这些项目绝大部分都取得了预期 的效果.现场实践证明, 泡沫降低 C O

2 流度是非常有 效的, 一般可使 C O

2 流度降低5 0%以上, 并改善驱替

6 6 石油与天然气化工CHEM I C A LE NG I N E E R I NG O FO I L &

G A S

2 0

1 7 基金项目: 国家重大专项 鄂尔多斯盆地致密低渗油气藏注气提高采收率技术研究 (

2 0

1 6 Z X

0 5

0 4

8 0

0 3 ) 专题五 致密油气藏气 驱窜流特征及扩大波及体积技术 . 作者简介: 赵淑霞(

1 9

6 7-) , 女,

1 9

9 1年毕业于中国石油大学( 华东) 采油工程专业, 中国石化石油勘探开发研究院提高采收率 专家, 主要从事油气田开发及提高采收率工作.E - m a i l : z h a o s x . s y k y @s i n o p e c . c o m 流体在非均质油层内的流动状况, 控制气体指进、 推迟 C O

2 气体的突破时间, 同时具备了 C O

2 驱和泡沫驱两 方面的优点― ― ―高效的驱替效率和良好的流度控制能 力. 国外的研究结果表明, 泡沫封窜技术的关键在于 用于起泡的表面活性剂的筛选, 地层条件下稳定的泡 沫将产生较好的封堵效果.而CO2泡沫较常规的空 气泡沫和氮气泡沫稳定性差, 其主要原因是 C O

2 在高 温高压下的超临界特性使得其在一般表面活性剂溶液 中的溶解度较高, 泡沫液膜厚度变薄, 因而 C O

2 泡沫 的聚泡率高于空气泡沫和氮气泡沫, 从而导致 C O

2 泡 沫稳定性降低. 起泡剂( 表面活性剂) 是泡沫驱的关键, 现场应用 中要用作起泡剂的表面活性剂需具有以下特征[ 6] : ① 高效低价;

②在油藏水中稳定性好, 溶解性好, 表面活 性强;

③不受油藏矿物及原油影响.

1 用于 C O

2 泡沫的水溶性表面活性剂 绝大多数起泡剂是水溶性极好的, 比如含有强吸 水的乙氧基链的阴离子表面活性剂和非离子表面活性 剂.在砂岩储层, 由于储层表面带负电荷, 为了减少起 泡剂在地层中的吸附损耗, 应避免使用阳离子表面活 性剂.因此, 阴离子、 非离子、 两性离子表面活性剂被 广泛用于砂岩油藏 C O

2 泡沫驱.在碳酸盐岩储层, 表 面带有正电荷, 阴离子表面活性剂是不适合的, 而阳离 子表面活性剂会取得更好的效果, 两性离子表面活性 剂应用时吸附量会很高. 国内外对起泡剂进行了大量的研究与实践, 尤其 是美国和加拿大, 如美国专利公开的木质素磺酸盐[ 7] 、 α - 烯烃磺酸盐[

8 ] 、 脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐[ 9] 、 S t e p a nC h e m i c a lC o . 的Lath a n o lL A L

7

0、 C h e v r n 的CD1045等.国内主要以复配为主, 如程杰成等[

1 0 ] 发明了一种 由十二烷基苯磺酸钠、 改性胍胶和水组成的起泡剂, 用 于调整注 C O

2 气井的吸气剖面.霍尔特米亚等[

1 1] 发 明了一种用于压裂的 C O

2 基液体压裂液, 其中的起泡 剂为甜菜碱、 硫酸化烷氧化合物、 乙氧基化线性醇、 烷 基季铵、 烷基二乙醇胺、 氧化烷基胺中的至少一种.李 松岩等[

1 2] 发明了一种驱油用添加亲水型纳米颗粒的 C O

2 泡沫体系, 主要由月桂醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、 亲水型二氧化硅纳米颗粒、 氯化钠组成.陈依彦等[

1 3] 发明了用 于酸化、 酸压裂、 砂砾填充、 导流和清洗的CO2泡沫流体, 其起泡剂为甜菜碱两性表面活性剂, 十二烷基二甲基苄基氯化铵等.刘合等[

1 4 ] 发明了一 种适用于低渗透油藏 C O

2 泡沫稳定剂, 由改性胍胶、 羟乙基纤维素、 十二醇组成.高志亮[

1 5] 发明了一种酸 性CO2泡沫压裂体系高效起泡剂, 由碳链为1 6~1

8 的烷基二甲基甜菜碱、 烷基磺基甜菜碱、 十六烷基羟丙 基磺基甜菜碱和十二醇醚糖苷组成.李克智等[

1 6 ] 发 明了一种用于 C O

2 驱油中封堵气窜的起泡剂, 由羧酸 型咪唑啉两性表面活性剂、 α - 烯烃磺酸盐、 十二烷基二 甲基甜菜碱和烷基醇酰胺组成.马英等[

1 7 ] 公布了一 种CO2驱油用泡沫剂及其制备方法, 泡沫剂组成为 N -十二炕基氨基羧酸钠与双子十二烷基羧酸钠, 稳泡 剂为相对分子质量

2 0 0~60

0 0 的聚乙二醇、 聚乙烯醇、 改性聚乙烯醇的一种或两种混合.刘新亮等[

1 8 ] 合 成的阴非离子型双子表面活性剂 E G E O S - 3, 在CO2中具有较强的起泡性能. 许多商业表面活性剂已被用于室内研究 C O

2 泡沫, 部分在现场得到了应用, 用于 C O

2 泡沫的水溶性 阴离子型表面活性剂有ChaserCD1040[19]、ShellEnordet2001[20-21]、ShellE n o r d e tA E S o 、 S h e l l e n o r d e t A E A、O P E S、N P N E、 S h e l l E n o r d e t A E S、A l i p a l C D

1 2

8 [

2 2] 、P l u r a f o a m NO -

2 N、W i t c o l a t e

1 2

4 7 - H、 S t e p a n f l o S

5 0 [

2 3 ] 、 S u l f o t e x P A I 、W i t c o 、T R S

1 8 + T R S

4

0、 S h e l lAO S

1 4

1

6、 D P E D S等;

用于 C O

2 泡沫的 水溶性 非离子型表面活性剂有ChaserC D

1 0

5 0 [

2 4 ] 、 S h e l lE n o r d e tA E等;

用于 C O

2 泡沫的水溶性阳离子 型表面活性剂有 H e x e lC P C、 P f a l t z&

B a u e rD P C等;

用于 C O

2 泡沫的水溶性两性离子型表面活性剂有SherexVarionCAS、 W i t c o R e w o t e r i c AM C A S U 等;

有些用于 C O

2 泡沫的水溶性表面活性剂是混合型 的, 如ChaserC D

1 0

4 5 [

2 5] .上述表面活性剂的具体组 成见表1.

2 用于 C O

2 泡沫的可溶于 C O

2 的表面活性剂 在研究和应用水溶性表面活性剂的同时, 人们也 在关注溶于 C O

2 的表面活性剂.2 0世纪6 0年代末, B e r n a r d和........