【正文】 微觀可視化研究活性水驅油機理摘 要表面活性劑驅油是三次采油的主要方法之一。目前，國內外關于微觀可視化活性水驅油機理這一問題已進行了大量的實驗研究，研究方法有多種，但大多采用巖芯流動實驗。這種方法無法對驅油效果和驅油方式進行直觀觀察。本文采用平板玻璃微觀模型，可對驅油過程中的各種機理、驅油效果和驅油方式進行直觀觀察。本實驗首先進行表面活性劑的篩選，考慮從適用性（耐溫、耐鹽性）等方面選擇目前油田常用的幾種表面活性劑中篩選出兩種表性的表面活性劑。對篩選出的表面活性劑進行復配和采用相應的儀器等手段進行界面張力、乳化能力等的測定及評價，確定優(yōu)化配方。然后采用平板玻璃微觀模型驅替實驗進行活性水驅油時的原油乳化分散、乳化攜帶、聚并、乳化油滴的形成等機理研究。進而研究活性水驅油對提高采收率的作用、意義及影響。實驗表明，利用該項技術進行活性水驅油實驗來研究其對驅油效率的影響是可行的。關鍵詞：活性劑；驅油機理；采收率；可視化研究ABSTRACTSurfactant flood is a main EOR method. Largescale experiment research about the mechanism of surfactant displace with the visualization technology can be found domestic and abroad. There are many methods, but most of these researches are based on core flood experiment, in this way, we cannot observe the oil displacement mechanism and the sweep efficiency directly. In this paper use glass plate micro model to study the mechanism, sweep efficiency, and the regime of displacement during the process directly. In this experiment, primarily select the optimal surfactant, take the applicability (temperature tolerance, salt tolerance etc) in to account, sort out one or two representative from the mostly used surfactant in oilfield present. And then bination the selected surfactant to determine the optimal pound, through relevant instrument to measure it’s interface tension, emulsifying power and etc. and lastly, use glass plate micro model to research the mechanism of oil disperse, entrainment, accumulate by emulsify, and the formation of emulsified oil droplet. And to further study the effect to recovery efficiency by surfactant displacement. Experiment result show that the use of this technology to research the effects to recovery efficiency by surfactant displacement is feasible.Keywords: surfactant。 mechanism。 oil recovery。 the visual study目 錄第1章 前言 1第2章 實驗理論基礎分析 3 國內活性水驅油的開發(fā)現(xiàn)狀 3 活性劑分子在油水界面的作用特征與界面張力的關系 4 水驅后殘余油的受力狀況 5 毛細管力 6 粘附力 6 內聚力 6 活性水驅油機理 6 降低油水界面張力機理 7 乳化分散機理 8 潤濕反轉機理 8 提高表面電荷密度機理 8 聚并形成油帶機理 9 改變原油的流變性機理 9 表面活性劑驅的驅油特征 9 影響表面活性劑驅油的因素 10 表面活性劑的平均分子量 10 電解質濃度及類型 10 油鏈長度與等效烷烴碳數(shù)理論 11 表面活性劑濃度與表面電荷密度 11 表面活性劑結構 12第3章 實驗部分 13 實驗藥品及儀器 13 實驗藥品 13 實驗儀器 13 模擬水的配制 13 表面活性劑篩選 14 實驗目的 14 實驗內容及方法 14 表面活性劑的復配 16 實驗目的 16 實驗內容及方法 16 微觀活性水驅油實驗 18 實驗目的 18 實驗內容及方法 19第4章 結果與討論 22 表面活性劑篩選結果 22 密度瓶的體積 22 油水密度及油粘度 22 油品選擇 23 界面張力及乳化效果評價 24 表面活性劑復配結果 26 OP10和NaOH的復配 26 OP10和勝利石油磺酸鹽的復配 27 OP勝利石油磺酸鹽和堿的復配 27 微觀活性水驅油實驗 28 水驅油過程 28 活性水降低油水界面張力機理 29 活性水驅過程中乳化分散機理 30 聚并形成油帶機理 32 活性水改變原油的流變性機理 33第5章 結論 36參考文獻 37附錄 原油/水界面張力測定法—旋滴法 38致謝 41第1章 前 言隨著世界能源需求的增加，對石油的開采量及開采效率的要求越來越高，常規(guī)的采油方法(一次和二次法)一般僅采出原油地質儲量的1／3。當常規(guī)方法生產(chǎn)的原油產(chǎn)量不斷下降時，提高原油采收率將在資源利用方面發(fā)揮重要作用。三次采油技術的發(fā)展對表面活性劑的要求越來越高。不僅要求它具有低的油水界面張力和低吸附值，而且要求它與油藏流體配伍和廉價[1]。在目前油價的情況下，表面活性劑的成本是制約三次采油表面活性劑驅發(fā)展的主要因素。所以對油田用的表面活性劑體系提出了耐高鹽、耐高溫、吸附損失低、成本低的要求。同時多孔介質中的水驅油微觀機理的研究，對于油藏油水運動規(guī)律的認識及經(jīng)濟合理的開發(fā)油藏一直有著重要的意義。通過對表面活性劑分子在油水界面的作用特征、水驅后殘余油的受力情況以及表面活性劑對殘余油受力狀況影響的分析，對表面活性劑的驅油機理進行了評述。研究微觀水驅油機理要借助于微觀模型才能進行。目前，常用的微觀模型有以下幾種：(1)夾微粒模型：該模型是在兩塊玻璃之間分布均勻的單層玻璃微珠)或砂粒(油砂、石英砂等)制成的模型。其特點是簡便易行，但孔隙結構距真實較遠。(2)巖石薄片模型：該模型是將巖石磨成透明的薄片，將該巖石薄片放入兩塊玻璃之間制成的模型，其特點是可以保留部分膠結物，孔隙結構真實。但不易進行設定的單因素影響的分析。(3)微觀光刻孔隙介質模型：該模型是將理想的或實際的地層孔隙結構的顯徽圖象光刻復制在透明材料上制成。目前在研究滲流微觀機理時，多使用這種類型的模型。該模型制作簡便。實驗重復性好，是進行水驅油微觀驅油機理研究較為理想的手段。由于計算機技術的發(fā)展，已可以用計算機分析巖石薄片的孔隙結構。使該類模型的孔隙結構更趨于真實，并且可定量分析油水在微觀模型中的運動規(guī)律。在微觀條件下，水以兩種方式驅替油，即活塞式和非活塞式驅油。在微細孔縫中是活塞式驅油，表現(xiàn)在水油界面呈凹液面液面在微小孔隙或縫隙中活塞式推進，隨著驅替的進行。油在小孔隙中以一個個小段塞。最后可能變成殘余油，然而，在大部分的孔隙中水驅油的方式是非活塞驅油。表現(xiàn)在水驅油時水進孔隙是沿著孔隙的邊緣夾縫、膠結物或巖石顆粒表面(如果巖石顆粒表面粗糙不平)擴展，占據(jù)孔道的孔壁及小孔隙，水在小孔隙中活塞式驅替油，而在大孔道中油部分地被驅走，部分地被侵入水所包圍。以珠狀、孤島狀和條帶狀等形式存在于大孔道和孔隙中聞 ?？椎烂ざ说挠陀捎谒男ㄈ耄部赡鼙徊糠烛屪?。水在孔隙中的非活塞式驅油主要是由于自吸現(xiàn)象的存在而產(chǎn)生的。自吸現(xiàn)象的存在主要是由潤濕性決定，對于親油模型水驅油時就不存在自吸現(xiàn)象[2]。根據(jù)對國內微觀驅油用表面活性劑研究現(xiàn)狀的分析，結合目前開展的研究工作，認為開發(fā)研制廉價、高效表面活性劑是開展表面活性劑驅油及其相關驅油技術的關鍵，并對表面活性劑及其相關驅油技術的應用前景進行了展望。本文針對注入活性水對原油乳化分散、乳化攜帶、聚并、乳化油滴的形成的微觀可視化現(xiàn)象及其機理進行了一定的分析。通過注入優(yōu)化后的活性劑來提高油藏的采收率，并且利用可視化研究的仿真驅替試驗得出具有理論和實踐意義的活性水驅油方法。第2章 實驗理論基礎分析 國內活性水驅油的開發(fā)現(xiàn)狀微觀活性水水驅油機理的研究早在五十年代就已經(jīng)開始進行了。到目前為止，人們對于水驅油的微觀驅油特征及殘余油在孔隙介質中的分布特點已經(jīng)有了相當?shù)恼J識隨著三次采油化學驅油技術的發(fā)展，人們在低界面張力下水驅油微觀機理研究方面也已做了許多工作。在美國，%。然而，對于增加水驅油藏的采收率來說，表面活性劑驅的工藝方法具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由于涉及到很大的風險、高額費用和復雜的技術，因此，這些工藝方法發(fā)展的很緩慢。許多研究實驗室正致力于用表面活性劑開采輕質油和重質油的研究。隨著人們對驅油機理的認識越來越深入以及通過現(xiàn)場實驗對這些方法進行不斷的改進，表面活性劑驅方法就會得到越來越廣泛的應用。目前，所有這些工藝過程都是很復雜的并對其認識不深。表面活性劑與殘余油，地層水和油藏巖石的接觸降低了驅油效率。表面活性劑驅油的研究始于50年代，60年代中期，美國和前蘇聯(lián)相繼在礦場進行試驗，所用表面活性劑主要是各種磺酸鹽，這已成為三次采油提高采收率的組分。雖然受油價、表面活性劑生產(chǎn)成本及其他因素的影響，美國、加拿大等對表面活性劑驅研究一直沒有間斷，但是表面活性劑驅先導試驗的數(shù)量在減少。我國的表面活性劑驅一直未形成規(guī)模，70年代，大慶油田研究了表面活性劑驅并進行了小井距試驗，近幾年在不同油田進行了小規(guī)模的表面活性劑驅先導試驗，取得了一定的成果和效益，但也暴露出一些問題。盡管如此，這些先導試驗在不同程度上推動了不同油田的三次采油進程。表面活性劑驅油是三次采油的主要方法之一。目前，國內外關于這一問題的實驗研究，大多采用巖芯流動實驗。這種方法無法對驅油效果和驅油方式進行直觀觀察。本文采用平板