1、高溫高鹽油藏二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)編寫：陳 鋒 江建林審核：林偉民審定：中原油田分公司2005年2月目 錄前言第一部分 合同研究內(nèi)容及達(dá)到的指標(biāo)一、研究內(nèi)容二、研究達(dá)到的指標(biāo)第二部分 研究完成的主要內(nèi)容一、完成了表面活性劑及聚合物的篩選二、進(jìn)行了二元復(fù)合驅(qū)油體系的性能評價三、完成了二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗區(qū)的選擇地質(zhì)研究四、完成了礦場先導(dǎo)試驗方案設(shè)計及現(xiàn)場實施五、建立了產(chǎn)出液中黃原膠及表面活性劑的檢測方法第三部分 主要研究工作及取得的成果一、二元復(fù)合驅(qū)體系研究（一）、表面活性劑體系研究（二）、高溫高鹽條件下聚合物的篩選（三）、二元復(fù)合驅(qū)油體系的評價（四）、SDC/DSB-XC二元復(fù)合驅(qū)體系性能評價小結(jié)30二

2、、 產(chǎn)出液中黃原膠及表面活性劑的檢測方法31（一）、產(chǎn)出液中的黃原膠的分析31（二）、產(chǎn)出液中天然羧酸鹽陰離子表面活性劑的分析34（三）、產(chǎn)出液對現(xiàn)有水處理的影響39三、二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗區(qū)的選擇及地質(zhì)研究39（一）、先導(dǎo)試驗區(qū)的選擇39（二）試驗區(qū)地質(zhì)研究39四、二元復(fù)合驅(qū)礦場先導(dǎo)性試驗45(一)、方案設(shè)計45(二)、注入程序、注入方式、段塞大小及化學(xué)劑濃度大小的優(yōu)化設(shè)計47（三）、數(shù)值模擬結(jié)果的巖芯物理模擬實驗的驗證48（四）、效果預(yù)測49（五）、配注工藝技術(shù)研究50（六）、實施情況52（七）、認(rèn)識和結(jié)論53五、WPS/WA+XC體系及MJ2+AP-P5體系的研究54（一）、WPS/WA+

3、黃胞膠體系54（二）、MJ2+AP-P5體系61前言中原油田油藏具有高溫、高鹽、高鈣鎂離子的特點，油層溫度大多大于80，地層水礦化度高，一般超過10×104mg/L，鈣鎂離子含量在50006000 mg/L,開展二元復(fù)合驅(qū)具有較大的難度。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)驅(qū)提高石油采收率技術(shù)取得了重大突破，出現(xiàn)了許多耐溫抗鹽型驅(qū)油劑，為高溫高鹽油藏實施復(fù)合驅(qū)油技術(shù)提供了有利條件。幾年來中原油田在室內(nèi)和現(xiàn)場進(jìn)行了一系列的二元復(fù)合驅(qū)方面的基礎(chǔ)性研究工作，取得了一些經(jīng)驗。2001年正式將高溫高鹽二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)研究列為中國石化股份公司科研開發(fā)項目。根據(jù)項目的研究要求，成立了由油田化學(xué)、采油工程

4、、油藏工程等專業(yè)人員共同組成的課題組對二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)進(jìn)行了專題研究，項目研究取得了階段性的成果。第一部分 合同研究內(nèi)容及達(dá)到的指標(biāo)一、研究內(nèi)容1、 二元復(fù)合驅(qū)體系的研究及評價(1)耐溫耐鹽表面活性劑的篩選(2)耐溫耐鹽聚合物的篩選(3)確定二元復(fù)合驅(qū)油體系配方(4)表面活性劑的性能評價;(5)聚合物的性能評價;(6)復(fù)合驅(qū)體系的性能評價;2、先導(dǎo)性試驗區(qū)的選擇及油藏研究(1)根據(jù)二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)適用條件優(yōu)先先導(dǎo)性試驗區(qū)塊；(2)進(jìn)行先導(dǎo)性試驗區(qū)油藏地質(zhì)研究先導(dǎo)性試驗區(qū)構(gòu)造研究；先導(dǎo)性試驗區(qū)儲層評價；先導(dǎo)性試驗區(qū)油藏三維精細(xì)地質(zhì)模型研究；先導(dǎo)性試驗區(qū)儲層動態(tài)模型研究；先導(dǎo)性試驗區(qū)的剩余油分布規(guī)律研

5、究。3、方案設(shè)計與現(xiàn)場實施（1） 油藏精細(xì)描述；（2） 確定最佳的配方體系；（3） 確定注入工藝；（4） 設(shè)計工工藝流程及現(xiàn)場實施。4、監(jiān)測及效果評價（1）產(chǎn)出液中驅(qū)油用化學(xué)劑的定量監(jiān)測分析技術(shù)研究，建立聚合物及主要表面活性劑的分析方法；（2）評價產(chǎn)出液對現(xiàn)有水處理工藝的影響；二、研究達(dá)到的指標(biāo)1、所篩選的二元復(fù)合驅(qū)體系耐溫達(dá)到90，耐地層水礦化度16×104mg/L（其中Ca2+、Mg2+總量3000mg/L）；2、溫度90，礦化度16×104mg/L，聚合物濃度1500 mg/L的條件下，老化時間180天，聚合物的粘度保持率大于50%；3、溫度90，礦化度16×

6、;104mg/L， Ca2+、Mg2+濃度3000mg/L時，體系與原油界面張力達(dá)到10-2mN/m；4、物理模擬驅(qū)油實驗提高采收率15%以上；5、現(xiàn)場實驗區(qū)提高采收率10%。第二部分 研究完成的主要內(nèi)容一、完成了表面活性劑及聚合物的篩選通過對室內(nèi)研究的天然混合羧酸鹽SDC及二十多種工業(yè)化表面活性劑和聚合物的優(yōu)選和復(fù)配，先后研究出了三種二元復(fù)合驅(qū)體系：2001年下半年至2003年上半年研究出表面活性劑SDC-M/DSB+黃胞膠體系及表面活性劑WPS/WA+黃胞膠體系、2003年下半年開始研究出表面活性劑MJ2+締合聚合物AP-P5體系。復(fù)合驅(qū)油體系的性能均能滿足油藏的要求。二、進(jìn)行了二元復(fù)合驅(qū)

7、油體系的性能評價完成了對三種體系中表面活性劑、聚合物及復(fù)配后體系的性能評價。對三種體系的性能進(jìn)行了綜合評價。三、完成了二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗區(qū)的選擇地質(zhì)研究根據(jù)篩選出的二元復(fù)合驅(qū)體系適應(yīng)條件，確定胡狀集油田胡5-15井區(qū)S3中1-2層系作為先導(dǎo)性試驗區(qū)。并對試驗區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)構(gòu)造、沉積相、儲層動態(tài)及評價、剩余油分布規(guī)律及試驗區(qū)三維地質(zhì)模型研究。四、完成了礦場先導(dǎo)試驗方案設(shè)計及現(xiàn)場實施對試驗區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)研究并確定了試驗井網(wǎng)，通過數(shù)值模擬對方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，確定了最終的試驗方案及配注工藝。2002年11月-2003年12月開展了胡5-15井區(qū)S3中1-2層系5個井組的SDC-M/DSB+黃胞膠體系二元

8、復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)性礦場試驗，累計注入SDC-M/DSB+黃胞膠二元復(fù)合驅(qū)體系 m3，試驗區(qū)累計增油5460t，有效期達(dá)到20個月，獲得了較好的試驗效果。實施過程中也暴露出SDC-M/DSB+黃胞膠體系性能上的一些不足。因此從2003年開始，同時又開展了表面活性劑WPS/WA+黃胞膠體系、表面活性劑MJ2+締合聚合物AP-P5體系兩種復(fù)合驅(qū)體系的性能研究工作。五、建立了產(chǎn)出液中黃原膠及表面活性劑的檢測方法1、生物聚合物在濃硫酸條件下發(fā)生降解反應(yīng)，生成帶有還原基的單糖或低聚糖，可以與苯酚發(fā)生顯色作用，得到淡黃色的溶液，顏色的深度隨糖濃度的增加而增加，呈現(xiàn)良好的線形關(guān)系。固定顯色劑苯酚的濃度，則溶液的深度

9、將隨著糖濃度的增加而線性增加，在特定波長下測出相應(yīng)的吸光度，首先確定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，然后測定未知樣品吸光度，計算黃原膠濃度。2、在氯仿-異丙純-堿性緩沖體系中，溴甲酚綠與陽離子表面活性劑（通常用海明1622）形成締合物，溶于氯仿層并顯蘭綠色。顏色深度隨陽離子濃度的增加而增加，因而可直接用于微量陽離子的定量分析。如果固定體系中陽離子的濃度，則氯仿層顏色深度將隨陰離子濃度的增加（不超過陽離子表面活性劑的濃度）而下降。在特定波長下測出相應(yīng)的吸光度，即可做出標(biāo)準(zhǔn)（工作）曲線。可見分光光度法可用于堿性介質(zhì)中微量陰離子表面活性劑SDC的定量測定，測量范圍為1×10-6mol/L2×10-

10、5mol/L即mg/L數(shù)量級。工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.998。該法具有良好的重復(fù)性和回收率，適用于天然羧酸鹽包括肥皂在內(nèi)的陰離子表面活性劑的微量分析。第三部分 主要研究工作及取得的成果一、二元復(fù)合驅(qū)體系研究從2001年開始針對中原油田高溫高鹽油藏的特點，開發(fā)了SDC-M/DSB+黃胞膠二元復(fù)合驅(qū)體系，體系的性能可以滿足中原油田的油藏要求。（一）、表面活性劑體系研究烷基羧酸鹽和石油磺酸鹽是三次采油中驅(qū)油用的兩大類主要表面活性劑。單純的烷基羧酸鹽和烷基磺酸鹽類表面活性劑的抗Ca2+、Mg2+能力均不超過500mg/L，無法滿足中原油田的油藏條件對表面活性劑的要求。近幾年來隨著新型高效表面活性

11、劑的出現(xiàn)，使適應(yīng)中原油田特殊油藏條件下的表面活性劑選擇成為可能。一年來針對中原油田高溫高鹽油藏二元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)研究項目的要求，專題組成員分別對天然混合羧酸鹽表面活性劑進(jìn)行了多種復(fù)配和優(yōu)選評價，通過不同的原料配比和增效表面活性劑的加入，合成了SDC-IX十種系列表面活性劑，通過對系列表面活性劑鹽度和溫度的掃描實驗，優(yōu)選出了耐高溫和高鹽的SDC-II作為主要表面活性劑。為了解決SDC-II體系的抗Ca2+、Mg2+能力，專題組研究了三種途徑來解決體系的抗Ca2+、Mg2+問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)選用兩性表面活性劑DSB（十二烷基-2-羥基-3磺基甜菜堿）與SDC-II產(chǎn)品復(fù)配效果明顯。SDC-II與DSB復(fù)

12、配后抗Ca2+、Mg2+的能力可以達(dá)到5000 mg/L。通過對SDC-II與其助表面活性劑的正交實驗得到了最終的主表面活性劑SDC-M，并進(jìn)一步對SDC-M與DSB復(fù)配效果進(jìn)行了研究，確定最終的表面活性劑體系為0.4%SDC-M+0.08%DSB。最后對該體系性能進(jìn)行了綜合評價，結(jié)果表明：該體系的耐溫達(dá)到90，耐鹽達(dá)到25×104mg/L，抗Ca2+、Mg2+能力達(dá)到5000mg/L，在此條件下與原油界面張力達(dá)到10-3mN/m的數(shù)量級，性能均能達(dá)到合同的要求。1. SDC系列表面活性劑的優(yōu)選1.1 SDC系列表面活性劑界面張力的鹽度掃描通過實驗室自制的SDC-IX十種表面活性劑進(jìn)

13、行鹽度掃描，測動態(tài)界面張力。所有體系的動態(tài)界面張力最小值總結(jié)于表3-1。由表可見，在NaCl濃度較低時，多數(shù)SDC體系的油水界面張力最小值差別不大，只有SDC-X體系界面張力比較大；但在較高NaCl濃度時，多數(shù)SDC體系的界面張力迅速增加，只有SDC-IIIV能使界面張力達(dá)到超低，其中SDC-II效果最好。確定SDC-II為主要表面活性劑。試驗采用SDC濃度為0.5%。表3-1不同表面活性劑在不同鹽度時的最小界面張力（IFTmin/（10-3mN/m）鹽度1%2%4%6%8%10%15%SDC-I14.21.716. 627.037.812151.3SDC-II16.04.72.21.32.5

14、4.73.1SDC-III10.54.72.62.06.34.8乳化SDC-IV13.711.63.83.43.11.617.0SDC-V13.54.00.730.4>100>100>100SDC-VI17.911.81.65.8>100>100>100SDC-VII不溶于水SDC-VIII18.51.53.6>100>100>100>100SDC-IX13.17.08.2>100>100>100>100SDC-X>100>1000.85.25.21.2>100如圖3-1給出了SDC-II體系

15、在不同鹽度時的界面張力隨時間的變化曲線。圖3-1 SDC-II體系在不同鹽度時的動態(tài)界面張力cNaCl：1%，2%，4%，6%，8%，10%，15%一般情況下，IFT隨時間的延長先減小，達(dá)到最小值后又增大到平衡，這是由于開始時表面活性物質(zhì)在油水界面上的吸附速率大于脫附速率，因而將在界面上聚集，引起界面張力的下降。但隨著界面上活性物質(zhì)濃度的增大，其脫附速率增加，當(dāng)吸附與脫附速率相等時，出現(xiàn)最低界面張力的情況。然后界面上的活性物質(zhì)因脫附而逐漸減少，界面張力又變大，最終由于活性物質(zhì)含量不再改變而使界面張力達(dá)到平衡值。圖3-2 SDC-II驅(qū)油體系的最小界面張力（IFTmin）隨NaCl濃度的變化圖3

16、-2是SDC-II體系油水界面張力的最小值隨NaCl濃度變化曲線。由圖可見，ITFmin隨鹽度的增加而不斷減小，當(dāng)鹽度到一定程度后達(dá)到最小，然后增大。這是由于鹽度增加，體系離子強(qiáng)度變大，壓縮膠束的雙電層，使表面活性劑親油性增強(qiáng)，在油相中的分配增多，有利于表面活性劑在原油和水相中的分配系數(shù)趨近1，此時界面張力達(dá)到最低。鹽度太高時鹽析作用會使表面活性劑析出，界面張力增大。2.溫度對SDC-II體系界面張力的影響圖3-3 不同溫度下0.5%SDC-/10%NaCl體系的動態(tài)界面張力Temp /：40，60，80SDC-II體系在不同溫度下與原油間動態(tài)界面張力如表3-2所示。實驗時采用0.5%SDC-

17、II、NaCl濃度為10%，由表可見，溫度對界面張力的影響十分明顯，溫度升高，界面張力變小，且達(dá)到平衡的時間縮短。表3-2不同溫度條件下體系的動態(tài)界面張力T/23.640.060.080.0ITFmin>10>100.470.07表3-2給出了四個溫度下的最小界面張力。隨著溫度增加界面張力減小，溫度小于60時，溶液對油滴幾乎無作用效果，溫度大于60后界面張力超低，由于中原油田的油藏溫度一般大于80，同時考慮到實驗儀器的限制，一般實驗均在60條件下進(jìn)行。3.提高SDC驅(qū)油體系的抗鈣鎂能力的表面活性劑篩選通過在SDC中加入陽離子型高分子聚合物和磺化甜菜堿兩性表面活性劑（DSB），結(jié)果發(fā)

18、現(xiàn)選用兩性表面活性劑DSB（十二烷基-2-羥基-3磺基甜菜堿）與SDC產(chǎn)品復(fù)配效果明顯。表3-3 Ca2+、Mg2+對加入0.1%陽離子聚合物的SDC驅(qū)油體系的IFTmin的影響Ca2+、Mg2+/(mg/L)050100200300400500600103 IFTmin(mN/m)1.544.474.896.237.629.1312.3253.16在實驗中，選用專利報道的丙稀酰胺（AM）和二甲基二烯基吡咯氯化銨（DDA）共聚物。選擇配方為0.4%SDC，陽離子聚合物0.1%,測定界面張力，如表3-3所示。說明聚陽離子電解質(zhì)不能保證SDC表面活性劑驅(qū)油體系在高鈣鎂離子濃度時保持超低界面張力.圖

19、3-4SDC-II（）和DSB（）表面活性劑溶液中鈣鎂離子濃度對界面張力的影響。 在表面活性劑配方（15%NaCl）中，用DSB代替SDC-II,即作為SDC-II驅(qū)油體系配方,配制系列濃度的SDC-II和DSB配方體系樣品,在不同二價金屬離子溶液中,測定其對原油界面張力(IFTmin),結(jié)果如圖3-4所示。在驅(qū)油體系配方中,加入0.1%DSB后的抗Ca2+、Mg2+效果實驗結(jié)果如圖1-5所示.圖3-5加（）與不加（）DSB的SDC-II驅(qū)油體系的抗鈣鎂能力比較從圖3-4、3-5可知,DSB作為驅(qū)油劑其界面活性比SDC-II差幾十倍;但是作為助劑加入SDC-II驅(qū)油體系配方中,其抗鈣鎂能力高達(dá)

20、5000mg/L說明DSB的重要性。這可能是因為DSB和SDC-II分之在對鈣鎂離子絡(luò)合基礎(chǔ)上形成分子簇,即與Ca2+、Mg2+形成相對穩(wěn)定的締合結(jié)構(gòu),并且還保持它們的顯著協(xié)同效應(yīng)。4.最佳配方的確定及性能通過多次正交實驗，使用廉價表面活性劑來替代SDC-II中的非離子表面活性劑，通過性能測試，最終得到了性能比較穩(wěn)定的SDC-M表面活性劑，該表面活性劑與原油的界面張力可以達(dá)到10-3mN/m。實驗結(jié)果見表3-4、表3-5。表3-4不同濃度的SDC-M的最小界面張力IFTmin/(10-3mN/m)濃度/%0.20.30.40.50.660105.04.23.02.0706.12.61.80.8

21、80.65804.01.00.850.700.40固定體系：0.1%DSB/15%NaCl/0.24%Ca2+/0.06%Mg2+表3-5不同DSB濃度80時的最小界面張力IFTmin/(10-3mN/m)濃度/%00.020.050.080.180析出451.00.960.85固定體系：0.4%SDC-M/15%NaCl/0.24%Ca2+/0.06%Mg2+由表可見溫度升高，界面張力減小，SDC-M、DSB濃度增加界面張力降低。80下，SDC-M的濃度大于0.3%，DSB濃度大于0.05%時，體系與原油的界面張力可以達(dá)到超低，表明體系具有較好的耐溫性能。表3-6不同NaCl濃度時最佳配方體

22、系的最小界面張力濃度/%10152025IFTmin/(10-3mN/m)2.51.00.50.4固定體系：0.1%DSB/0.24%Ca2+/0.06%Mg2+/0.6%SDC-M表3-7不同Ca2+、Mg2+濃度時最佳配方體系的最小界面張力濃度/%3500400045005000IFTmin/(10-3mN/m)1.32.53.710固定體系：0.1%DSB/15%NaCl/0.6%SDC-M由表可見，隨著NaCl濃度的增加，體系的最小界面張力逐漸減小，最佳配方的抗鹽能力達(dá)到25%以上；Ca2+、Mg2+導(dǎo)致析出的表面活性劑增多，體系的界面張力增大，但最佳配方的抗Ca2+、Mg2+能力可以

23、達(dá)到5000mg/L ，這表明該體系具有較高的抗鹽及抗二價金屬陽離子能力。綜合現(xiàn)場因此最終的驅(qū)油配方為：0.4%SDC-M+0.08%DSB。圖3-6 最佳配方0.4%SDC-M/0.08%DSB /10%NaCl/0.3%Ca2+ Mg2+在60（）和80（）時的動態(tài)界面張力該體系在60和80時原油的動態(tài)界面張力如圖3-6所示，其界面張力最小值為5.0×10-3 mN/m和1.0×10-3 mN/m。（二）、高溫高鹽條件下聚合物的篩選二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)中聚合物作為其中的一元,主要起流度控制作用,減少復(fù)合體系指進(jìn),擴(kuò)大體系波及體積,充分發(fā)揮體系洗油作用,從而增強(qiáng)復(fù)合體系驅(qū)油效果

24、。由于中原油田高溫高鹽的特殊性,專題組主要對二類產(chǎn)品：(1)新型耐溫耐鹽聚丙烯酰胺類聚合物；(2)生物聚合物的粘溫，粘濃以抗鹽能力的測定，優(yōu)選出三類產(chǎn)品中的各自最優(yōu)的產(chǎn)品，通過對最優(yōu)的產(chǎn)品的綜合性能比較，同時考慮到聚合物產(chǎn)品與表面活性劑配伍性，最終選定了生物聚合物作為二元復(fù)合體系驅(qū)中的聚合物。1合成聚合物產(chǎn)品通過調(diào)研，共收集了四個廠家的聚丙烯酰胺產(chǎn)品，AX-73聚合物（日本，固含量91%）、SL聚合物（勝利油田盛立化工廠，固含量82%）、張家口聚合物（固含量85%）、鄭州聚合物（固含量89%）等，分別進(jìn)行了粘濃、粘溫及耐鹽性能對比評價。實驗條件:·粘濃性用NaCl、MgCl2、CaC

25、l2配制總礦化度為10×104mg/L，Ca2+、Mg2+含量為3500mg/L的鹽水溶液，分別加入不同廠家聚丙烯酰胺產(chǎn)品，配制成聚合物濃度為1000mg/L、2000mg/L、3000mg/L、4000mg/L系列溶液，在70下用布氏粘度計測定各溶液粘度。·粘溫性用礦化度為10×104mg/L，Ca2+、Mg2+含量為3500mg/L的鹽水，分別配制濃度為3000mg/L聚合物溶液，在不同溫度下測定其溶液粘度，對比不同產(chǎn)品的耐溫性能。·耐鹽性分別用不同礦化度鹽水配制濃度為2000mg/L的聚合物溶液，在70下測定各溶液粘度，對比不同產(chǎn)品耐鹽性能。實驗結(jié)

26、果見表1-8、表1-9、表1-10。表3-8 不同聚合物粘濃性能對比聚合物濃度（mg/L）粘度（mPa.s）AX-73張家口鄭州SL10003.03.02.63.020009.98.98.58.930002421.820.321.9400046.143.942.745.4表3-9 不同聚合物粘溫性能對比溫度（）粘度（mPa.s）AX-73張家口鄭州SL4037.136.13639.86026.125.52526.88021.117.016.717.8表3-10 不同聚合物耐鹽性能對比礦化度（mg/L）粘度（mPa.s）AX-73張家口鄭州SL5×104（Ca2+、Mg2+：2000）

27、9.810.88.9107×104（Ca2+、Mg2+：2500）11.09.07.79.310×104（Ca2+、Mg2+：3500）9.98.96.58.915×104（Ca2+、Mg2+：4000）8.75.63.15.7表3-8中列出了四種聚合物產(chǎn)品粘濃性能，幾種產(chǎn)品隨濃度增加而增加的增粘趨勢相同，同等條件下產(chǎn)品AX-73粘度略高于其它幾種產(chǎn)品，其它幾種產(chǎn)品粘度值比較接近。表3-9中列出了四種聚合物產(chǎn)品粘溫性能，幾種產(chǎn)品粘度隨溫度升高而降低的趨勢相同，從同等條件下的粘度值大小對比，AX-73的性能均略高于其它產(chǎn)品，其它幾種產(chǎn)品性能較接近。表3-10中列出了

28、四種聚合物產(chǎn)品耐鹽性能，幾種產(chǎn)品粘度隨含鹽量增加而下降的趨勢有所不同，AX-73產(chǎn)品在礦化度5×104mg/L增加到7×104mg/L時，粘度值略有升高，隨后隨礦化度增加，粘度值略有下降，從5×104mg/L15×104mg/L，粘度保持率為88.7%;其余三種產(chǎn)品隨含鹽量增加變化趨勢相同, 從5×104mg/L15×104mg/L張家口聚合物、SL聚合物粘度保持率在50%以上，鄭州聚合物粘度保持率較低為34.8%。 綜上所述,所評價幾種聚丙烯酰胺產(chǎn)品,AX-73綜合性能較好,張家口、SL聚合物性能相當(dāng)，鄭州聚合物略差。 2. 生物聚

29、合物篩選對生物聚合物產(chǎn)品的評價，“八五”期間已做了大量研究工作，對生物聚合物粘濃、粘鹽、耐溫、熱穩(wěn)定性能有了一定的了解，生物聚合物粘濃、抗鹽特性已為人們所共知，主要阻礙生物聚合物廣泛應(yīng)用的原因在于生物聚合物較差的耐溫性能與熱穩(wěn)定性能。因此，本次篩選中，我們主要針對不同廠家生物聚合物產(chǎn)品耐溫性能、熱穩(wěn)定性能進(jìn)行了對比評價。通過調(diào)研共收集到六種產(chǎn)品： PYG1、 PYG2、 LZG、 LZF、 XHG、 XHF。實驗條件：·耐溫性用礦化度12×104mg/L污水配制濃度為1000mg/L生物聚合物溶液，分別于40、82測定各溶液粘度，對比不同產(chǎn)品耐溫性能。·熱穩(wěn)定性能

30、用礦化度12×104mg/L污水配制濃度為1000mg/L的不同生物聚合物溶液，用50ml注射器分別抽取30ml注入安培瓶內(nèi)，抽真空除氧后，密封置于82水浴中恒溫保持，定期取出測試溶液粘度，對比不同產(chǎn)品熱穩(wěn)定性能。實驗結(jié)果：見表3-11、圖3-9。表3-11不同生物聚合物產(chǎn)品耐溫性能對比產(chǎn)品名稱配制水礦化度（×104mg/L）濃度（mg/L）粘度（mPa.s）粘度損失（%）4082PYG112100036.717.352.8PYG212100045.320.754.3LZG12100035.613.661.0LZF12100029.811.661.0XHG12100025.

31、010.856.8XHF12100016.66.859.0從表3-11可以看出，幾種生物聚合物產(chǎn)品的粘度從40到82均有大幅度降低，粘度保持率均在50%以下。對比82產(chǎn)品粘度值發(fā)現(xiàn)，PYG1、PYG2、LZG粘度較高，LZF、XHG粘度相差不大，XHF粘度較低。與“八五”期間聚合物產(chǎn)品性能對比，部分產(chǎn)品高溫高鹽條件下粘度值有了較大的提高。圖3-9是幾種生物聚合物產(chǎn)品在溫度82下熱穩(wěn)定性粘度變化曲線。可以看出，不同廠家生物聚合物產(chǎn)品、同廠家不同代號的生物聚合物產(chǎn)品，其熱穩(wěn)定性能差別很大。PYG1、PYG2均為濮陽黃原膠產(chǎn)品，但其熱穩(wěn)定性能差別較大，PYG1產(chǎn)品熱穩(wěn)定性初期粘度有所降低，但12天以

32、后，溶液粘度有所回升，28天后，粘度值與初始值相差不大；PYG2具有較高的初始粘度值，但其粘度隨時間的延長，一直呈下降趨勢，28天后，粘度損失70%左右，熱穩(wěn)定性能較差。LZG、LZF均為臨淄黃原膠廠產(chǎn)品，二者熱穩(wěn)定性也不相同，LZG熱穩(wěn)定性28天后，粘度變化幅度不大，基本處于平穩(wěn)趨勢；LZF熱穩(wěn)定性初期，粘度下降幅度較大，粘度損失近50%，其后粘度下降較為緩慢。XHG、XHF均為新河黃原膠廠產(chǎn)品，二者熱穩(wěn)定性能較為接近，XHG、XHF盡管初始粘度有所不同，但熱穩(wěn)定性變化趨勢相同，粘度值隨時間延長均呈略下降趨勢。在油藏條件下，產(chǎn)品PYG1、LZG熱穩(wěn)定28天后，保持的粘度較高，均在10mPa.

33、s以上,適合高溫高鹽油藏使用.3. 合成聚合物與生物聚合物相同條件下的粘度表3-13不同類型聚合物粘度比較聚合物濃度（mg/L）配制水礦化度(×104mg/L)實驗溫度()粘度(mPa.s)AX-73100012703.0PYG11000128217.3通過二類聚合物的增粘能力比較，增粘能力：聚丙烯酰胺生物聚合物。因此選用生物聚合物作為二元復(fù)合驅(qū)體系中采用的聚合物。4、生物聚合物PYG1與LZG粘濃、粘溫性能對比4.1 粘濃性能配制水為胡狀聯(lián)污水，測試溫度82結(jié)果見表3-14表3-14 不同生物聚合物產(chǎn)品粘濃性能對比濃度（mg/L）5008001000120014001600PYG1

34、5.412.320.727.036.840.3LZG4.59.614.721.829.333.74.2 生物聚合物粘溫性能配制水為胡狀聯(lián)污水，生物聚合物濃度為1000mg/L結(jié)果見表13-14、表3-15、表3-16。表3-15 PYG1粘溫性能溫度（）36.540.150.060.070.080.487.0粘度（mPa.S）43.841.535.730.024.620.018.0表3-16 LZG粘溫性能溫度（）51.260.070.080.082.086.0粘度（mPa.S）27.623.419.015.514.913.9通過對PYG1和LZG的粘溫性能和粘濃性能對比，可知PYG1的性能明

35、顯優(yōu)于LZG的性能，最終選定PYG1作為二元復(fù)合驅(qū)體系中的聚合物。（三）、二元復(fù)合驅(qū)油體系的評價1. SDC-M溶解實驗由于SDC-M驅(qū)油劑用污水直接配制不能溶解，不利于現(xiàn)場的使用，在室內(nèi)通過對不同含鹽量的污水配制、不同加樣順序?qū)θ芙獾挠绊懺囼灒罱K實驗結(jié)果表明：采用首先用清水將SDC-M配制成4%的溶液，然后在污水中加入DSB和4%SDC-M，溶液溶解速度快，且在高溫下無分層和沉淀，利于現(xiàn)場的操作。2. SDC-M/DSB低界面張力體系配方篩選通過上述實驗，表面活性劑體系研究結(jié)果表明SDC-M/DSB具有較好的協(xié)同效應(yīng)，因此采用了界面張力等值圖法針對先導(dǎo)試驗區(qū)的油藏條件，對二者復(fù)配形成低界面

36、張力的最佳配方進(jìn)行了選取。實驗所用配制水為胡狀聯(lián)模擬水（注入水與胡5-95產(chǎn)出水1：1混合水樣）；實驗溫度為86，結(jié)果見表3-17、圖3-7。表3-17 SDC-M/DSB低界面張力體系配方篩選結(jié)果SDC-M(%)DSB（%）0.10.20.30.40.50.60.050.023分層分層分層分層分層0.080.0121.64×10-38.7×10-30.041分層分層0.100.811.24×10-33.85×10-38.02×10-30.0190.0480.120.390.061.33×10-31.56×10-33.53&

37、#215;10-30.0150.150.980.1882.51×10-31.30×10-31.48×10-32.48×10-3圖3-7 SDC-M/DSB界面張力活性圖圖3-7中陰影部分為SDC/DSB復(fù)配可形成低界面張力的配方范圍，推薦使用配方為0.3%SDC-M+0.1%DSB。3. SDC-M/DSB選定配方與地層水的配伍性分別用胡狀聯(lián)注入水,H5-181、5-182、5-185、5-186、5-102產(chǎn)出水配制SDC-M/DSB溶液,SDC-M濃度為0.3%,DSB濃度為0.1%,將配制的溶液置于86恒溫箱內(nèi)恒溫4小時后,測定其油水界面張力,如表

38、3-18。結(jié)果表明,選定SDC-M/DSB配方與地層水配伍性較好,不同含鹽條件下,界面張力均可達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級。表3-18 SDC-M/DSB低界面張力與地層水的配伍性井號注入水H5-181H5-182H5-186H5-186H5-102界面張力(10-3mN/m)4.282.473.723.263.063.354.Ca2+含量對SDC-M/DSB低界面張力體系活性影響用NaCl、CaCl2配制NaCl含量為12萬mg/L，Ca2+含量分別為3000、4000、4500、5000、5500、6000、6500mg/L系列鹽水溶液，加入0.3%SDC-M與0.1%DSB后,搖勻置于恒溫

39、箱內(nèi)恒溫4小時,測定各溶液的界面張力值,結(jié)果見表3-19。表3-19Ca2+含量為SDC-M/DSB低界面張力配方活性的影響Ca2+含量(mg/L)3000400045005000550060006500界面張力(10-3mN/m)2.753.533.988.336.147.4320.0可以看出,SDC-M/DSB低界面張力配方在NaCl含量為12mg/L、Ca2+含量為30006000mg/L的范圍內(nèi)，均有較好的活性，Ca2+含量大于6000mg/L的溶液中，活性有所降低。5.PH值對SDC-M/DSB低界面張力配方活性影響用胡5塊模擬水配制SDC-M濃度為0.3%、DSB濃度為0.1%的表

40、面活性劑溶液,用HCl和NaOH溶液調(diào)溶液PH值分別為5.0、6.04、7.55、8.12、8.51、9.06、10.0結(jié)果發(fā)現(xiàn)PH為5.0、6.04的兩樣常溫下即有明顯分層現(xiàn)象，PH值10以上時，溶液中產(chǎn)生大量沉淀，PH介于6.0410之間的樣品雖無明顯分層、沉淀現(xiàn)象，但僅有PH值為7.55的溶液活性較強(qiáng)，油水界面張力仍達(dá)到10-3mN/m，其余溶液活性均有所降低，界面張力在10-2mN/m以上，如表3-20。由此說明,PH值對SDC-M/DSB體系活性影響較大.表3-20 PH值對SDC-M/DSB低界面張力配方活性的影響PH值5.06.047.558.128.519.0610界面張力（m

41、N/m）分層分層1.82×10-30.0460.1040.164沉淀6. 堿含量對SDC-M/DSB體系活性影響用胡狀聯(lián)模擬水配制SDC-M濃度為0.3%、DSB濃度為0.1%、復(fù)堿(NaHCO3/Na2CO31:1混合溶液)濃度分別為0.1%、0.3%、0.4%、0.5%的系列溶液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SDC-M/DSB溶液中加入不同復(fù)堿含量后，均出現(xiàn)大量絮狀沉淀物,說明中原油田高二價陽離子水質(zhì)不適于用堿。7.二元復(fù)配體系配方優(yōu)化1)生物聚合物濃度對SDC-M/DSB體系活性的影響用胡5塊模擬水配制SDC-M濃度為0.3%、DSB濃度為0.1%、生物聚合物濃度分別為400、600、800、1

42、000mg/L的系列溶液，考察生物聚合物濃度對SDC-M/DSB體系活性影響，結(jié)果表明，SDC-M/DSB體系與不同濃度的生物聚合物復(fù)配，二者相溶性較好，在恒溫箱內(nèi)恒溫4小時后，溶液均無分層現(xiàn)象，不同濃度生物聚合物與SDC-M/DSB復(fù)配前后，粘度變化不大，如表3-21。但SDC-M/DSB復(fù)配生物聚合物后，活性明顯降低了,由原來的超低水平升為10-2mN/m以上，說明生物聚合物與SDC-M/DSB復(fù)配后對體系的活性影響較大。表3-21 生物聚合物濃度對SDC-M/DSB體系活性影響生物聚合物濃度（mg/L）4006008001000界面張力（mN/m）0.040.0970.120.36粘度（

43、mPa.S）復(fù)配前3.05.29.414.3復(fù)配后2.354.88.313.02)SDC-M/DSB濃度對二元體系活性的影響表3-22 SDC-M/DSB濃度對二元體系活性的影響編號123456SDC-M濃度（%）0.30.40.50.60.91.2DSB（%）0.10.130.170.20.30.4聚合物（PPm）100010001000100010001000界面張力（mN/m）0.390.310.340.0344.67×10-35.23×10-3續(xù)表3-22 SDC-M/DSB濃度對二元體系活性的影響編號789101112SDC-M濃度（%）1.51.82.12.42

44、.73.0DSB（%）0.50.60.70.80.91.0聚合物（PPm）100010001000100010001000界面張力（mN/m）5.29×10-36.84×10-36.4×10-36.9×10-30.0540.15用胡狀聯(lián)模擬水配制系列二元復(fù)配溶液,固定生物聚合物濃度為1000mg/L使表面活性劑濃度分別為0.4%、0.53%、0.67%、0.8%,考查表面活性劑濃度對二元復(fù)配體系活性的影響關(guān)系。結(jié)果表明,濃度為0.4%0.8%表面活性劑溶液與1000mg/L生物聚合物復(fù)配后,溶液在高溫下均無分層現(xiàn)象,相溶性好，二者復(fù)配后,表面活性劑濃度為

45、0.4%0.67%的溶液與生物聚合物復(fù)配后,界面張力為10-1mN/m,如表3-22，當(dāng)活性劑濃度升高至0.8%時,二元體系活性有所增加,界面張力為10-2mN/m數(shù)量級，SDC-M/DSB再濃度提高后，二元體系活性明顯增強(qiáng)，均可達(dá)到10-3mN/m數(shù)量級。8. SDC-M/DSB/XC體系熱穩(wěn)定實驗SDC-M/DSB/XC體系熱穩(wěn)定實驗粘度變化結(jié)果見圖3-8，產(chǎn)品SDG、PYG與SDC-M/DSB形成的二元體系粘度在長期熱穩(wěn)定性實驗中，變化趨勢相近，實驗初期兩產(chǎn)品與SDC-M/DSB復(fù)配形成的體系粘度值略有下降，之后隨著時間的延長均有回升趨勢，三個月后粘度值高于初始粘度值的30%以上，說明兩

46、產(chǎn)品復(fù)配SDC-M/DSB 后粘度熱穩(wěn)定性較好。圖3-9為SDC-M/DSB復(fù)配SDG、PYG前后復(fù)合驅(qū)油體系界面張力變化結(jié)果，單獨的SDC-M/DSB表面活性劑體系界面活性在90天的時間內(nèi)可較好地保持，但復(fù)配生物聚合物SDG、PYG后形成的復(fù)合驅(qū)體系界面張力穩(wěn)定性較差，隨時間的延長，兩種產(chǎn)品與SDC/DSB復(fù)配后的體系界面張力均呈明顯上升趨勢，90天后體系的界面張力僅能達(dá)到10-1mN/m，因此認(rèn)為SDC/DSB低界面張力配方適宜現(xiàn)場單井吞吐使用，不宜復(fù)配生物聚合物進(jìn)行驅(qū)替使用。9. 配方體系的吸附損失研究9.1 SDC-M在油砂上的吸附損失研究實驗結(jié)果見表3-22，表中系統(tǒng)總結(jié)了SDC-M

47、的吸附情況及各種物質(zhì)對SDC-M吸附的影響。由表可見，聚合物（P）加入，能夠明顯降低表面活性劑的吸附損失。配方的吸附在1820 h即可達(dá)到平衡，根據(jù)圖3-10的吸附曲線，配方中SDC-M的平衡吸附量約為2.55 mg/g油砂。根據(jù)文獻(xiàn)和國家攻關(guān)項目研究，動態(tài)吸附損失為靜態(tài)吸附損失的1/10，即0.26 mg/g油砂。表3-22 SDC-M的靜態(tài)吸附振蕩時間 /h /mg/g研究體系 8101214161820e /mg/g0.7%SDC-M1.423.434.095.666.156.416.466.460.7%SDC-M+0.5%A3.515.415.775.986.146.266.306.2

48、60.7%SDC-M +0.1%P1.912.162.482.882.993.063.063.060.7%SDC-M+0.5%A+0.1%P1.421.972.372.632.702.702.742.720.7%SDC-M +0.3%DSB+0.1%P1.581.952.212.392.502.542.542.55圖3-10 SDC-M的靜態(tài)吸附等溫曲線0.7%SDC-M，0.7%SDC-M+0.5%A，0.7%SDC-M +0.1%P，0.7%SDC-M+0.5%A+0.1%P，0.7%SDC-M +0.3%DSB+0.1%P9.2生物聚合物在油砂上的吸附損失研究生物聚合物（XC）在油砂上的

49、吸附損失實驗結(jié)果及各組分對聚合物吸附的影響如表3-23和圖3-11所示，表面活性劑和復(fù)堿的加入能夠降低聚合物的吸附，配方中聚合物的吸附量為1.09 mg/g油砂。表3-23 聚合物的靜態(tài)吸附振蕩時間 /h /mg/g研究體系 8101214161820e /mg/g0.1%P0.671.151.451.611.721.831.871.880.1%P + 0.7%SDC-M0.480.921.151.321.401.451.491.500.1%P+0.7%SDC-M+0.5%A0.370.570.750.921.001.111.151.130.7%SDC-M +0.3%DSB+0.1%P0.35

50、0.630.851.061.081.101.101.09圖3-11 聚合物的靜態(tài)吸附0.1%P，0.1%P + 0.7%SDC-M，0.1%P+0.7%SDC-M+0.5%A，0.7%SDC-M +0.3%DSB+0.1%P從上述吸附等溫線研究，SDC-M、XC的吸附量分別為6.46、1.88 mg/g油砂。但是在驅(qū)油體系配方中它們的吸附量分別下降到2.55、1.09mg/g油砂，說明在配方中各種組分之間存在良好的抑制作用。根據(jù)靜態(tài)吸附量一般是動態(tài)吸附量的10倍，這說明相應(yīng)動態(tài)吸附量分別為：SDC-M 0.26 mg/g油砂、XC 0.11 mg/g油砂，均達(dá)到小于2 mg/g油砂。在配方中還

51、有鈣鎂絡(luò)合劑DSB（濃度為0.08%）。由于它們與鈣鎂形成分子簇，即以網(wǎng)絡(luò)形式存在于液體中，不易被油砂吸附，為此沒有作進(jìn)一步研究。（四）、SDC/DSB-XC二元復(fù)合驅(qū)體系性能評價小結(jié)表面活性劑用天然混合羧酸鹽SDC-M與烷基甜菜堿DSB的復(fù)配體系，聚合物選用黃胞膠。體系性能研究結(jié)果如下：1)通過室內(nèi)研究確定最終二元復(fù)合驅(qū)體系的配方為0.7%SDC-M+0.3%DSB+0.1%黃胞膠，體系適用礦化度范圍為6×104-25×104mg/L，抗Ca2+、Mg2+離子能力達(dá)到5000 mg/L，耐溫90，在此條件下二元復(fù)合驅(qū)體系可以與試驗區(qū)的原油形成超低界面張力，體系與胡狀聯(lián)的注

52、入水具有好的配伍性。2)體系對PH值的敏感性較強(qiáng)，只能在中性條件下使用，酸堿條件均會使活性降低；黃胞膠可降低表面活性劑的活性，但可以通過提高活性劑的濃度來消除這種影響。3)通過在90條件下90天的熱穩(wěn)定性試驗，二元復(fù)合驅(qū)體系中聚合物黃胞膠具有較好的熱穩(wěn)定性能，1000 mg/L的黃胞膠的粘度值由初期的12mPa.s，90天后上升為20 mPa.s。單純的表面活性劑體系具有較好的熱穩(wěn)定性，界面張力由1.82×10-3mN/m變?yōu)?.9×10-3mN/m,活性基本保持不變；而復(fù)合體系中的表面活性劑的界面活性則明顯降低，表面活性劑的界面活性由2.57×10-3mN/m，

53、經(jīng)過熱穩(wěn)定8天后活性開始降低，90天后上升為1.42×10-1mN/m。說明二元復(fù)合體系中聚合物對表面活性劑的活性具有較大的影響。4)體系中主要表面活性劑SDC-M在污水中不能溶解，用清水將SDC-M稀釋為5%以下的溶液時，在添加助劑DSB情況下，可溶于胡5塊污水中，污水含鹽量增加，DSB量增加。二、 產(chǎn)出液中黃原膠及表面活性劑的檢測方法（一）、產(chǎn)出液中的黃原膠的分析1. 黃原膠的分子結(jié)構(gòu)黃原膠是由黃單孢桿菌利用玉米淀粉、經(jīng)生物工程制取的生物聚合物，它是有葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸組成的生物多糖。其分子主鏈?zhǔn)怯善咸烟菃误w通過（1-4）配糖鍵構(gòu)成，側(cè)鏈酸式鹽甘露糖-葡萄糖

54、醛酸-甘露糖組成，所以黃原膠在水溶液中呈現(xiàn)多聚陰離子：在水溶液中，黃原膠分之的帶電荷側(cè)鏈反向纏繞主鏈，形成類似棒狀的剛性結(jié)構(gòu)，稱之為黃原膠分之的一級結(jié)構(gòu)；然后靠氫鍵維系形成雙股螺旋，此為黃原膠分之的二級結(jié)構(gòu)；這些雙股螺旋結(jié)構(gòu)靠非共價鏈結(jié)合，排列成整齊的螺旋聚合體。2. 紫外分光光度儀測定黃原膠的原理在濃硫酸作用下，糖及其甲基衍生物以及低聚糖或多聚糖發(fā)生降解反應(yīng)，生成帶有還原基的單糖或低聚糖，可以與苯酚發(fā)生顯色作用，得到淡黃色的溶液，顏色的深度隨糖濃度的增加而增加，呈現(xiàn)良好的線形關(guān)系。固定顯色劑苯酚的濃度，則溶液的深度將隨著糖濃度的增加而線性增加，在特定波長下測出相應(yīng)的吸光度，首先確定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，然后測定未知樣品吸光度，計算黃原膠濃度。實驗采用日本島津公司UV-3000型紫外光譜和美國BECKMAN公司的DU-8B.Spectrophotomete