关于分子膜驱油剂驱油效率研究

1、关于分子膜驱油剂驱油效率研究 ( 作者：莫智刚发表时间：2014年11月 ) 【论文关键词】：分子沉积膜驱(MD膜驱)；驱油效率；提高采收率 【论文摘要】：随着全球经济的飞速发展，能源的需求与日俱增，对石油的依赖也越来越强。在不可能迅速发现新的大油田情况下，提高现有油田采出程度是当前行之有效的措施。分子沉积(MD)膜驱油技术是一种新型的三次采油技术，它对于提高老油田注水开发效率和最终采收率有重要意义。 在新能源没有出现以前，石油在社会经济发展中的地位仍然举足轻重。然而，我国大部分注水开发的中高渗透老油田，已经进入高含水、高采出程度开采期。以聚丙烯酰胺为驱剂的聚合物驱是目前应用较多的一项三次采油

2、技术，对延缓油田产量递减起到了一定的作用。但聚合物由于分子结构的特点，长的碳链在过热及氧化环境中易降解，还与地层中的某些盐类不兼容，这就大大限制了其应用范围。目前，油田上多数油层已被水淹，剩余油零星分布严重，如何通过改变注入剂提高高含水油田和区块的开发效果及最终采收率已成为亟带解决的问题。另外，很多低渗透油田的孔隙度小，水驱的洗油效率低，波及体积小，注入压力高，开发较困难。因此，需要新的采油技术来解决这些问题。 分子沉积膜驱油技术是一种新型的三次采油技术。由于分子膜驱油技术具有使用浓度低，投资少，施工工艺简单，矿场试验可以使用现有的注水井网、注水设施以及不需特别培训人员、现场实验增油明显等特点

3、。因此有望成为具有发展前景的”改进水驱”提高原油采收率新技术。 1分子沉积膜驱油技术 分子沉积膜(简称MD膜或分子膜)驱油技术，主要是分子膜剂以水溶液为传递介质，依靠强的离子间静电相互作用，沉积在储层表面形成牢固的单分子层超薄膜，降低了原油与表面间的粘附力，改变岩石亲油亲水性能，不明显降低体系的表面张力和油水界面张力，随浓度增加不存在”胶束”状态，也不增加溶液体系的粘度改变油水粘度比，但成膜作用由近及远逐渐推进，在水的冲刷作用下，原油不断剥离表面被带出地层，从而达到提高水洗油效率和原油采收率的目的。 2分子膜剂的驱油机理 由于油藏岩石表面是极其粗糙的，因此岩石表面的油膜并不完整。特别是油田实施

4、注水开发以后，经过长期的水力冲刷，油膜的不完整性进一步加强，岩石表面出现大量的油膜脱落区。当 MD膜剂溶液注入油层以后，膜剂分子将在油膜局部脱落的岩石表面上吸附形成纳米级超薄分子膜，改变储层岩石表面的性质和它与原油的相互作用状态，使原油在注入流体冲刷空隙的过程中容易剥落和流动而被驱替出来。室内实验证明分子膜剂能够提高原油最终采收率，主要是提高微观洗油效率，在油层中其微观作用机理方面表现在：吸附作用、润湿性改变、扩散作用、毛细管自发渗吸作用及界面性质的改变等。 2.1 改变岩石表面润湿性 近年来Morrow等人的室内研究结果表明，对于原油/盐水/砂岩体系，当润湿性处于弱水湿或中性润湿状态时，驱油

5、效率最高。分子沉积膜驱油剂在油砂表面吸附可改变油砂表面润湿型，使高岭土、石英砂和油砂的表面润湿性向水湿性转变。 2.2 降低岩石表面粘附功 MD 膜可以降低石英岩表面的粘着力及其离散程度。粘着力包括分子间的作用力、毛细力和静电力等，这表明粘着机理很复杂。但可以推断，表面生长有序 MD 膜以后，从微观结构上对表面有修饰作用，改变了表面的微观结构、各种力成分及其分布，从而降低了粘着力。表面性能尤其是表面粘着力对界面的摩擦起着关键作用。MD 膜的吸附降低表面粘着力是使其降低摩擦的重要原因。MD 膜剂在天然地下石英岩表面沉积具有良好摩擦特性，这对于提高原油采收率是很重要的。 ( 作者：莫智刚发表时间：

6、2014年11月 ) 2.3 毛细管自发渗吸作用 毛管自发渗吸研究过程中，对于低渗油层来说，如果油层是亲水的，那么注入水在毛管力作用下将进入细小的毛细管中，出现自发渗吸现象，能够有效地提高原油采收率。在 MD 膜剂驱油过程中，油藏岩石与分子膜剂接触后，其表面润湿性会不同程度地向亲水的方向转变，这就促使我们考虑分子膜剂如何在自发渗吸过程中发挥作用，提高自发渗吸采出程度及孔隙利用率。 2.4电性转变 储油砂岩表面一般是带电的，地层水在一定的pH值范围内(6.57.5)，砂岩表面带负电。分子沉积膜驱油剂的吸附使亲水砂岩和亲油砂岩表面的电性发生变化，这是由于分子沉积膜驱油剂的有效成分中含有阳离子基团，

7、当分子沉积膜驱油剂溶液的浓度为1 200mg/L时，负电性表面转变为正电性表面，即存在一个零zeta电位的浓度。在该浓度下界面间的电性相吸或相斥的现象消失，在此条件下驱油可获得较高的采收率。因此，分子沉积膜驱油剂在驱油过程中存在表面电性转变机理或零电位机理。 3前景与展望 提高采收率的方法很多，目前在油田应用最广的主要有聚合物驱和三元复合驱（ASP）。然而，聚合物驱过程中，由于其分子量很高，在溶液配制、地层注入、采出液油水分离和含聚污水的处理等方面困难重重。三元复合驱注入段塞的主要组分是表面活性剂、聚合物，碱（Na2CO3 和 NaHCO3 复配），由于碱液的高pH值引起油层粘土分散和运移，最

8、后导致油层渗透率下降；体系与原油之间形成的超低界面张力也会使采出液的破乳非常困难；另外，还存在杆管的腐蚀问题。 分子（MD）膜驱油技术作为一种新型的三次采油技术，不仅弥补了以上两种驱油方法的不足，而且具有传统化学驱无可比拟的特点和优势： 在提高采收率方面，由于水驱、聚合物驱和三元复合驱以排驱机理为主，而膜剂驱以渗吸机理为主，膜剂驱油的渗吸作用更利于中、小孔隙残余油的启动。因而，MD膜剂的驱油效率相对于前者的要高。而且，在水驱、聚合物驱和三元复合驱的基础上，MD膜剂驱可进一步提高原油采收率。 从MD膜驱油剂本身的性质来看，纳米级 MD 超薄膜的成膜过程是一种不加任何外力，依靠岩石表面与成膜分子之间静电相互作用的平衡状态的自组装过程，且MD 膜的热稳定性和力学稳定性好；MD 膜驱油剂浓度低，驱油效果高，无需加碱、表面活性剂和其它化学试剂，对地层损害小；另外，MD 膜驱剂具有较好的防膨效果和杀菌能力；其表面活性不高，不会产生原油乳化不利的影响；膜剂溶液呈中性，对注采系统杆管几乎没有腐蚀，对人体也不会产生任何伤害。 参考文献 汪孟洋，提高原油采收率技术发展现状. 国外油田工程，2005. 宫军徐、文波、陶洪辉，纳米液驱油技术研究现状. 天