摘要

針對勝利油田樁西區塊地層水鈣、鎂含量高的問題，通過測定耐垢堿與表面活性劑復合體系與樁西原油間的動態界面張力，形成了適合該區塊的超低界面張力驅油體系。結果表明，單一表面活性劑和樁西原油的界面張力均無法達到超低水平，其中當質量分數為0.1%的CBET-17，降低界面張力能力最好，界面張力能達到7.5×10-2 mN/m左右；由不同濃度偏硼酸鈉和0.1%表面活性劑復合體系與樁西原油的界面張力表明，當濃度0.4%偏硼酸鈉與0.1%CBET-17或者0.1%SLPS復配時，油水界面張力都能達到超低水平。同時由于偏硼酸鈉具有耐垢性，可螯合地層水中的鈣、鎂離子，使得復合體系具有很好的耐垢能力，可以適合于勝利油田樁西區塊的驅油。

化學復合驅技術是我國東部油田提高采收率的重要手段之一，1992年勝利油田在孤東區塊就開始實施了化學復合驅先導試驗，取得較好的提高采收率效果。但是進行化學復合驅時，使用的是常規無機堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉，對水中的Ca2+、Mg2+ 離子反應較敏感，導致堿與地層水或注入水不配伍，引起注入井和近井地帶結垢問題。為有效解決常規堿的結垢問題，復合驅時傾向使用具有螯合作用的耐垢堿。最新研究表明，偏硼酸鈉是一種堿性金屬鹽，水溶液顯弱堿性。由于B原子具有空軌道，可以螯合Ca2+、Mg2+，可以有效減少結垢的趨勢。AdameK等發現含有偏硼酸鈉的表面活性劑配方在高礦化度硬水中表現出好的驅油效果。Zhang等在偏硼酸鈉和碳酸鈉上所做的滲吸驅油實驗表明，偏硼酸鈉性能優于碳酸鈉，因而在復合驅應用中有巨大潛力。本文主要以超低界面張力為指標，研究偏硼酸鈉和表面活性劑復合體系與勝利油田樁西原油的界面張力，并評價偏硼酸鈉的耐垢性及降低油水界面張力的能力，最終形成了適合勝利油田樁西區塊超低界面張力驅油體系。

1 實驗部分

1.1 儀器和藥品

藥品：石油磺酸鹽(SLPS)；非離子表面活性劑(OP-10)；甜菜堿表面活性劑(CBET-17)；偏硼酸鈉(AR，國藥集團)。

實驗用油為勝利油田樁西原油，50℃時黏度為225 mPa·s；酸值1.65 mg/g，該區塊地層水的離子組成見表1。

儀器：Kibron dIFT雙通道動態界面張力儀(芬蘭)，超微量天平(0.001 g)(芬蘭Kibron)，501型恒溫水浴鍋(上海實驗儀器總廠)，Wzs-1型折光率儀(上海光學儀器廠)。

表1 樁西區塊地層水離子組成

1.2 界面張力的測定

采用旋滴法測定油/水體系的動態界面張力。將液相加入到Kibron dIFT雙通道動態界面張力儀的玻璃樣品管中，再注入對應的油相，恒溫50℃。

2 結果與討論

2.1 單一表面活性劑/樁西原油的界面張力研究

以模擬地層水做溶劑配制質量分數為 0.1%的CBET-17、SLPS、OP-10表面活性劑溶液，測其與樁西原油的動態界面張力，結果如圖1所示。一般動態界面張力通常以動態界面張力起始值、動態界面張力最低值、動態界面張力平衡值以及體系到達動態界面張力最低值的時間作為評價指標。

圖1 單一表面活性劑與樁西原油的界面張力

研究發現，甜菜堿表面活性劑可以降低油水界面張力，使其達到超低，提高驅油效率。由圖1可以看出，0.1%濃度的CBET-17/原油體系的界面張力呈現先降低后上升的趨勢，最低界面張力為3×10-2 mN/m，35min后趨于平衡，平衡界面張力在7.5×10-2 mN/m左右。勝利石油磺酸鹽是勝利油田較常用的驅油用表面活性劑，主要依靠降低油水界面張力，乳化和增溶作用，達到提高采收率的效果。由圖1可以看出，開始階段，SLPS/樁西原油界面張力呈緩慢下降趨勢，初始界面張力在1 mN/m，30min后趨于平衡，平衡界面張力在1×10-1 mN/m左右。OP-10/樁西原油界面張力較穩定，基本保持在一定值，上升下降幅度不大，界面張力穩定在 8×10-1~9×10-1 mN/m之間。

可以看出，三種表面活性劑降低油水界面張力的能力從強到弱為CBET-17>SLPS>OP-10。SLPS和OP-10與樁西原油的界面張力均在 1×10-1 mN/m，界面張力較高，不適合單獨作為驅油用表面活性劑。CBET-17與樁西原油界面張力瞬時可達3×10-2 mN/m，但維持超低界面張力的時間很短，為了找到更好的能降低油水界面張力的表面活性劑體系，建議加入堿，提高其效果。